CN2663403Y

CN2663403Y - 串联式电解器

Info

Publication number: CN2663403Y
Application number: CN 200320115199
Authority: CN
Inventors: 舒煦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2013-12-05

Abstract

本实用新型的串联式电解器，涉及水和污水处理装置，利用电极沉淀现象和电氧化现象，净化水和氧化水中的污染物装置。旨在解决已有水净化装置庞大、投资高、效果差、成本昂贵等问题。本串联式电解器包含有进口(2)和出口(3)的绝缘的外壳(1)，在外壳中有并置排列的至少两块电极板(4、5、9)，有与电极板呈延伸式连接的绝缘隔板(10)，在相邻的电极板之间有与进口和出口连通的流道式的电解室(8)，位于两端的各一块电极板与间隔式交替地输出正负极性的直流电源相联接。适用于制备锅炉用软水，软化高铁、钙、铅的饮水，净化处理游泳池水、印染工业污水、养鱼池水、造纸废水、城市生活污水等，处理电镀废水并回收电镀废水中的金属、分解电镀废水中的氰酸盐。

Description

串联式电解器

技术领域

本实用新型涉及水处理装置和污水处理装置，特别是利用电极沉淀现象和电氧化现象，净化水和氧化工业废水中的污染物的水处理器。

背景技术

已有的硬水去除钙、铁、锰、铅、汞、铬、镉工程，采用鼓气加氧、瀑布加氧等工程法。其缺点是工程投资高，占地面积大，处理效果差，运行成本昂贵。目前从水中氧化有机物的方法是往水中添加氧化剂如次氯酸钠或其它氧化剂，其缺点是费用高，不可避免地增加了处理对象的化学污染。目前还没有发现“电解水处理器”的机器或设备的有关报导。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种能净化水，去除水中的钙、铁、锰、铅、汞、铬、镉和氧化有机物污染，能杀死水中细菌病毒真菌的结构简单、处理效果优异、运行费用低廉的串联式电解器。

本实用新型在已有电解槽的基础上，采用有进出口并形成流道的外壳，并在外壳内腔中用多组电极板和绝缘板隔离流道构成多个流道形电解器的串联结构来实现其目的；进一步设置过滤或沉淀结构来实现其目的。

本实用新型的串联式电解器(参见附图)，包含有进口(2)和出口(3)的绝缘的外壳(1)，其特征在于在外壳中有并置排列的至少两块电极板(4、5、9)，有与电极板呈延伸式连接的绝缘隔板(10)，在相邻的电极板之间有与进口和出口连通的流道式的电解室(8)，位于两端的各一块电极板与间隔式交替地输出正负极性的直流电源相联接。

上述每相邻的两块电极板和连接的绝缘板及其之间的流道式的电解室构成一个单元电解器，再并置排列多块电极板和电解室构成串联的多个单元电解器。上述与电极板连接的绝缘板，能使水中的电流不会越过电极板形成短路。

上述的电极板(4、5、9)的下游侧可以有过滤器(14)，即可以在外壳之内。上述的出口(3)的下游侧连通有过滤器(14)，即过滤器可以在外壳之外。

上述的电极板(4、5、9)的板面呈铅垂状态，电极板的下方有沉淀腔(12)。铅垂状的电极板，易于电极板的结垢脱落向下沉淀，方便收集。

上述的在过滤器的下方可以有沉淀池。

本串联式电解器可以呈卧式，上述的进口(2)在外壳(1)的一端，上述的出口(3)在外壳另一端的上部。

本串联式电解器可以呈立式，上述的进口(2)在外壳(1)的下部，上述的出口(3)在外壳的上部，外壳的上部有排气管(11)。沉淀池在过滤器下方，出口在外壳的上部，使经处理后的水从沉淀池上方流出，使过滤器不易堵塞。

本串联式电解器当并置排列在两端的电极板与直流电源的输出电极联接而接通电源，且在外壳中充满导电水溶液后，虽然中间的电极板不与直流电源联接，但电子从负极即一端的电极板依次穿过中间的多块电极板及其间的导电水溶液流向另一端的电极板，由于导电水溶液的导通，因此，形成每块中间电极板的板面的两侧板面分别为正电极和负电极，即在相邻电极板的相对向的板面分别为正电极和负电极，则两电极板的相对向的两板面及其之间的电解室便形成一个电解器，从而，本实用新型成为由多外电解器串联构成的串联式电解器结构。当然，也可以将全部的电极板，包括位于中间的电极板均与直流电源的输出电极联接而接通电源。

本实用新型的水处理是依据以下的原理：当溶液中低于溶度积的某种离子，在电场的驱动下靠近电极时，在电极附近的区域其浓度将超过溶度积，而在电极表面发生沉淀。参见图3，在电场的驱动下正粒子向负电极靠近，在负电极附近形成的区域其正粒子的浓度高于溶度积区域，并在电场驱动下正粒子负电极表面沉淀。此外，在电极表面也发生氧化一还原反应，使一些低价金属离子氧化为高价离子，如二价铁离子氧化为三价铁离子而沉淀。氧化卤素负离子成次卤酸，次卤酸再进一步氧化分解水中的有机物质，如农药、氰离子、产生臭味的醇、醛、酮等。

本实用新型在进行水处理时，将能定时交替地输出电极性的电源的输出极与本串联式电解器的电源接通形成电场，绝缘隔板使水中的电流不会越过电极板而形成短路。将被处理的水从进口送入本串联式电解器，溶解于水中的高价金属离子在电场的作用下，向负电极板集中，由于其区域浓度超过该种离子的溶度积而在负极板上沉淀结垢。结垢到一定程度后，定时转换电极板的极性，即将原负电极的电极板转换成正电极，将原正电极板转换成负电极。这些结垢即从电极板上脱落而被收集清除，使流过电极板的水中的高价金属离子的含量极大程度地降低，从而除去水中的钙、铁、锰、铅、汞、铬、镉等高价金属离子。同时，流过水的电流将水中的卤素氧化成次卤酸，次卤酸再氧化分解水中的有机物，如有机磷农药、臭味物质。其次，次卤酸也氧化低价金属离子成高价不溶物质，使其能方便地从水中分离，除去水中的有机物。再者，次卤酸能杀死甚至杀灭水中的细菌、病毒、真菌，对水进行消毒处理。

本串联式电解器运行中的电压、电流等电气参数的调整原则：

1.被处理水中有机质的含量越高，则需要的电流越大。如果处理后的水在1小时后次氯酸不超过相关的标准，则电流大小合适。如果需要除去的臭味未消失、需要杀死的细菌未杀死完，则加大电流以达到目的。

2.当以除去水中的钙、铁、锰、铅等重金属离子为目的时，被处理的水的含盐量越高，能够加上的电压越低。因水的含盐量越高，其电导值越高，其击穿电压越低，副反应如产生氢气、氯气耗能比例上升。参见图4，相同有机物含量，不同盐浓度的水的相同次氯酸产量工作电压的点，组成一条平行于电压轴的直线。

3.当受到电压限制，而需要除去的有机物或高价金属离子还没有达到目的值时，可以两台或两台以上串联式电解器处理串联工作，而不能过高地提高电压。过高地提高电压将加快串联式电解器处理的损耗，还使电能耗费在副反应上，达不到目的。

4.电源采用交替的直流供电。间隔的时间根据被处理水的硬度和设计的结垢的垢块的大小确定。一般每隔0.5～8小时正负极自动交换一次，使电极板上的金属或金属氧化物、氢氧化物脱落。特定环境也可以缩短交换时间，直至使用交流电供电。使用交流电供电时，串联式电解器处理内的副反应主要是产热，电能的主要功耗用于加热流过的水溶液。

本串联式电解器可作如下使用：

1.用于除去浅表地下水中过高的铁、锰、钙等高价金属离子，同时除去水中少量的有机物污染如腥臭气味，以生产自来水时，其工艺程序如下：

浅井水→过滤→串联式电解器处理→沉淀→过滤→供水塔

↑ ↓

调整电流大小←检查次氯酸含量

当供水塔中的水的次氯酸为0，表示浅井水中的有机污染物没有氧化完，需要加大电流。如果次氯酸的含量超过国家自来水标准，表示电流过大，应降低电流。如果水的硬度达不到标准，再用多台本串联式电解器处理串联工作，以除去更多的高价金属离子。

2.处理电镀工业废水，并回收废水中贵重金属和分解废水中氰酸。其工艺程序如下：

(加食盐水) 回收金属沉淀

↓ ↑

电镀废水→过滤→串联式电解器处理→沉淀→过滤→排放

↑ ↓

调整电流大小←检查氰酸含量

在此工艺中，以消除氰酸为主要目的。如果废水中的氯离子含量太低，可以在进入串联式电解器处理前加入食盐到0.02～0.05％，以提高次氯酸产量，加速氰酸的分解。电流的大小根据水量大小，氰酸含量等因素决定，次氯酸和氰酸含量从直接测定处理后废水获得。若次氯酸偏高，则应降低电流；若氰酸未消除完，则应升高电流。

此外，如果废水中含有高浓度硫酸盐或其它需要回收的物质，应先回收后，在需要排放时，再用本串联式电解器处理。

3.处理印染工业有色污水，以达到消除污染的目的。其工艺程序如下：

(加食盐水) 絮凝沉淀剂

↓ ↓

印染污水→过滤→串联式电解器处理→沉淀→过滤→排放

↑ ↓

调整电流大小←检查染料含量

在此工艺中，以消除染料为主要目的。如果废水中的氯离子含量太低，可以在进入串联式电解器处理前加入食盐到0.05～0.1％，以提高电解器效率，加速染料的分解。电流的大小根据水量大小，氯化钠、染料含量等因素决定。染料含量从直接测定处理后废水获得。若染料未消除完，则应加大氯化钠浓度，升高电流。

4.游泳池水或室内养鱼池的消毒，其工艺程序如下：

在用作游泳池水或室内养鱼池水消毒时，主要作用是杀菌消毒、分解不可沉淀的有机污染、消除水中的异味臭味物质。不管是游泳池或养鱼池，次氯酸含量不可大于许可值。次氯酸含量稍高即可造成对鱼、人的伤害。

此外，游泳池、养鱼池的水可以设计为流动水，用本串联式电解器进行连续处理运行。使用本实用新型处理游泳池水或室内养鱼池水，由于采用纯物理方法除去水中的污染而不添加任何化学成分，有利于池水的多次循环使用，从而，能节约大量用水。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下的优点和效果。

一、本实用新型的结构，利用电极板的沉淀和氧化作用，能软化硬水，从硬水和污水中除去钙、铁、锰、铅、汞、铬、镉等高价金属离子，分解去除水中的有机物如色素、染料、农药、抗菌素等，杀死水中的细菌、病毒、真菌，去除臭味，处理电镀废水并回收电镀废水中的金属、分解电镀废水中的氰酸盐，处理效果优异。

二、本实用新型的电解器的串联结构，由于中间的电极板不与电源联接，因此能大量地减少电极板的数量，从而使电解器结构简化、体积大幅度缩小，制造成本降低，能耗降低，运行费用低廉。处理一吨中度污染水的费用仅为0.1元人民币以下。

三、本实用新型的结构组件，坚固耐用，没有易损件，使用寿命长，一般可以连续工作5年以上不需要停机维修。

本实用新型的水处理器适用于制备锅炉用的软水，软化处理高铁、钙、铅的饮水，净化处理游泳池水、印染工业污水、养鱼池水，净化处理造纸废水、城市生活污水等，处理电镀废水并回收电镀废水中的金属、分解电镀废水中的氰酸盐。

下面，再用实施例及其附图对本实用新型作进一步地说明。

附图说明

图1 是本实用新型的一种卧式的串联式电解器的去掉外壳上部后的俯视结构示意图。

图2 是本实用新型的一种立式的串联式电解器的结构示意图。

图3 是高价金属正离子在电场的作用下，在负电极表面浓度形成高于溶度积而形成沉淀的示意图。

图4 是的多块电极板的电场原理图。

图5 是不同盐含量的水的I-V(电流—电压)特性。

具体实施方式

实施例1

本实用新型的一种串联式电解器，如附图1所示。由外壳、电极板、绝缘隔板等构成。

上述的外壳1，呈卧式的长方管形，用通常的绝缘塑料制成。外壳的左端口有接管式的进口2，右端口有接管式的出口3。进出口的过流面积可以与外壳内腔的过流面积相同也可以不相同。本实施例设计成进出口的过流面积小于外壳内腔的过流面积，且出口3设置在外壳1的端部的上部。从而，外壳的内腔形成流道式结构。

上述的电极板，用通常的制备电极的材料制成矩形的平板形。电极板有至少两块，本实施例有九块。九块电极板沿流道方向相互平行呈铅垂状排列、且上下两端与外壳的内壁相连接地安装在外壳1中。位于两端的电极板4和电极板5分别接装有接线柱6和接线柱7。两接线柱分别与直流电源(图中未表示)的两输出电极联接。从而在每两块相邻的电极板间构成一个电解室8，共形成八个电解室。直流电源选用能自动控制进行定时交替地输出正负极性的通常的直流电源。在电极板4和电极板5之间的各电极板9不与直流电源联接。参见图4，当在外壳中充满导电水溶液，两外侧的电极板4和电极板5接通直流电源，由于中间的各电极板9不与直流电源联接，当电极板4和电极板5分别为负电极和正电极时，电子从负极即左端的电极板4依次穿过中间的各电极板9及其间的导电水溶液流向右端的正极即电极板5，由于导电水溶液的导通，因此，形成每块中间电极板的电极性是左侧板面为正极，右侧板面为负极。对于两相邻电极板之间的微粒A来说，它左侧的电极板面为负极，右侧的电极板面为正极。如果微粒A带正电荷，在电场的作用下向左方的负极移动；如果带负电荷，则向右方的正极移动。

上述的绝缘隔板10，用通常的绝缘材料如塑料板制成矩形的平板形，采用通常的卡槽式的镶嵌结构，在每一块电极板的前后两端分别呈延伸式地连接一块绝缘隔板10。绝缘板的宽度值根据被处理水的导电率确定，被处理水的导电率越高，则宽度值越大。通常绝缘板宽度值最小为100mm。用于处理海水时，绝缘板的宽度为450mm。可以在绝缘板的左右端部用支架16安装电极板连同绝缘板构成电解室8。绝缘隔板与电极板可以是在同一平面上的连接，也可以是相交平面的联接。绝缘隔板的厚度最好与电极板的厚度相同。

如上本实施例由九块电极板和八个电解室等构成八个电解器串联成的卧式的串联式电解器。

本实施例运行时，经接线柱6和接线柱7将电极板4和电极板5分别与直流电源的正电极和负电极输出端子联接，将被处理水如成都平原的浅井水加压后从进口2送入，被处理水流经本实施例的电场后，从出口3输出净化水。在本实施例中，处理水的流量为10m³/小时，电压110V，电流2.2A。当处理器运行0.5小时电极板结垢后，定时间隔转换电极板的极性，可以每小时将自动调换一次，即将原正电极性的电极板4转换成负电极，将负电极性的电极板5转换成正电极，使结垢从电极板上脱落，然后从出口送入净化水，对本串联式电解器进行返流式冲洗，清除结垢。

用本实施例处理成都平原的浅井水，处理前硬度为680mg/l，有比较浓的腥味，pH值6.0，不适合饮用。经本实用新型处理后，硬度下降为370mg/l，无腥味，有少量的漂白粉味，pH值6.0，经烧开后可以饮用。

本实施例特别适用于小型自来水厂作水源的初步处理，或作农村饲养业饮用水源的消毒、除去腥味。

实施例2

本实用新型的另一种串联式电解器，如附图2所示。其基本结构与实施例1相同。本实施例的特点如下。

外壳1呈立式的长方管形，进口2呈卧置的圆管形，与外壳的下端部接通，进口应加过滤设备，防止渣滓进入电解器。出口3在外壳的上端部的侧壁上。电极板共九块，电极板的前后端与外壳相连接。绝缘隔板10分别与电极板的上下两端连接。也可以在绝缘板的上下端部用支架16安装电极板连同绝缘板构成电解室8。在外壳内的各上部的绝缘隔板10的上方的外壳上采用通常方法安装有排气管11，电解产生的气体从排气管自动排出。在外壳内的各下部绝缘隔板10的下方的空腔是沉淀腔12。

此外，有与外壳呈并置连体结构的长方箱形的沉淀箱13，外壳1的出口3与沉淀箱上部连通成为过水孔。在沉淀箱中安装有过滤器14，从而使过滤器与上游侧的出口3连通。过滤器选用通常的管式过滤器，呈竖立的安装在沉淀箱的中心部，有与过滤器呈一体结构且伸出沉淀箱的出水管15，输出净化水。在过滤器14的下方可以设置沉淀池，沉淀池是在沉淀箱的下部，也可以另行设置。

本实施例的运行与实施例1基本相同，流量0.5m³/小时，电压110V，电流0.3A。电源自动定时间隔转换电极板的电极性，使电极板上的结垢脱落时，结垢下沉而被收集在沉淀腔12中。管式的过滤器14可适时拆洗。

本实施例用于处理井水、塘水的效果同实施例1，适宜没有自来水家庭的饮水消毒。

实施例3

本实用新型的串联式电解器，其基本结构与实施例1或2相同，但有多种型号和尺寸，下表列出几种串联式电解器的串联的电解器数量、电极板的面积、工作电压、处理能力等参数。

序号	串联的电解器数量(个)	电极板的面积(dm²)	相邻电极板间的距离(cm)	相邻电极板间的电压(V)	工作水压(cm水柱)	处理量水的流量(m³/h)
序号	串联的电解器数量(个)	电极板的面积(dm²)	相邻电极板间的距离(cm)	相邻电极板间的电压(V)	工作水压(cm水柱)	处理量水的流量(m³/h)	1	5	1	1.0	10	200	0.1
2	8	6	1.5	12	300	1.0	1	5	1	1.0	10	200	0.1
2	8	6	1.5	12	300	1.0	3	10	15	1.5	15	300	5.0
4	10	40	2.0	22	500	20	3	10	15	1.5	15	300	5.0
4	10	40	2.0	22	500	20	5	10	100	2.0	22	500	50

此外，当需要更大的处理量时，可以采用多套串联式电解器并联工作，如10台处理水流量为50m³/小时的串联式电解器并联，则总的处理水的流量为500m³/小时。

Claims

1.一种串联式电解器，包含有进口(2)和出口(3)的绝缘的外壳(1)，其特征在于在外壳中有并置排列的至少两块电极板(4、5、9)，有与电极板呈延伸式连接的绝缘隔板(10)，在相邻的电极板之间有与进口和出口连通的流道式的电解室(8)，位于两端的各一块电极板与间隔式交替地输出正负极性的直流电源相联接。

2.根据权利要求1所述的串联式电解器，其特征在于所说的电极板(4、5、9)的下游侧有过滤器(14)。

3.根据权利要求1所述的串联式电解器，其特征在于所说的出口(3)的下游侧连通有过滤器(14)。

4.根据权利要求1所述的串联式电解器，其特征在于所说的电极板(4、5、9)的板面呈铅垂状态，电极板的下方有沉淀腔(12)。

5.根据权利要求2所述的串联式电解器，其特征在于所说的电极板(4、5、9)的板面呈铅垂状态，电极板的下方有沉淀腔(12)。

6.根据权利要求3所述的串联式电解器，其特征在于所说的电极板(4、5、9)的板面呈铅垂状态，电极板的下方有沉淀腔(12)。

7.根据权利要求2、3、5或6所述的串联式电解器，其特征在于所说的过滤器的下方有沉淀池。

8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的串联式电解器，其特征在于呈卧式结构，所说的进口(2)在外壳(1)的一端，所说的出口(3)在外壳另一端的上部。

9.根据权利要求7所述的串联式电解器，其特征在于呈卧式结构，所说的进口(2)在外壳(1)的一端，所说的出口(3)在外壳另一端的上部。

10.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的串联式电解器，其特征在于呈立式，所说的进口(2)在外壳(1)的下部，所说的出口(3)在外壳的上部，外壳的上部有排气管(11)。