專利名稱：污水資源化處理電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于污水處理的電解裝置，特別是能有效地去除污水中的各種重金屬離子、且能將生物難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解化合物的污水處理電解裝置。
背景技術(shù)：
目前，為了解決生活、工業(yè)污水中的重金屬離子、有機(jī)污染物對環(huán)境產(chǎn)生危害的問題，已經(jīng)發(fā)展出了多種的處理技術(shù)。其中，應(yīng)用電化學(xué)方法處理含重金屬離子的污水是早已公知的。近年來，隨著有機(jī)電化學(xué)和電極材料研究的深入，電化學(xué)方法開始應(yīng)用于有機(jī)污染物的處理，并取得了許多重要的發(fā)展。研究表明，電化學(xué)方法具有適應(yīng)面廣、可控性強(qiáng)、流程簡短、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有潛力且對環(huán)境友好的技術(shù)，其在污水的前處理和深度處理方面有著極其廣闊的應(yīng)用前景。
在諸多電化學(xué)處理污水中有機(jī)污染物的方法中，電化學(xué)氧化法是較為成熟和常用的方法。所謂電化學(xué)氧化法是指利用具有催化活性的電極氧化去除水中污染物的方法。具體地說，是通過電極與被氧化物質(zhì)直接進(jìn)行電子傳遞、或者利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化劑氧化被氧化物質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)(1)電化學(xué)降解，即在電解過程中產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，使有機(jī)污染物均相或異相地被徹底氧化降解成二氧化碳和水。(2)電化學(xué)轉(zhuǎn)化，即把生物難降解的有機(jī)物通過電化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為易生物降解的脂肪類化合物。
雖然，目前已公開的電化學(xué)氧化法各具特色，但是在工業(yè)化應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)綜合處理方面仍存在一些不足首先，污水中通常含有各種重金屬離子，它們具有不同的電化當(dāng)量和還原電極電位。因此，除非采用昂貴而復(fù)雜的裝置，現(xiàn)有技術(shù)中沒有提供能將這些重金屬離子簡單而有效去除的電化學(xué)方法。其次，現(xiàn)有技術(shù)中也沒有提供能同時(shí)簡單而有效地去除重金屬離子及將生物難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解化合物的電化學(xué)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能有效地去除污水中的各種重金屬離子、且能將生物難降解的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為易生物降解化合物的污水資源化處理電解裝置。
為此，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案污水資源化處理電解裝置，包括用于收容污水并在其中進(jìn)行電解處理的電解槽，所述電解槽內(nèi)形成曲折的污水流動(dòng)通道；設(shè)置在所述電解槽內(nèi)的、由陽極與陰極組成的電極組；用于向所述電極組提供電解電流的電源裝置；以及在所述電源與所述電極組之間構(gòu)成電連接的電連接裝置，其特征在于在所述電解槽的污水流動(dòng)通道內(nèi)沿污水流動(dòng)方向獨(dú)立設(shè)置有多個(gè)電極組，每個(gè)電極組的陰極表面形成連續(xù)變化的電流密度區(qū)。
最好的，所述陰極設(shè)置在所述電解槽的污水流動(dòng)通道中間位置，所述陽極設(shè)置在所述陰極的兩側(cè)。
最好的，所述陰極為表面具有波形結(jié)構(gòu)的板狀電極。
最好的，所述陰極采用不銹鋼板制成。
最好的，所述陽極為表面具有半圓形凸起部的板狀電極。
最好的，所述陽極采用鐵、石墨、氧化鉛或鉛錫合金材料中的一種制成。
最好的，在所述電解槽的污水流動(dòng)通道內(nèi)沿污水流動(dòng)方向至少設(shè)置有三個(gè)電極組，且至少有三個(gè)電極組的所述陽極分別采用鐵、石墨、氧化鉛或鉛錫合金材料制成。
最好的，所述每個(gè)電極組連接有控制裝置，用于控制提供給各個(gè)電極組的電解電流。
最好的，還具有與所述電解槽連通的曝氣池，且在所述曝氣池中設(shè)置有過濾裝置。
本實(shí)用新型所提供的污水資源化處理電解裝置具有如下有益效果首先，利用具有連續(xù)變化電流密度區(qū)的陰極，能使污水中具有不同電極電位和電化當(dāng)量的各種重金屬離子還原，從而簡單而有效地將它們?nèi)コ?br> 其次，利用不同材料制成的陽極與有機(jī)污染物直接進(jìn)行電子傳遞、或者利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化劑氧化有機(jī)污染物，將生物難降解的有機(jī)污染物如各種芳香族化合物的苯環(huán)打開，從而轉(zhuǎn)化為易生物降解化合物。
第三，采用曲折的污水流動(dòng)通道，并設(shè)置多個(gè)電極組，且每個(gè)電極組獨(dú)立控制電解電流，可以實(shí)現(xiàn)分段、分級、逐漸減量，提高處理效果。
本實(shí)用新型所提供的污水資源化處理電解裝置結(jié)構(gòu)簡單，效率高，運(yùn)行成本低。處理后的污水，既去除了各種重金屬離子，又將有害的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為易生物降解化合物，并保留了營養(yǎng)物質(zhì)，有利于資源化利用。該裝置特別適用于城市生活污水、工業(yè)廢水的前處理。
本實(shí)用新型提供的污水資源化處理電解裝置更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)特征和有益效果，通過以下實(shí)施例進(jìn)一步予以說明。


圖1是本實(shí)用新型提供的污水資源化處理電解裝置的平面示意圖。
圖2是沿圖1中A-A方向的剖視示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1、圖2，污水資源化處理電解裝置，包括電解槽1，用于收容污水并在其中進(jìn)行電解處理。電解槽1由隔離墻構(gòu)造成曲折的污水流動(dòng)通道11。電解槽1兩端各有一進(jìn)水口12及一出水口13，污水從進(jìn)水口12進(jìn)入，流經(jīng)污水流動(dòng)通道11中的各電極組，從導(dǎo)流口流出到曝氣池7，在從出水口13送出。
電極組，設(shè)置在電解槽1的污水流動(dòng)通道12內(nèi)且沿污水流動(dòng)方向布置。本實(shí)施例設(shè)置三個(gè)獨(dú)立的電極組，然而根據(jù)實(shí)際需要可以設(shè)置更多組。每個(gè)電極組由陽極2與陰極3組成，陰極3設(shè)置在污水流動(dòng)通道12中間位置，陽極2平行設(shè)置在對應(yīng)的陰極3的兩側(cè)。陽極2的設(shè)置高度是上端高出液面0.1米、下端離電解槽1的槽底0.3～0.5米。陰極3的設(shè)置高度是上端與液面持平、下端離電解槽1的槽底0.3～0.5米。陰極3每個(gè)電極組的陰極3均采用不銹鋼的板狀電極，制成波浪形，從而形成從波峰到波谷自大而小的無級連續(xù)變化電流密度區(qū)。陽極2為表面具有半圓形凸起部的板狀電極，三個(gè)電極組的陽極2分別采用鐵、石墨、氧化鉛材料制成。
整流器4，用于將外電源轉(zhuǎn)化成直流電向各電極組提供電解電流。
控制裝置5，連接在整流器4與各個(gè)電極組之間，用于根據(jù)需要控制提供給各個(gè)電極組的電解電流大小。
導(dǎo)線6，用于連接整流器4、控制裝置5與各電極組。
曝氣池7，與電解槽1的導(dǎo)流口連通，用于對電解后的出水作進(jìn)一步處理。在曝氣池7中設(shè)置有焦炭和天然植物纖維材料構(gòu)成過濾裝置8，用于過濾出水中的懸浮物。
下面對污水資源化處理電解裝置處理城市污水的過程進(jìn)行描述城市污水通常具有復(fù)雜的構(gòu)成成份，含有多種的金屬離子、有機(jī)污染物。其中，金屬離子往往包括銅、鎘、鉛、鉻、鎳、錳離子等，有機(jī)污染物往往包括有機(jī)氯、糖類、脂肪酸、醇、酮、醛、樹脂、苯酚等芳香族化合物、蛋白質(zhì)等，有些是生物難降解的，有些易生物降解化的，而有些甚至可以直接作為植物的營養(yǎng)物質(zhì)。處理的重點(diǎn)是針對重金屬離子和生物難降解的有機(jī)污染物。
污水處理是在常溫常壓下進(jìn)行的。城市污水經(jīng)過初級沉淀、曝氣后從進(jìn)水口12進(jìn)入電解槽1，以0.1～0.3米/每秒的流速、36±2立方米/每分鐘的流量在污水流動(dòng)通道11中流動(dòng)，污水流速可根據(jù)處理的需要設(shè)定。污水流動(dòng)可將電解時(shí)陽極2表面析出的氧、陰極3表面析出的氫帶離電極表面，提高電流效率。陰極3的平均電流密度為0.05～0.2安培/每平方分米。
必須指出的是，各個(gè)電極組的電解電流密度是根據(jù)污水中各種重金屬離子、有機(jī)污染物的含量，排放物中國家標(biāo)準(zhǔn)允許的含量，以及需要去除的各種重金屬離子的電化當(dāng)量，并考慮電流效率、電極性質(zhì)、配置形式等，綜合計(jì)算出結(jié)果，再通過控制裝置提供給各個(gè)電極組。通過采用公知的在線檢測、反饋等裝置可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)的在線控制，以產(chǎn)生最佳的效果和達(dá)到節(jié)能降耗。
污水流經(jīng)污水流動(dòng)通道11中的各電極組時(shí)，電解槽1中發(fā)生多種的電化學(xué)反應(yīng)。包括下述例舉的但不限于的反應(yīng)，如還原反應(yīng)在陰極3連續(xù)變化電流密度區(qū)，污水中的不同電化當(dāng)量的各種重金屬離子還原。氧化反應(yīng)在外加電場作用下陽極2直接或間接產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化活性的羥基自由基(·OH)，將生物難降解的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為易生物降解化合物，如使各種芳香族化合物實(shí)現(xiàn)開環(huán)。以及絮凝反應(yīng)，氣浮反應(yīng)等。這些過程都是公知，可參考相關(guān)的技術(shù)資料。
污水經(jīng)過電解槽1處理后，通過導(dǎo)流口流入曝氣池7曝氣處理，并經(jīng)過濾裝置8過濾掉懸浮物，從出水口13流出作為一個(gè)較佳的實(shí)施例采用上述污水資源化處理電解裝置對COD含量150mg/L～500mg/L的污水進(jìn)行前處理，處理率可達(dá)70％。在電流效率35～40％時(shí)，處理每立方米污水耗電小于0.3千瓦，處理時(shí)間僅需0.2～0.3分鐘，極大地節(jié)約時(shí)間和提高設(shè)備效率，處理后的污水可進(jìn)行生物降解及資源化利用。
以上結(jié)合了實(shí)施例對本實(shí)用新型提供的污水資源化處理電解裝置進(jìn)行了說明，但這并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。任何在同樣的構(gòu)思下所作出的修改和變化，也均屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.污水資源化處理電解裝置，包括用于收容污水并在其中進(jìn)行電解處理的電解槽，所述電解槽內(nèi)形成曲折的污水流動(dòng)通道；設(shè)置在所述電解槽內(nèi)的、由陽極與陰極組成的電極組；用于向所述電極組提供電解電流的電源裝置；以及在所述電源與所述電極組之間構(gòu)成電連接的電連接裝置，其特征在于在所述電解槽的污水流動(dòng)通道內(nèi)沿污水流動(dòng)方向獨(dú)立設(shè)置有多個(gè)電極組，每個(gè)電極組的陰極表面形成連續(xù)變化的電流密度區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于所述陰極設(shè)置在所述電解槽的污水流動(dòng)通道中間，所述陽極設(shè)置在所述陰極的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于所述陰極為表面具有波形結(jié)構(gòu)的板狀電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于所述陰極采用不銹鋼板制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于所述陽極為表面具有半圓形凸起部的板狀電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于所述陽極采用鐵、石墨、氧化鉛或鉛錫合金材料中的一種制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于在所述電解槽的污水流動(dòng)通道內(nèi)沿污水流動(dòng)方向至少設(shè)置有三個(gè)電極組，且至少有三個(gè)電極組的所述陽極分別采用鐵、石墨、氧化鉛或鉛錫合金材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于所述每個(gè)電極組連接有用于控制電解電流的控制裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水資源化處理電解裝置，其特征在于還具有與所述電解槽連通的曝氣池，且在所述曝氣池中設(shè)置有過濾裝置。
專利摘要污水資源化處理電解裝置，包括形成曲折的污水流動(dòng)通道的電解槽，以及設(shè)置在電解槽內(nèi)的、由陽極與陰極組成的電極組。在電解槽的污水流動(dòng)通道內(nèi)沿污水流動(dòng)方向獨(dú)立設(shè)置有多個(gè)電極組，每個(gè)電極組的陰極表面形成連續(xù)變化的電流密度區(qū)。利用具有連續(xù)變化電流密度區(qū)的陰極，能使污水中具有電極電位和不同電化當(dāng)量的各種重金屬離子還原，從而簡單而有效地將它們?nèi)コ?。利用不同材料制成的陽極氧化有機(jī)污染物，將生物難降解的有機(jī)污染物如各種芳香族化合物轉(zhuǎn)化為易生物降解化合物。多個(gè)電極組實(shí)現(xiàn)分段、分級、逐漸減量，提高處理效果。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，效率高，運(yùn)行成本低，屬于環(huán)境友好的技術(shù)，特別適用于污水的前處理。
文檔編號C02F1/469GK2910910SQ200620085469
公開日2007年6月13日 申請日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者丁榮吾 申請人:丁榮吾