申请日2009.01.13
公开(公告)日2009.07.08
IPC分类号C02F1/463; C02F1/62; C02F101/20
摘要
一种用于处理重金属废水的电化学装置，它包括箱体、电源装置以及装设于箱体内的极板机构，所述极板机构包括两块以上的导电极板和不导电极板，每两块导电极板之间设置有一块不导电极板，相邻两块导电极板的电极相反，导电极板的一端上开设有导电管孔，导电铜管穿设于导电管孔中并与电源装置相连，所述电源装置为脉冲电源，所述导电极板和不导电极板上均开设有吊装孔。本发明是一种结构简单紧凑、成本低廉、能耗低、拆装维修方便、处理效率高的用于处理重金属废水的电化学装置。
权利要求书
1、一种用于处理重金属废水的电化学装置，它包括箱体(10)、电源装置(3)以及装设 于箱体(10)内的极板机构，其特征在于：所述极板机构包括两块以上的导电极板(1)和不 导电极板(2)，每两块导电极板(1)之间设置有一块不导电极板(2)，相邻两块导电极板(1) 的电极相反，导电极板(1)的一端上开设有导电管孔(11)，导电铜管(9)穿设于导电管孔 (11)中并与电源装置(3)相连，所述电源装置(3)为脉冲电源，所述导电极板(1)和不 导电极板(2)上均开设有吊装孔。
2、根据权利要求1所述的用于处理重金属废水的电化学装置，其特征在于：所述导电极 板(1)为梯形板，所述导电管孔(11)开设于导电极板(1)上较高的一侧。
3、根据权利要求1或2所述的用于处理重金属废水的电化学装置，其特征在于：所述箱 体(10)的侧面上装设有与外部水源相连的一个以上反冲洗管(4)。
4、根据权利要求1或2所述的用于处理重金属废水的电化学装置，其特征在于：所述箱 体(10)包括用来装设极板机构的电解槽(5)以及污泥斗(6)，所述污泥斗(6)位于电解 槽(5)的下方。
5、根据权利要求3所述的用于处理重金属废水的电化学装置，其特征在于：所述箱体(10) 包括用来装设极板机构的电解槽(5)以及污泥斗(6)，所述污泥斗(6)位于电解槽(5)的 下方。
说明书
用于处理重金属废水的电化学装置
技术领域
本发明主要涉及到废水处理设备领域，特指一种用于处理重金属废水的电化学装置。
背景技术
国内外学者对重金属污染的治理问题做了大量的研究，但随着排放标准越来越严，目前 已开发应用的重金属污染废水处理方法，如化学沉淀法、生物法、离子交换等方法都存在一 定的局限性。采用化学沉淀法具有运行成本高、占地面积大，处理效果不稳定，难达标等缺 点;生物法存在对入水水质要求高、自动化程度低、项目建设周期长等劣势，离子交换等物 理法只能针对某种特定类型及特定浓度的重金属离子进行处理。而电化学方法是处理重金属 废水的有效途径，其具有效果好、运作费用低、建设周期短、易于管理和操作、应用范围广 等优点，日益受到人们的关注。它的原理是：在外电压的作用下通过电化学反应，利用可溶 性阳极(通常为铁阳极或铝阳极)产生的阳离子在溶液中水解、聚合生成一系列多核羟基络合 物和氢氧化物，作为絮凝剂而起絮凝作用，产生的络合离子与氢氧化物有很高的吸附活性， 其吸附能力高于一般药剂法水解得到的氢氧化物。它能有效地吸附水中的有机污染物及其它 胶体物质。同时，由于水的离解和其它物质被电解氧化，在阳极和阴极上将产生氧气和氢气 的微小气泡，这些气泡具有良好的黏附性能，可以将电解过程中产生的凝聚胶团及悬浮物带 到水面。在电解过程中，还会发生电解氧化还原反应，分为直接氧化还原和间接氧化还原。直 接氧化还原是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除;间接氧化还原是指电解 时产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化为毒性更小的物质，如水离解时 产生的新生态氢和活性氧，其它一些强氧化剂或自由基。通过氧化作用，溶液中的某些大分 子有机物被分解为小分子有机物，还有可能直接被氧化成CO2和H2O而不产生污泥，而这 些小分子有机物能在随后的絮凝、气浮作用下得到有效分离;通过阴极上产生的新生态氢的还 原作用，还可以回收重金属，并且还原卤代烃及带苯环的物质等。因此，电絮凝在处理废水 的过程中，多种过程同时发生作用，污染物在这些作用下容易被去除。
这是一个复杂的过程，简单的说，就是在电场的作用下金属电极产生阳离子后从离子的 产生到形成絮体包括三个连续的阶段：
(1)在电场的作用下，阳极产生电子形成“微絮凝剂”——铁或铝的氢氧化物;
(2)水中悬浮的颗粒、胶体污染物在微絮凝剂的作用下失去稳定性;
(3)脱稳后的污染物颗粒和微絮凝剂之间相互碰撞，结合成肉眼可见的大絮体。
电絮凝法中常用的电极材料为铝或铁，在阳极和阴极之间通以直流电，发生的电极反应 如下：
铁阳极
Fe 2e→Fe2+
在碱性条件下
Fe2++2OH-→Fe(OH)2
在酸性条件下
4Fe2+++O2+2H2O→4Fe3+++4OH-
另外，水的电解还有氧气放出
2H2O—4e→O2+4H+
在阴极发生如下反应
2H2O+2e→H2+2OH-
由于在电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很 少产生污染，被称为是一种环境友好水处理技术。它具有很多的优点，如：
(1)设备简单，占地面积少，操作和维护简单灵活，建设周期短;
(2)电絮凝过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，且污泥的含水率低，易 于处理，减少了化学药剂和污泥处置成本;
(3)操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动 化控制;
但目前这类电化学技术还没有广泛得到大规模应用，制约其广泛应用的主要原因是其能 耗较高，可溶性阳极很容易发生极化和钝化从而增加了处理电耗、降低了处理效果，在实际 应用中极板需定期频繁更换，且由于其结构设计极板更换麻烦，工作量大。
发明内容
本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单 紧凑、成本低廉、能耗低、拆装维修方便、处理效率高的用于处理重金属废水的电化学装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种用于处理重金属废水的电化学装 置，它包括箱体、电源装置以及装设于箱体内的极板机构，其特征在于：所述极板机构包括 两块以上的导电极板和不导电极板，每两块导电极板之间设置有一块不导电极板，相邻两块 导电极板的电极相反，导电极板的一端上开设有导电管孔，导电铜管穿设于导电管孔中并与 电源装置相连，所述电源装置为脉冲电源，所述导电极板和不导电极板上均开设有吊装孔。
所述导电极板为梯形板，所述导电管孔开设于导电极板上较高的一侧。
所述箱体的侧面上装设有与外部水源相连的一个以上反冲洗管。
所述箱体包括用来装设极板机构的电解槽以及污泥斗，所述污泥斗位于电解槽的下方。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，可以用来对重金属污水电化学装置能对各 类重金属废水进行处理，实现重金属的絮凝沉淀，达到达标排放，能克服极板更换麻烦、导 电板装配困难极板易结垢、污水絮凝沉淀效果差等问题。本装置结构简单紧凑、占地小、成 本低廉、能耗低、拆装维修方便、处理效率高，且出水效果非常好，各类重金属(如砷，锌， 铝，铬，镉等)都能由于国家污水综合排放一级标准，甚至可以达到一类地表水标准;
2、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，采用变频电源，一般的这类电化学装置采 用的是直流电源，将其改为脉冲电源后，一方面可大大提高用电效率，另一方面工程的安全 性得到保证;
3、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，改进了反应主设备内部极板的形状及其组 合方式，使其易于吊装、拆卸和更换;
4、本发明用于处理重金属废水的电化学装置，装设有反冲洗管，一方面可在设备运行时 通高压水增加进水的搅拌，使其充分反应，提高处理效果;另一方面可在设备停机时通高压 水进行反冲洗，极板上的污垢被冲洗下来，以减少和避免结垢的发生。