专利名称：污水资源化处理电解装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于污水处理的电解装置，特别是能有效地去除污水中的各种重金属离子、且能将生物难降解的有机物转化为易生物降解化合物的污水处理电解装置。
背景技术：
目前，为了解决生活、工业污水中的重金属离子、有机污染物对环境产生危害的问题，已经发展出了多种的处理技术。其中，应用电化学方法处理含重金属离子的污水是早已公知的。近年来，随着有机电化学和电极材料研究的深入，电化学方法开始应用于有机污染物的处理，并取得了许多重要的发展。研究表明，电化学方法具有适应面广、可控性强、流程简短、操作方便等优点，是一种很有潜力且对环境友好的技术，其在污水的前处理和深度处理方面有着极其广阔的应用前景。
在诸多电化学处理污水中有机污染物的方法中，电化学氧化法是较为成熟和常用的方法。所谓电化学氧化法是指利用具有催化活性的电极氧化去除水中污染物的方法。具体地说，是通过电极与被氧化物质直接进行电子传递、或者利用电化学反应产生的氧化剂氧化被氧化物质，来实现(1)电化学降解，即在电解过程中产生强氧化性的物质，使有机污染物均相或异相地被彻底氧化降解成二氧化碳和水。(2)电化学转化，即把生物难降解的有机物通过电化学方法转化为易生物降解的脂肪类化合物。
虽然，目前已公开的电化学氧化法各具特色，但是在工业化应用和实现综合处理方面仍存在一些不足首先，污水中通常含有各种重金属离子，它们具有不同的电化当量和还原电极电位。因此，除非采用昂贵而复杂的装置，现有技术中没有提供能将这些重金属离子简单而有效去除的电化学方法。其次，现有技术中也没有提供能同时简单而有效地去除重金属离子及将生物难降解的有机物转化为易生物降解化合物的电化学方法。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能有效地去除污水中的各种重金属离子、且能将生物难降解的有机污染物转化为易生物降解化合物的污水资源化处理电解装置。
为此，本实用新型采用如下技术方案污水资源化处理电解装置，包括用于收容污水并在其中进行电解处理的电解槽，所述电解槽内形成曲折的污水流动通道；设置在所述电解槽内的、由阳极与阴极组成的电极组；用于向所述电极组提供电解电流的电源装置；以及在所述电源与所述电极组之间构成电连接的电连接装置，其特征在于在所述电解槽的污水流动通道内沿污水流动方向独立设置有多个电极组，每个电极组的阴极表面形成连续变化的电流密度区。
最好的，所述阴极设置在所述电解槽的污水流动通道中间位置，所述阳极设置在所述阴极的两侧。
最好的，所述阴极为表面具有波形结构的板状电极。
最好的，所述阴极采用不锈钢板制成。
最好的，所述阳极为表面具有半圆形凸起部的板状电极。
最好的，所述阳极采用铁、石墨、氧化铅或铅锡合金材料中的一种制成。
最好的，在所述电解槽的污水流动通道内沿污水流动方向至少设置有三个电极组，且至少有三个电极组的所述阳极分别采用铁、石墨、氧化铅或铅锡合金材料制成。
最好的，所述每个电极组连接有控制装置，用于控制提供给各个电极组的电解电流。
最好的，还具有与所述电解槽连通的曝气池，且在所述曝气池中设置有过滤装置。
本实用新型所提供的污水资源化处理电解装置具有如下有益效果首先，利用具有连续变化电流密度区的阴极，能使污水中具有不同电极电位和电化当量的各种重金属离子还原，从而简单而有效地将它们去除。
其次，利用不同材料制成的阳极与有机污染物直接进行电子传递、或者利用电化学反应产生的氧化剂氧化有机污染物，将生物难降解的有机污染物如各种芳香族化合物的苯环打开，从而转化为易生物降解化合物。
第三，采用曲折的污水流动通道，并设置多个电极组，且每个电极组独立控制电解电流，可以实现分段、分级、逐渐减量，提高处理效果。
本实用新型所提供的污水资源化处理电解装置结构简单，效率高，运行成本低。处理后的污水，既去除了各种重金属离子，又将有害的有机污染物转化为易生物降解化合物，并保留了营养物质，有利于资源化利用。该装置特别适用于城市生活污水、工业废水的前处理。
本实用新型提供的污水资源化处理电解装置更详细的结构特征和有益效果，通过以下实施例进一步予以说明。
图1是本实用新型提供的污水资源化处理电解装置的平面示意图。
图2是沿图1中A-A方向的剖视示意图。
具体实施方式
参照图1、图2，污水资源化处理电解装置，包括电解槽1，用于收容污水并在其中进行电解处理。电解槽1由隔离墙构造成曲折的污水流动通道11。电解槽1两端各有一进水口12及一出水口13，污水从进水口12进入，流经污水流动通道11中的各电极组，从导流口流出到曝气池7，在从出水口13送出。
电极组，设置在电解槽1的污水流动通道12内且沿污水流动方向布置。本实施例设置三个独立的电极组，然而根据实际需要可以设置更多组。每个电极组由阳极2与阴极3组成，阴极3设置在污水流动通道12中间位置，阳极2平行设置在对应的阴极3的两侧。阳极2的设置高度是上端高出液面0.1米、下端离电解槽1的槽底0.3～0.5米。阴极3的设置高度是上端与液面持平、下端离电解槽1的槽底0.3～0.5米。阴极3每个电极组的阴极3均采用不锈钢的板状电极，制成波浪形，从而形成从波峰到波谷自大而小的无级连续变化电流密度区。阳极2为表面具有半圆形凸起部的板状电极，三个电极组的阳极2分别采用铁、石墨、氧化铅材料制成。
整流器4，用于将外电源转化成直流电向各电极组提供电解电流。
控制装置5，连接在整流器4与各个电极组之间，用于根据需要控制提供给各个电极组的电解电流大小。
导线6，用于连接整流器4、控制装置5与各电极组。
曝气池7，与电解槽1的导流口连通，用于对电解后的出水作进一步处理。在曝气池7中设置有焦炭和天然植物纤维材料构成过滤装置8，用于过滤出水中的悬浮物。
下面对污水资源化处理电解装置处理城市污水的过程进行描述城市污水通常具有复杂的构成成份，含有多种的金属离子、有机污染物。其中，金属离子往往包括铜、镉、铅、铬、镍、锰离子等，有机污染物往往包括有机氯、糖类、脂肪酸、醇、酮、醛、树脂、苯酚等芳香族化合物、蛋白质等，有些是生物难降解的，有些易生物降解化的，而有些甚至可以直接作为植物的营养物质。处理的重点是针对重金属离子和生物难降解的有机污染物。
污水处理是在常温常压下进行的。城市污水经过初级沉淀、曝气后从进水口12进入电解槽1，以0.1～0.3米/每秒的流速、36±2立方米/每分钟的流量在污水流动通道11中流动，污水流速可根据处理的需要设定。污水流动可将电解时阳极2表面析出的氧、阴极3表面析出的氢带离电极表面，提高电流效率。阴极3的平均电流密度为0.05～0.2安培/每平方分米。
必须指出的是，各个电极组的电解电流密度是根据污水中各种重金属离子、有机污染物的含量，排放物中国家标准允许的含量，以及需要去除的各种重金属离子的电化当量，并考虑电流效率、电极性质、配置形式等，综合计算出结果，再通过控制装置提供给各个电极组。通过采用公知的在线检测、反馈等装置可以实现闭环的在线控制，以产生最佳的效果和达到节能降耗。
污水流经污水流动通道11中的各电极组时，电解槽1中发生多种的电化学反应。包括下述例举的但不限于的反应，如还原反应在阴极3连续变化电流密度区，污水中的不同电化当量的各种重金属离子还原。氧化反应在外加电场作用下阳极2直接或间接产生具有强氧化活性的羟基自由基(·OH)，将生物难降解的有机污染物转化为易生物降解化合物，如使各种芳香族化合物实现开环。以及絮凝反应，气浮反应等。这些过程都是公知，可参考相关的技术资料。
污水经过电解槽1处理后，通过导流口流入曝气池7曝气处理，并经过滤装置8过滤掉悬浮物，从出水口13流出作为一个较佳的实施例采用上述污水资源化处理电解装置对COD含量150mg/L～500mg/L的污水进行前处理，处理率可达70％。在电流效率35～40％时，处理每立方米污水耗电小于0.3千瓦，处理时间仅需0.2～0.3分钟，极大地节约时间和提高设备效率，处理后的污水可进行生物降解及资源化利用。
以上结合了实施例对本实用新型提供的污水资源化处理电解装置进行了说明，但这并不构成对本实用新型的限制。任何在同样的构思下所作出的修改和变化，也均属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.污水资源化处理电解装置，包括用于收容污水并在其中进行电解处理的电解槽，所述电解槽内形成曲折的污水流动通道；设置在所述电解槽内的、由阳极与阴极组成的电极组；用于向所述电极组提供电解电流的电源装置；以及在所述电源与所述电极组之间构成电连接的电连接装置，其特征在于在所述电解槽的污水流动通道内沿污水流动方向独立设置有多个电极组，每个电极组的阴极表面形成连续变化的电流密度区。
2.根据权利要求1所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于所述阴极设置在所述电解槽的污水流动通道中间，所述阳极设置在所述阴极的两侧。
3.根据权利要求1或2所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于所述阴极为表面具有波形结构的板状电极。
4.根据权利要求3所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于所述阴极采用不锈钢板制成。
5.根据权利要求1或2所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于所述阳极为表面具有半圆形凸起部的板状电极。
6.根据权利要求5所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于所述阳极采用铁、石墨、氧化铅或铅锡合金材料中的一种制成。
7.根据权利要求1所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于在所述电解槽的污水流动通道内沿污水流动方向至少设置有三个电极组，且至少有三个电极组的所述阳极分别采用铁、石墨、氧化铅或铅锡合金材料制成。
8.根据权利要求1所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于所述每个电极组连接有用于控制电解电流的控制装置。
9.根据权利要求1所述的污水资源化处理电解装置，其特征在于还具有与所述电解槽连通的曝气池，且在所述曝气池中设置有过滤装置。
专利摘要污水资源化处理电解装置，包括形成曲折的污水流动通道的电解槽，以及设置在电解槽内的、由阳极与阴极组成的电极组。在电解槽的污水流动通道内沿污水流动方向独立设置有多个电极组，每个电极组的阴极表面形成连续变化的电流密度区。利用具有连续变化电流密度区的阴极，能使污水中具有电极电位和不同电化当量的各种重金属离子还原，从而简单而有效地将它们去除。利用不同材料制成的阳极氧化有机污染物，将生物难降解的有机污染物如各种芳香族化合物转化为易生物降解化合物。多个电极组实现分段、分级、逐渐减量，提高处理效果。该装置结构简单，效率高，运行成本低，属于环境友好的技术，特别适用于污水的前处理。
文档编号C02F1/469GK2910910SQ200620085469
公开日2007年6月13日 申请日期2006年6月7日 优先权日2006年6月7日
发明者丁荣吾 申请人:丁荣吾