一种用于污水处理的电絮凝反应装置的制作方法

本实用新型涉及一种电絮凝处理污水的装置，属于水处理技术领域。

背景技术：

近年来，电絮凝在废水处理和给水净化方面有越来越多的应用。电絮凝就是在外电压的作用下，利用可溶性阳极产生大量阳离子，这些阳离子又经过一系列复杂的水解、聚合作用，生成絮凝性物质，对水中的污染物进行吸附絮凝，从而达到去除污染物的目的。铝和铁是目前应用最多的阳极材料。将极板置于待处理的水中，通以直流电后，阳极失去电子，形成金属阳离子Al³⁺和Fe²⁺，立刻水解为聚合铝或铁氢氧化物，这些聚合的氢氧化物是高效的絮凝剂，其吸附能力极强，利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中的污染物质去除。电絮凝过程中，水可以被电解。阴极上产生的新生态的氢，其还原能力很强，可生成氢气，或者可与废水中的污染物起还原反应。阳极上也可能有氧气放出。氢气和氧气以微气泡的形式出现，这些气泡会吸引絮凝颗粒，通过浮力将被絮凝的污染物气浮到表面，从而提高水处理效率。此外，在电流的作用下，废水中的部分有机物可能直接被氧化为CO₂和H₂O而不产生污泥。未被彻底氧化的有机物部分还可和悬浮固体颗粒被吸附凝聚并在氢气和氧气带动下上浮分离。

电絮凝的优点在于操作简单，可以实现自动化控制；设备占地面积小；设备处理时间短，处理效率高；无需添加任何化学药剂，设备处理产生污泥量少；适应废水范围广，可处理多种污染物。因此，近年来受到广泛关注。

目前，比较常用的电絮凝装置是由直流电源，电解槽，阳极，阴极，搅拌装置以及外接电路组成。但是这些装置存在一些不足，表现在以下几点:(1)装置传质和扩散效率不高，所使用的磁力搅拌器不能有效地将产生的金属阳离子顺序的扩散到溶液中，因而降低了处理效率；(2)处理污水的体积小，在能耗相同的条件下，传统平板式反应装置一次能处理的污水体积较小；(3)能耗较 大，极板产生的阳离子不能及时的扩散到溶液中产生絮凝性物质，需要较大的电流密度和较长的电解时间才能达到较好的去除效果，因而所需的能耗也就较大。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种用于污水处理的电絮凝反应装置。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种电絮凝反应装置，其特点在于，包括直流电源、电解槽、阳极、阴极和空气泵；其中，所述电解槽设置为一顶部开口的中空容器，所述中空容器的内部设置有可移动的中空筒，用于包裹所述阳极；所述中空容器的底部为一个漏斗状容器，所述漏斗状容器的底部有一个连通管，所述空气泵与所述连通管的另一端连接；所述漏斗状容器的上部连接处有一个卡槽，所述卡槽的中心处有一个固定孔，所述固定孔用于固定所述阴极；所述直流电源的正极连接所述阳极，所述直流电源的负极连接所述阴极。

在本实用新型一实施例中，所述电解槽为圆筒式电解槽，所述阳极为铝或锌-铁合金片阳极板，所述阴极为钛或不锈钢阴极棒，所述固定孔为圆孔。

在本实用新型一实施例中，所述连通管呈U型，且所述连通管的所述另一端与所述中空容器齐平。

在本实用新型一实施例中，所述空气泵通过导管与所述连通管的所述另一端连接。

在本实用新型一实施例中，所述电解槽的外部设有起固定和支撑作用的支架。

在本实用新型一实施例中，所述支架具有一供所述连通管的所述另一端露出于所述支架外的开口。

本实用新型通过将电解槽设置为圆筒式，可以使所处理的废水体积较大，占地面积小，节约成本。本实用新型的反应装置设有空气泵，它可以向反应体系中不断地通入空气，加速体系中废水地流动，提高极板中溶出阳离子在溶液中的传质和扩散速度，进而提高去除效果。本实用新型的反应装置的阳极为铝或锌-铁合金片等，阴极为钛或不锈钢棒等，此设计能适应圆筒式电解槽的需 要，且廉价易得，节约成本。

附图说明

图1为本实用新型用于污水处理的电絮凝反应装置的结构示意图；

图2为本实用新型用于污水处理的电絮凝反应装置的俯视结构示意图；

图3为本实用新型用于污水处理的电絮凝反应装置的用于包裹阳极的中空圆筒的结构示意图；

图4为本实用新型用于污水处理的电絮凝反应装置的支架的结构示意图；

图5为本实用新型用于污水处理的电絮凝反应装置处理初始浓度为1mmol/L全氟辛酸的曲线图；

图6为本实用新型用于污水处理的电絮凝反应装置处理初始浓度为1.5μmol/L全氟辛酸的曲线图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的电絮凝处理装置包括直流电源(图中未示)、电解槽1、阳极(图中未示)、阴极(图中未示)和空气泵(图中未示)。其中，所述电解槽1为一顶部开口的中空容器，所述中空容器的内部设置有可移动的中空筒6(如图3所示)，用于包裹阳极。所述中空容器的底部为一个漏斗状容器2，所述漏斗状容器2的底部有一个连通管3，所述空气泵与所述连通管3的另一端连接。优选的，所述连通管3呈U型，且所述连通管3的另一端与所述中空容器齐平，所述空气泵通过导管与所述连通管的所述另一端连接。所述漏斗状容器2的上部连接处有一个卡槽4，如图2所示，所述卡槽4的中心处有一个固定孔5，用于固定阴极。所述直流电源的正极连接阳极，负极连接阴极。

在本实用新型中，所述电解槽1较佳可为圆筒式电解槽，如此设计可使所处理的废水体积较大，占地面积小，节约成本。更佳地，所述中空容器的顶部开口呈向外扩大的趋势。相应地，所述中空筒6也可为圆形，其外直径例如可为6cm，厚度可为0.5cm，长度可为11cm。所述阳极可为铝或锌-铁合金片阳极板。所述阴极可为钛或不锈钢阴极棒，所述固定孔5可为圆孔，圆孔5的直径可为0.5cm，此设计能适应圆筒式电解槽的需要，且廉价易得，节约成 本。

在本实用新型中，所述电解槽1的外部还可设有起固定和支撑作用的支架7，如图4所示。所述支架7可具有一开口71，用以供所述连通管3的另一端露出于所述支架7外。

在本实用新型中，通过空气泵可以向反应体系中不断地通入空气，加速体系中废水地流动，提高极板中溶出阳离子在溶液中的传质和扩散速度，进而提高去除效果。

利用上述的电絮凝处理装置，本实用新型可以有效去除持久性有机污染物全氟辛酸，去除方法步骤如下：

(1)将配制好的一预定浓度和体积的全氟辛酸溶液注入到电解槽中，将直流电源的正极连接到阳极上，将直流电源的负极连接到阴极上，将空气泵连接到连通管的另一端；

(2)启动所述直流电源，启动所述空气泵，从所述空气泵中输入的空气进入所述电解槽，带动溶液循环；

(3)按一预定的时间梯度取样分析，电解结束，关闭所述直流电源。

其中，所述步骤(1)中全氟辛酸的浓度范围可为1μmol/L-1.0mmol/L。所述直流电源的电流密度范围为0.25-1.0mA/cm²，电解时间为15-20min。

以下为利用本实用新型的用于污水处理的电絮凝反应装置去除全氟辛酸的两个实施例：

实施例1：

量取200ml、浓度为1.0mmol/L的全氟辛酸溶液置于电解槽中，阳极采用锌-铁合金片，阴极采用不锈钢棒，电流密度为1mA/cm²,在室温下进行电解实验，在电解反应进行到不同时刻时取样进行分析。由图5可知，电解反应15min后，溶液中PFOA的去除率>50.0％。

实施例2：

量取200ml、浓度为1.5μmol/L的全氟辛酸溶液置于电解槽中，阳极采用铝合金片，阴极采用钛棒，电流密度为0.25mA/cm²,在室温下进行电解实验，在电解反应进行到不同时刻时取样进行分析。由图6可知，电解反应15min 后，溶液中PFOA的去除率>60.0％。

通过上述实施例可知，本实用新型的实验使用效果良好，对难降解有机污染物全氟辛酸具有较高的去除率。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易对本实施例做出各种修改，并把在此说明的原理应用到其它实例施而不必经过创造性劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，不脱离本实用新型范畴所做出改进和修改都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。