一种自动除垢的废水电解处理装置的制作方法

本实用新型属于废水处理领域，涉及一种废水处理设备，具体涉及一种自动除垢的废水电解处理装置。

背景技术：

电化学氧化废水处理技术是使污染物在电极上发生直接电化学反应使污染物发生氧化还原转变，或者是利用电极表面产生的强氧化性活性物质使污染物降解。电化学氧化工艺处理废水具有不产生二次污染、能量效率高、电解设备及操作方法简单等优点，在处理难降解工业废水方面得到广泛应用。

在电解过程中，污染物在阳极表面被氧化转化成小分子物质，达到去除污染物的目的，而在阴极表面会发生还原反应产生大量OH^-，与水中的一些Ca²⁺、Mg²⁺离子生成Ca(OH)₂和Mg(OH)₂，在曝气条件下与CO₃^2-反应转化为CaCO₃及MgCO₃附着在阴极表面，并随着电解反应的进行不断增厚。电极表面结垢会导致一系列不利于电化学反应的问题产生，如增大能耗、降低处理效率、缩短极板使用寿命等。工业废水中通常含有较高浓度的Ca²⁺、Mg²⁺，对此类废水进行预处理脱除钙镁有利于电解装置的稳定运行。

目前常用的除垢方法主要分为化学法和物理法两大类，化学法通常采用添加无极聚磷酸盐、生石灰、硫酸等药剂达到去除钙镁离子的目的，化学法会向废水中引入其他物质，可能造成二次污染。物理法主要采用高压反冲洗、机械刮除法、倒转电极法等，对涂有催化材料的电极表面催化涂层损害很大，缩短电极使用寿命。

专利CN203112939U公开了一种可变电极的电解装置，阳极采用网状电极，进入除垢状态时，网状电极断路，利用阴极进行倒极除垢。该实用新型只适用于阳极为网状电极的电解装置，应用范围较窄。专利CN203959890U公开了一种自动除垢的电解氧化废水处理装置，在每两块相邻阳极间设置两块阴极，进入除垢程序时阳极断开，利用两块相邻阴极进行除垢。该实用新型结构较为复杂，实际工程应用时在高电流的条件下电路开关较难控制。

技术实现要素：

本实用新型提供一种自动除垢的废水电解处理装置，采用复合阴极、同时除垢和电解，分别独立的两套电源，安装和操作简单易行。

一种自动除垢的废水电解处理装置，包括电解槽和置于电解槽内的至少一组电极板，还包括工作电源和除垢电源，每组电极板包括：

第一阳极和第二阳极，第一阳极和第二阳极均由导线接入工作电源的正极；

位于第一阳极和第一阴极之间的复合阴极，所述复合阴极包括第一阴极、第二阴极及位于第一阴极与第二阴极之间的绝缘垫片，所述第一阴极和第二阴极均由导线接入工作电源的负极，所述第一阴极和第二阴极还由导线分别接入除垢电源的正极和负极。

优选地，所有电极均竖直插入电解槽内。

废水进入电解槽进行电化学处理，电解时工作电源启动，除垢电源关闭，工作电源正极与两个阳极接通，第一阴极与第二阴极均与工作电源负极接通，进行电化学废水处理阶段，当工作电源电压升高10％～20％时，关闭工作电源，开启除垢电源，电解槽进入除垢状态；进入除垢状态I时，除垢电源启动，工作电源关闭，阳极断开，第一阴极与除垢电源正极相连，第二阴极与除垢电源负极相连，对第一阴极进行除垢；进入除垢状态II时，工作电源关闭，阳极断开，除垢电源倒转电极，第二阴极与除垢电源正极相连，第一阴极与除垢电源负极相连，对第二阴极进行除垢；除垢状态I与II交替进行。

为增加装置的自动化，优选地，还设有控制器，所述工作电源和除垢电源均接入并受控于该控制器。两个电源之间的切换及除垢电源的倒极均有该控制器控制。

所述控制器为本领域常规控制器，例如PLC控制器等。

优选地，所述第一阳极和第二阳极为DSA涂层电极。

复合阴极由第一阴极、第二阴极和绝缘垫片组成，两极板之间通过多个绝缘垫片隔离，组成复合阴极，优选地，所述第一阴极与第二阴极之间的间距为5～10mm。

绝缘垫片为PVC圆片，直径为10～20mm，厚度为5～10mm，保证第一阴极和第二阴极间距在5～10mm，较小的电极间距在除垢过程中能加大电流密度，提高除垢效率。

优选地，所述第一阴极和第二阴极均为网状电极。因为阴极为网状电极，所以极板两侧表面的垢层都能够被去除，例如，可采用钛网电极。

优选地，所述工作电源为直流电源，所述除垢电源为自动倒极直流电源。均通过市购途径获得。

除垢电源控制电流密度在30～60A/m²，除垢时间在20～40min；除垢电源为自动倒极电源，每3～5min转换正负极。

优选地，所述电解槽上方设有集气罩。

优选地，所述电解槽底部设有泥斗。

优选地，所述电解槽内设有位于电极板下方的曝气管，所述曝气管外接气泵。

所述曝气管置于复合阴极下方，电解过程使电解槽内废水混合均匀，除垢过程中对阴极垢层进行冲刷，加快垢层脱落；

所述泥斗位于电解槽底部，曝气管下方，脱落的垢层被收集到泥斗，除垢过程运行5～10次后进行自动排泥。

本实用新型解决了电化学法处理废水过程中阴极表面容易结垢的问题，延长涂有催化材料的电极使用寿命，并可对废水进行预处理，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)采用复合式阴极进行除垢，除垢过程中阳极不接通电源，可以避免传统倒极除垢过程中对阳极涂层的损害，延长极板使用寿命；

(2)复合阴极中间采用绝缘垫片隔离，保证两块极板不发生短路的同时，减小间隔距离，可提高电流效率，加快除垢速率；

(3)复合阴极采用网状电极，可使电子和阴阳离子穿过极板进行反应，使复合阴极靠外侧的两面垢层也能被快速去除；

(4)采用工作电源和除垢电源实现电解和除垢两个功能，使电路布置和自动控制更为简便，且在工程应用中，电流很大，采用开关控制电路存在一定的危险，采用两台电源，只需控制电源即可，安全系数高。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型电极电解方式示意图。

图中所示附图标记如下：

1-电解槽 2-进水管 3-电极板

4-排空管 5-泥斗 6-集气罩

7-出水管 8-曝气管 9-气泵

10-除垢电源 11-工作电源 31-第一阳极

32-第二阳极 33-第一阴极 34-第二阴极

35-绝缘垫片。

具体实施方式

下面结合实例对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2所示，一种自动除垢的废水电解处理装置，包括电解槽1、工作电源11和除垢电源10，电解槽为常规电解槽，电解槽连接有进水管2和出水管7，底部连有放空管4，电解槽底部设置泥斗5，顶部罩设集气罩6；工作电源为直流电源，除垢电源为自动倒极直流电源。

电解槽内设置电极板3，电极板至少设置一组(本实施方式中设置若干组，设置组数根据电解槽大小决定)，每组电极板的结构及与两个电源的连接方式如图2所示，包括两个阳极(第一阳极31和第二阳极32)和位于两个阳极之间的复合阴极，两个阳极均由导线接入工作电源的正极。

复合阴极由两个阴极(第一阴极33和第二阴极34)和位于两个阴极之间的绝缘垫片35组成，第一阴极和第一阴极由对应的导线接入工作电源11的负极，同时，第一阴极和第二阴极还由导线分别接入除垢电源10的正极和负极(第一阴极连接除垢电源的正极、第二阴极连接除垢电源的负极)。

第一阳极和第二阳极为DSA涂层电极；第一阴极和第二阴极为钛网电极；绝缘垫片为PVC圆片，设置为多个，直径为10～20mm，厚度为5～10mm，保证第一阴极和第二阴极间距在5～10mm。

电解槽1底部设有曝气管8，曝气管外接气泵9。

还设置一个控制器(图中未示出)，该控制器为常规自动控制器，如PLC控制器，工作电源和除垢电源均接入并受控于该控制器，两个电源之间的切换及除垢电极的倒极均由控制器自动控制。

本实用新型处理废水时的工作方式如下：

第一步，废水进入电解槽1进行电化学处理，电解时工作电源启动，除垢电源关闭，工作电源11正极与两个阳极接通，第一阴极33与第二阴极34均与工作电源负极接通，进行电化学废水处理阶段，该阶段电流密度为30～100A/m²；

第二步，当工作电源11电压升高10％～20％时，自控系统(控制器)接收信号，关闭工作电源11，开启除垢电源10，电解槽1进入除垢状态；

第三步，进入除垢状态I时，除垢电源10启动，工作电源11关闭，两个阳极断开，第一阴极33与除垢电源10正极相连，第二阴极34与除垢电源10负极相连，对第一阴极33进行除垢，因为阴极为网状电极，所以极板两侧表面的垢层都能够被去除；

第四步，进入除垢状态II时，工作电源11关闭，阳极断开，除垢电源10倒转电极，第二阴极34与除垢电源10正极相连，第一阴极33与除垢电源10负极相连，对第二阴极34进行除垢，因为阴极为网状电极，所以极板两侧表面的垢层都能够被去除；

第五步，除垢状态I与II交替进行，交替频率为3～5min，除垢时间为20～60min，直至垢层被完全去除；

第六步，工作电源11与除垢电源10交替工作，可根据废水中钙离子的浓度自由调节电解槽1工作时间和除垢时间，保证极板不受结垢的影响，正常运行；

第七步，电解槽1底部设有曝气管8，利用气泡和水流的冲刷作用，加快垢层的脱落，曝气所用气体可采用氮气，可减少电化学处理废水过程中垢层的产生；

第八步，泥斗5置于曝气管8下方，脱落的垢层沉积在泥斗5中，除垢过程运行5～10次后，将残渣从底部排出；

第九步，电解槽上方设有集气罩6，将电化学处理废水过程中产生的废气集中由导气管送至废气处理装置进行处理。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。