电解反应器及工业污水电解预处理系统的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别涉及一种电解反应器及工业污水电解预处理系统。

背景技术：

水资源短缺已经成为制约我国社会经济发展的瓶颈问题，大力推进城市污水处理回用是缓解水资源短缺和建设节水型社会的重要手段。其中，工业废水中污染物含量逐渐升高、成分也越来越复杂，处理成本高昂。工业污水中有机污染物和重金属的处理成了环境问题的重点。传统的化学沉淀法可以除去工业污水中的大部分重金属，但对环境pH值要求较高，并且产生大量需要进一步处理的废渣；膜分离技术对污染物去除效率高，但膜易被污染，成本高昂；生物方法虽然成本低廉，但前期菌种筛选困难，且不适用于高污染物浓度的工业废水处理。因此，利用新型技术，开发新型工艺，实现高效可控、成本低廉、无二次污染的工业废水处理将带来巨大的经济效益与社会效益。

电解法污水处理法是将电能转化成化学能使电解槽内电极附近产生氧化还原反应，从而使废水得以净化的过程。电解过程包括氧化还原，电絮凝及气浮等作用。这一系列过程可以有效分解去除污水中的有机物污染物、重金属离子，有害阴离子等。电解法处理污水使用低压直流电源，不耗费大量化学药剂，操作简易，管理方便，占地面积小。电解法污水处理法可高效去除污水中的有机物、氮、磷、硫、重金属等污染物，有效降低污水的化学需氧量(COD)、固体悬浮物浓度(SS)、氨氮浓度、总磷含量、盐度、色度。

电解法在工业废水处理领域应用广泛，在造纸、纺织、制革、农药、冶金、炼油、电镀、等工业废水及垃圾渗滤液的处理中表现出巨大优势。但是，传统电解法污水处理工业中，污水在电极板间流速较慢，需要通过延长污水在电极板间的停留时间提高电解程度。这种电解方式容易造成严重的浓差极化，降低电流在电极板间的传递效率。另外，由于水流速慢，电极板间易形成不溶性沉淀物而导致极板钝化或短路，增加电解工艺能耗同时严重影响电解法的实际应用效果。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种电解反应器，包括：潜污泵和电解室，所述电解室为长方体结构，所述电解室包括进水口、出水口、多块电极板、两块导电板和正负电极；所述潜污泵通过所述进水口与所述电解室连接；

所述进水口位于所述电解室的第一侧面，所述出水口位于所述电解室的第二侧面，所述第一侧面与第二侧面相对；

所述多块电极板安装于所述电解室中，所述多块电极板为串联式，呈平行排列，所述多块电极板与第三侧面和第四侧面平行，所述第三侧面和第四侧面相对；

所述两块导电板分别安装于所述第三侧面和第四侧面上，所述多块电极板中的最外侧的两块电极板分别与所述两块导电板连接；

所述正负电极位于所述电解室外，并分别嵌入第三侧面和第四侧面中，并与所述两块导电板分别连接；

所述潜污泵用于：将污水通过进水口压入所述电解室，使污水高速流过所述多块电极板；

所述电解室用于：对污水进行电解处理，通过出水口将处理过的污水排出所述电解室。

在本实用新型实施例中，在电解反应器中通过设置潜污泵，将污水通过进水口压入电解室中，使污水高速流过多块电极板，这样不会造成严重的浓差极化，不会降低电流在电极板间的传递效率。另外，由于增加了水流速度，不会使得电极板间形成不溶性沉淀物而导致极板钝化或短路的问题出现，降低了电解工艺能耗，不会影响电解法的实际应用效果。

本实用新型实施例还提供了一种工业污水电解预处理系统，包括：上面所述的电解反应器、支架、储液槽、刮渣系统和加药系统；

其中，所述支架安装于所述储液槽内，所述电解反应器安装于所述支架上，所述刮渣系统和加药系统分别安装于所述储液槽的顶部；

所述储液槽上部装有进水口，下部装有出水口；所述刮渣系统包括刮渣机和浮渣收集箱，所述加药系统包括药剂池和搅拌器；

所述储液槽用于：存储进入的污水；

所述刮渣系统中的刮渣机用于：分离电气浮过程产生的浮渣；

所述刮渣系统中的浮渣收集箱用于：收集所述刮渣机分离之后的浮渣；

所述加药系统中的药剂池用于：存储药液，并将药液通入所述储液槽中；

所述加药系统中的搅拌器用于：对所述药剂池中的药液进行搅拌。

在本实用新型实施例中，基于上述提到的新型的电解反应器，该系统可高效从高浓度工业污水中去除污染物。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种电解反应器的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种多块电极板的安装示意图(图1的右视图)；

图3是本实用新型实施例提供的一种工业污水电解预处理系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型实施例中，提供了一种电解反应器100，如图1所示，包括：潜污泵1和电解室3，所述电解室3为长方体结构，所述电解室包括进水口2、出水口、正负电极5、两块导电板6和多块电极板7；所述潜污泵1通过所述进水口2与所述电解室3连接；

所述进水口2位于所述电解室3的第一侧面，所述出水口位于所述电解室3的第二侧面，所述第一侧面与第二侧面相对；

所述正负电极5位于所述电解室3外，并分别嵌入第三侧面和第四侧面中，并与所述两块导电板6分别连接；

所述两块导电板6分别安装于所述第三侧面和第四侧面上，所述多块电极板7中的最外侧的两块电极板分别与所述两块导电板6连接；

所述多块电极板7安装于所述电解室3中，所述多块电极板7为串联式，呈平行排列，所述多块电极板7与第三侧面和第四侧面平行，所述第三侧面和第四侧面相对；

所述潜污泵1用于：将污水通过进水口2压入所述电解室3，使污水高速流过所述多块电极板7；

所述电解室3用于：对污水进行电解处理，通过出水口将处理过的污水排出所述电解室3。

潜污泵将污水压入进水口，使污水高速通过电解室中的电极板间隙。污水的高速流动减小了电解过程(包含氧化还原反应、电絮凝及电气浮过程)产生的浓差梯度，并使沉淀物不易沉积于电极板表面，有效避免了电极钝化。另外，高速液流可以使产生气泡的直径更小，气泡具有更大的比表面积，因而有更强的吸附性能，更有利于电气浮。该电解反应器处理污水的方法为循环式，污水在电解反应器内停留很短，通过电解反应器后与外界污水重新混合，并以此过程不断循环。可以通过控制电解时间控制污水处理的程度。

在本实用新型实施例中，所述电解室3的形状也可以是其他结构体，比如正方体等等。

在本实用新型实施例中，现有技术中的液流电解反应器一般都是封闭容器，而这种方式存在一些缺点。为了解决这些缺点，本实用新型将出水口设置为开放式出口，也就是说所述电解室3的第二侧面是没有的。这种方式可以更好的维持电解过程产生的絮凝物及小气泡稳定，提高电絮凝及电气浮效率。

在本实用新型实施例中，如何将多块电极板安装于所述电解室中。具体的，在所述电解室3的第五侧面和第六侧面上分别对应的设有多个凹槽，然后所述多块电极板分别插入所述多个凹槽的相应凹槽中，如图2所示。

在本实用新型实施例中，如图1所示，所述电解室3中还包括：均流板4，安装于所述进水口2与多块电极板7之间，插入相应凹槽中；均流板4可以使污水流量均匀的通过电极板7间隙，使所有电极板7均匀有效的参与电解反应，减小电极反应速度和程度差异。

具体的，所述均流板可以设置成一整块板，在这个整块的均流板上均匀分布有多个孔，使多个孔的总面积接近于进水口面积，然后污水流量均匀的通过这些孔。也可以是设置所述均流板包括有多块，均流板的块数与多块电极板的块数相同；所述多块均流板呈平行排列，所述多块均流板与第三侧面和第四侧面平行。这样多块均流板两两之间形成的空隙与多块电极板两两之间形成的空隙位置相对应，并使均流板间空隙的总面积接近于进水口面积，这样也可以使污水流量均匀的通过电极板7间隙。

当所述电解室3中不包括均流板时，第五侧面或第六侧面上的凹槽的个数与多块电极板的块数相同，当所述电解室3中包括均流板时，第五侧面或第六侧面上的凹槽的个数包括多块电极板的块数和均流板的块数。

在本实用新型实施例中，所述电极板可以选用铝、铁等可溶性金属材质，有利于产生氢氧化铝或氢氧化铁絮状沉淀，促进电絮凝过程。因此电极板是消耗品，所以电极板是可替换的。可以在电解室中设置5块-15块电极板，这些电极板间距可以设置为1mm-10mm。

在本实用新型实施例中，所述多块电极板的两两之间可以添加网状绝缘隔片，其目的是为了增加电极板间的液体流动的紊流程度和防止电极板脱落变形导致的极间短路。

在本实用新型实施例中，所述导电板为不可溶材质，可选用不锈钢材质，目的是防止污水与所述导电板产生化学反应，使得所述导电板的导电效果降低。所述两块导电板分别与所述正负电极通过焊接形式连接。

在本实用新型实施例中，所述正负电极可以与正负极交替变化的直流电源连接。其中，正负极交替变化的直流电源可以采用高频脉冲直流电源，这样有利于及时清除极板表面凝聚的金属氧化物或不可溶产物，防止极板钝化。

如图3所示，本实用新型实施例还提供了一种工业污水电解预处理系统，包括：上面所述的电解反应器100、支架101、储液槽200(形状为没盖的正方体或者长方体)、刮渣系统300和加药系统400；

其中，所述支架101安装于所述储液槽200内，所述电解反应器100安装于所述支架101上，所述刮渣系统300和加药系统400分别安装于所述储液槽200的顶部(左右两边)；

所述储液槽200(其中一个侧面的)上部装有进水口201，(可以是相对侧面的)下部装有出水口202；所述刮渣系统300包括刮渣机301和浮渣收集箱302(位于刮渣机301的后面，位于出水口202的一侧面上)，所述加药系统400包括药剂池401和搅拌器402(放入药剂池401中)；

所述储液槽200用于：存储进入的污水；

所述刮渣系统300中的刮渣机301用于：分离电气浮过程产生的浮渣；

所述刮渣系统300中的浮渣收集箱302用于：收集所述刮渣机分离之后的浮渣；

所述加药系统400中的药剂池401用于：存储药液，并将药液通入所述储液槽中；

所述加药系统400中的搅拌器402用于：对所述药剂池中的药液进行搅拌。

在所述加药系统400的药剂池401的出口上还可以包括一个控制阀，用于控制通入到所述储液槽中的药液的流量。

所述刮渣系统300和所述加药系统400均采用现有使用的即可。

实施例1：电解反应器的装配

如图1所示，在电解反应器的电解室中插入11块可替换的铝质或铁质电极板，电极板间距为4mm，电极板间添加网状绝缘隔片，导电板选用不锈钢材质，电极连接正负极交替变化的高频脉冲直流电源(50V，5000次/秒)。

实施例2：电解反应器用于铝加工废乳化液处理

利用上述配置的电解反应器处理某铝加工企业废乳化液。将电解反应器置入1吨污水中，电解开始后，污水表面产生大量黑色气泡，表明其中不溶性杂质被气浮，随着反应的进行，浮渣颜色逐渐变浅，最后变为白色，此时电解过程主要氧化有机物、氨氮等污染物。电解1小时后，水质呈清澈透明。出水COD由10000mg/L降为3000mg/L，去除率大于70％，氨氮去除率大于90％，SS去除率大于95％，重金属去除率大于99％。

实施例3：电解反应器用于钢管轧制废乳化液处理

利用上述配置的电解反应器处理某钢管轧制企业废乳化液。将电解反应器置入2吨污水中，电解开始后，有大量气泡产生，气泡颜色较深，不溶性杂质被气浮，随着反应的进行，浮渣颜色逐渐变浅，最后变为白色，有机物被直接氧化为二氧化碳和水。电解100分钟，水质呈清澈透明。出水COD由6000mg/L降为1000mg/L，去除率大于73％。

综上所述，本实用新型提出的电解反应器具有如下有益效果：

1、利用电解过程中的氧化还原作用、电絮凝作用及电气浮作用，可以高效从高浓度工业污水中去除有机物、氮、磷、硫、重金属等污染物，有效降低污水的化学需氧量(COD)、固体悬浮物浓度(SS)、氨氮浓度、总磷含量、盐度、色度；

2、采用半封闭式结构，保证了电解过程中产生的絮凝物及小气泡的稳定性，提高电絮凝及电气浮效率；

3、污水在电极板间流速高，可有效提升电解反应效率、减缓电极钝化现象；

4、电极板间距小，板间液流速度均匀，大大提高电能的利用率高，降低污水处理过程的能耗，可处理高浓度的工业污水；

5、具有结构简单、造价低、占地面积小，易携带，电极更换方便，使用寿命长等优点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。