一种折流式电解反应槽的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种折流式电解反应槽，所述反应槽内腔由前至后布置有若干块电解极板；所述反应槽内腔两侧壁设有与电解极板垂直的惰性极板，惰性极板与电解极板之间有间隙；所述反应槽内腔由隔板分为前端反应腔、中间反应腔和后端反应腔；所述前端反应腔一侧与进水口连通，前端反应腔另一侧的底部与中间反应腔一侧连通；所述中间反应腔另一侧的底部与后端反应腔一侧连通；所述后端反应腔另一侧的底部与出水口连通。本实用新型根据重金属废水的特点，提供了一种结构优异的电解反应槽，有利于提高电絮凝法对重金属废水的处理效果。
【专利说明】一种折流式电解反应槽
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电化学废水处理设备【技术领域】，具体涉及一种折流式电解反应槽。
【背景技术】
[0002]重金属污染物是人类生产与社会发展过程中产生的一类危害极其严重的污染物。重金属污染物一般具有潜在危害性。它们与有机污染物不同，环境中的微生物难以使之分解消除(降解作用)，经过食物链被富集，浓度逐级加大；而人类正处于食物链的终端，通过食物或饮水，将有毒重金属摄入体内；在人体内积蓄，引起慢性中毒；特别是部分重金属污染物与有机物形成化合物，其毒性成倍增加。
[0003]废水中的重金属污染物是对人类及环境造成危害的主要来源，土壤中的重金属污染物也大部分来自于污水灌溉。而当前对重金属废水的处理方法主要有化学沉淀法，生物法，及物理化学法。但主要采用的还是化学沉淀法，化学沉淀法主要通过向废水中投加化学药剂，使得重金属污染物与化学药剂反应生成沉淀物，通过沉淀作用从废水中取出重金属；该处理方法工艺成熟，应用十分广泛，在一定程度上可去除重金属污染物。但该法也存在一定的不足，主要体现在化学药剂用量多；药剂投加操作过程繁琐(不同性质的重金属污染物需要投加不同的化学药剂，且为了保证处理效果一般都采用分段处理)；且化学反应对药剂量的投加控制要求高，对操作管理水平要求高；另外，由于化学反应限制，部分重金属污染物难以达到最新的排放标准；且化学药剂的大量投加导致产生的渣量大，其最终的处理处置成为新的需要解决的难题。
[0004]近年来，随着电力工业的发展，电絮凝处理技术逐步得到大力发展应用。电絮凝处理技术是通过牺牲阳极，产生高价金属离子，在电场作用下水解形成微絮凝剂，与重金属污染物作用进行固化稳定，最终通过沉淀去除重金属。电絮凝处理技术用于重金属废水处理具备处理效果好，可同时处理多种重金属污染物，且化学药剂的用量大大减少，污泥量小。电絮凝处理设备结构简单，操作简易，因此应用前景广泛。
[0005]电解槽是电絮凝处理技术的关键之一，电解槽结构的优异对电絮凝处理效果具有十分重大的影响。而目前大部分研究着重于电极及反应条件的控制，对反应槽结构优化的研究极少，导致大部分电解槽体结构简单，在一定程度上限制了处理效果。
[0006]目前普遍应用的电解槽大致可分为升流式、翻腾式与折流式，其中升流式电解反应槽为底部进水，顶部出水，废水由下向上依次流过极板间隙进行处理；翻腾式电解槽是由两个升流式电解槽组合而成，废水在电解槽内流态为上下翻腾；折流式电解槽中废水流向为水平流动，通过隔板使得废水在极板间进行折流。但目前的电解槽结构内重金属离子随废水流动迁移速度快，设备处理需要较长的停留时间与较高的电流。
实用新型内容
[0007]本实用新型旨在提供一种适用于重金属废水处理的折流式双向电场电解反应槽，可实现水力停留时间与重金属离子停留时间的分离，可有效提高电絮凝处理效果。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为:
[0009]所述折流式电解反应槽的反应槽内腔由前至后布置有若干块电解极板；所述反应槽内腔两侧壁设有与电解极板垂直的惰性极板，惰性极板与电解极板之间有间隙；所述反应槽内腔由隔板分为前端反应腔、中间反应腔和后端反应腔；所述前端反应腔一侧与进水口连通，前端反应腔另一侧的底部与中间反应腔一侧连通；所述中间反应腔另一侧的底部与后端反应腔一侧连通；所述后端反应腔另一侧的底部与出水口连通。
[0010]优选地，所述前端反应腔与中间反应腔的连通处，以及中间反应腔与后端反应腔的连通处均设有搅拌曝气管。
[0011 ] 优选地，所述前端反应腔通过A连通沟与中间反应腔连通；所述中间反应腔通过B连通沟与后端反应腔连通；所述搅动曝气管设置在A连通沟和B连通沟内。
[0012]优选地，所述惰性极板与电解极板之间的间隙为I?2cm。
[0013]优选地，所述反应槽内腔的宽度为0.5?0.7m。
[0014]优选地，所述反应槽内腔底部设有电解极板安装基座；反应槽内腔顶部设有电解极板固定杆，该电解极板固定杆为绝缘材料所组成，是活动式安装的。
[0015]优选地，所述电解极板下方设有穿过隔板的曝气管。
[0016]优选地，所述若干块电解极板彼此之间的间距为I?3cm。另外，所述若干块电解极板可以为单纯的铁极板布置，也可以是单纯的铝极板布置，还可以是铁极板与铝极板的混合布置。
[0017]优选地，所述惰性极板为网状电极或者实心平板电极，惰性极板为电场作用下不消耗，且导电性能优良的材质组成。
[0018]上述曝气管与曝气搅拌管为底部穿孔管。
[0019]下面结合设计原理及工作过程，对本实用新型作进一步说明:
[0020]本实用新型将电解极板与惰性极板垂直布置(电解极板从反应槽前端至后端依次排布，而惰性极板则设置在反应槽内腔两侧壁上)。电解极板为可溶性电极，是电解反应槽的主要工作电极，起到电解絮凝作用；惰性极板的主要作用是在电解反应槽内形成平行于水流且方向相反的电场，在电场作用下可减缓重金属离子随水流的迁移速度，延长处理时间；电解槽分别与两台电源连接工作，与电解极板连接的电源为高电流的直流电源，与惰性极板连接的为高电压直流电源；通过两种极板在反应槽内形成双向电场，分别垂直、平行于水流方向。惰性极板与电解极板不直接接触，两者之间的间隙为I?2cm。为了较好的实现双电场的功能，本实用新型将反应槽内腔的宽度设置为0.5?0.7m，如果需要处理更大当量的废水，设计时可增加反应槽的长度，而保持其宽度不变。
[0021]本实用新型的反应槽设置了前、中、后三个反应腔，三个反应腔由隔板隔开，前端反应腔的一侧与进水口连通，而其另一侧的底部则与中间反应腔一侧连通；中间反应腔的另一侧底部则与后端反应腔一侧连通，后端反应腔的另一侧底部与出水口连通。这样设计后，前端反应腔中的水流方向与中间反应腔中水流的方向相反，而中间反应腔的水流方向则与后端反应腔的水流方向相反；也就是说，废水从进水口进来后折流流经各个反应腔。
[0022]作为一种改进，本实用新型还在各反应腔之间的连通处设置有搅动曝气管，其主要作用是进行曝气搅动，防治电解絮凝过程中产生的絮体在沟内沉积导致连通口堵塞。[0023]反应槽工作时的具体过程如下:
[0024]废水从前端反应腔一侧的进水口进入前端反应腔，水平流过电解极板间隙，在双向电场的作用下进行初步电解处理，通过前端反应腔另一侧的底部流入中间反应腔进行进一步处理，随后通过中间反应腔另一侧的底部流入后端反应腔进行最终电解处理，处理完毕后，从后端反应腔另一侧的出水口流出；其中前端反应腔内水流方向与中间反应腔内的水流方向相反，中间反应腔水流方向与后端反应腔内的水流方向相反，废水在电解槽内形成折流方式。
[0025]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:
[0026]( I)形成了双向电场，在一定程度上提高了电解絮凝微絮体反应活性，强化了电解絮凝过程，可提高电解槽体的处理效果。
[0027](2)形成了与水流方向相反的电场，可在一定程度上减缓重金属离子(正价)随废废水流动的迁移速度，将水力停留时间与重金属离子在电解槽内的停留时间进行了分离，提高了重金属离子的停留时间，有利于电解槽对重金属离子的处理，可提高处理效果。在保证处理效果的同时，还可提高设备内的水流速度，提高单体设备的处理能力或减小设备体积(保证处理能力不变的情况下)。
[0028](3)形成了折流式电解反应槽体，延长了电解槽内的废水水力流程，有利于电解反应处理重金属废水，且折流式电解反应槽体结构紧凑，占地面积小。
[0029]本实用新型折流式电解反应槽的最大特点也是创新点在于:通过惰性极板，在平行于水流方向上设置了一个电场，重金属离子在电场作用下受到牵引力而与水流方向相反；从而降低了重金属离子随水流的迁移速度；实现了水力停留时间与重金属离子停留时间；提闻了处理效果。
[0030]总之，本实用新型根据重金属废水的特点，提供一种结构优异的电解反应槽，可实现水力停留时间与重金属离子停留时间的分离，有利于提高电絮凝法对重金属废水的处理效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型反应槽的俯视图；
[0032]图2为图1的A-A剖视图；
[0033]图3为图1的B-B剖视图；
[0034]图4为图1的C-C剖视图；
[0035]图5为采用本实用新型反应槽进行电絮凝处理的工艺示意图。
[0036]图中:1前端反应腔；2曝气管；3电解极板；4电解极板固定杆；5搅动曝气管；6进水口；7惰性极板；8出水口； 9电解极板安装基座；10中间反应腔；11后端反应腔；12 A连通沟；13 B连通沟；14隔板。
【具体实施方式】
[0037]实施例1
[0038]参见图1至图4，所述折流式电解反应槽的反应槽内腔由前至后布置有若干块电解极板3 ;所述反应槽内腔两侧壁设有与电解极板3垂直的惰性极板7，惰性极板7与电解极板3之间有间隙；所述反应槽内腔由隔板14分为前端反应腔1、中间反应腔10和后端反应腔11 ;所述前端反应腔I 一侧与进水口 6连通，前端反应腔I另一侧的底部与中间反应腔10 —侧连通；所述中间反应腔10另一侧的底部与后端反应腔11 一侧连通；所述后端反应腔11另一侧的底部与出水口 8连通。
[0039]其中，所述前端反应腔I与中间反应腔10的连通处，以及中间反应腔10与后端反应腔11的连通处均设有搅拌曝气管5。所述前端反应腔I是通过A连通沟12与中间反应腔10连通的；所述中间反应腔10是通过B连通沟13与后端反应腔11连通的；所述搅动曝气管5设置在A连通沟12和B连通沟13内。
[0040]所述惰性极板(7)与电解极板(3)之间的间隙为I~2cm。
[0041]所述反应槽内腔的宽度为0.5~0.7m。
[0042]所述反应槽内腔底部设有电解极板安装基座9 ;反应槽内腔顶部设有电解极板固定杆4。
[0043]所述电解极板3下方设有穿过隔板的曝气管2。
[0044]所述若干块电解极板3彼此之间的间距为I~3cm，电解极板为铁极板。
[0045]所述惰性极板为网状电极或者实心平板电极。
[0046]实施例2 [0047]将本实用新型所述的装置用于某企业铅锌冶炼废水中试处理，废水主要来源于生产车间，主要污染物为铅、铜、锌及砷；废水水量10m3/d ;采用的工艺为电絮凝处理工艺，工艺流程如图5:
[0048]电絮凝设备单元配备两台电源，连接电解极板的电源为恒流输出，保证电解电流密度为20~25A/m2，电解时间控制为I~1.5min ;连接惰性极板的电源为恒压输出，保证电压为5(T55V;电解槽内通空气进行曝气氧化及搅拌，曝气量控制在气水比约为1:2左右；设备稳定运行3个月，各项处理指标如表1:
[0049]表1:
[0050]
【权利要求】
1.一种折流式电解反应槽，所述反应槽内腔由前至后布置有若干块电解极板(3);其特征在于，所述反应槽内腔两侧壁设有与电解极板(3)垂直的惰性极板(7)，惰性极板(7)与电解极板(3)之间有间隙；所述反应槽内腔由隔板(14)分为前端反应腔(I)、中间反应腔(10)和后端反应腔(11);所述前端反应腔(I)一侧与进水口(6)连通，前端反应腔(I)另一侧的底部与中间反应腔(10) —侧连通，所述中间反应腔(10)另一侧的底部与后端反应腔(11)一侧连通，所述后端反应腔(11)另一侧的底部与出水口( 8 )连通。
2.如权利要求1所述的反应槽，其特征在于，所述前端反应腔(I)与中间反应腔(10)的连通处，以及中间反应腔(10)与后端反应腔(11)的连通处均设有搅动曝气管(5)。
3.如权利要求2所述的反应槽，其特征在于，所述前端反应腔(I)通过A连通沟(12)与中间反应腔(10)连通；所述中间反应腔(10)通过B连通沟(13)与后端反应腔(11)连通；所述搅动曝气管(5 )设置在A连通沟(12 )和B连通沟(13 )内。
4.如权利要求1至3任一项所述的反应槽，其特征在于，所述惰性极板(7)与电解极板(3)之间的间隙为I?2cm。
5.如权利要求4所述的反应槽，其特征在于，所述反应槽内腔的宽度为0.5?0.7m。
6.如权利要求1所述的反应槽，其特征在于，所述反应槽内腔底部设有电解极板安装基座(9 );反应槽内腔顶部设有电解极板固定杆(4 )。
7.如权利要求1所述的反应槽，其特征在于，所述电解极板(3)下方设有穿过隔板的曝气管(2)。
8.如权利要求1所述的反应槽，其特征在于，所述若干块电解极板(3)彼此之间的间距为I?3cm。
9.如权利要求1所述的反应槽，其特征在于，所述惰性极板为网状电极或者实心平板电极。
【文档编号】C02F1/461GK203558895SQ201320625036
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月11日 优先权日:2013年10月11日
【发明者】熊道文, 熊珊, 禹芝文, 陈湘斌, 游建军, 虞少嵚 申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院, 湖南永兴国水水处理有限公司