一种同时去除农村地下水中氟和镉的电絮凝装置的制作方法

本实用新型设计一种同时去除地下水中的氟和镉的电絮凝装置，属于水污染控制领域，适用于地下水处理。

背景技术：

我国城市化和工业化进程的快速发展，使得对地下水的开发和利用也更加广泛和迫切。世界的大多数国家都存在着不同程度的地下水氟超标和重金属污染等问题。氟是人体必需的元素，但摄入过量会导致氟中毒，出现氟斑牙、全身关节及骨骼疼痛等症状。重金属镉污染物对动物及人类生命健康危害极大，会引起肾、生殖系统、肝脏、脑和中枢神经系统等功能的紊乱。所以对其开展污染控制研究具有十分重要的意义。

目前，地下水中有害离子或物质的去除方法主要有吸附法、离子交换、化学沉淀、膜分离技术、电絮凝。其中化学沉淀法应用最为广泛，但这种方法需要在废水中投加化学药剂作为絮凝剂，对反应环境的pH值要求严格，处理后污泥量大，不易脱水，后续处理成本高等不足。自电絮凝技术发现以来，已逐渐应用于用在水处理中去除各类污染物，伍启文等人利用电絮凝去除水中的有机磷农药废水，Aoudj S等人利用电絮凝/电气浮装置联用除氟，均具有很好的处理效果。这一工艺具有无需投加化学药剂、操作灵活简单、并与其他工艺易组合等优点。因此，电絮凝技术具有很好的应用前景。

技术实现要素：

本实用新型为解决同时去除地下水中的氟和镉的技术难题，提出来一种同时去除地下水中的氟和镉的电絮凝装置，以使得氟和镉污染物含量达到《地下水环境质量标准GB/T14848-93》一类标准，保障饮用水安全。

本实用新型的同时去除农村地下水中氟和镉的电絮凝装置包括：电源、电絮凝反应槽、若干阳极极板，若干阴极极板，若干双极极板，澄清池和引流管，阴极极板和阳极极板间隔交叉放置，同时双极板插入阴极极板和阳极极板间，阴极极板和阳极极板各通过导线连接并分别连接至电源的负极和正极，所述极板均设置在电絮凝反应槽中，电絮凝反应槽通过引流管与澄清池连接，所述电絮凝反应槽的下部设置进水口。

优选的，所述澄清池上部设置出水口，引流管一端连接电絮凝反应槽的上部，另一端连接澄清池的下部。

优选的，所有极板均采用竖向放置且平行排列，且均采用铁板材。

优选的，所述电絮凝反应槽的每块电极板参与反应的有效面积为102cm2，尺寸为100mm×50mm×2mm。

一种同时去除地下水中的氟、镉的电絮凝方法，含氟和镉的地下水从所述电絮凝装置底部的进水口进入电絮凝反应槽，电絮凝后经过上部的引流管进入澄清池，水流的方向与电解反应产生的絮凝体沉淀的方向相反，经过澄清沉淀后排出。

优选的，所述电絮凝反应槽的电流密度为9.8-12.6mA/cm2，电解时间为 45-120min，所有相邻极板间距为5-15mm。

优选的，所述电絮凝反应槽的电流密度为9.8mA/cm2，电解时间为55min，所有相邻极板间距为5mm。

优选的，所述澄清池中静置时间不少于15min。

优选的，所述电絮凝装置适用于pH为3-11的地下水的处理。

本实用新型的同时去除地下水中氟和镉的电絮凝装置是，利用极板均为铁板产生的电化学作用实现同时去除地下水中氟和镉。具体是改进平行单极的方式，阴阳极板均采用铁板材，在直流电的作用下电解出Fe2+，经过一系列的水解、聚合以及亚铁离子的氧化，逐渐生成各种羟基配合物、氢氧化物等，以及电絮凝反应槽采用底端进水上端出水的水流方式，水流的方向与电解反应产生的絮凝体沉淀的方向相反，能够增加絮体与水中污染物质的接触时间，使吸附反应更加充分。由于它们对水体中分散的胶体粒子和反离子有较强的吸引力，从而产生絮凝作用，使得同时去除水中的氟和镉离子。部分电解的絮体会沉淀在电絮凝反应槽中的底部，部分会随水流流向澄清池中二次沉淀，处理后的达标饮用水会在出水口排出。

本实用新型所述的同时去除地下水中的氟和镉的电絮凝装置，通过铁板电絮凝对地下水的处理，在最佳工艺参数的条件下，能够在较短的时间内快速的对地下水中的氟和镉进行一个速度快、效率高的处理。地下水中的氟去除率可达到 89.12％，镉的去除率达到100％，并且出水清澈透明，色度和浊度基本完全去除。处理后水中的氟和镉的含量均符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，并达到《地下水环境质量标准GB/T14848-93》一类标准。

本实用新型所述的电絮凝装置具有污染物去除速率快、效率高，pH适用范围广、澄清速度快等优点。该装置结构简单灵活，成本低，易实现自动化管理，反应产生的泥量少，含水率低易于处理。应用于偏远地区地下水污染处理具有很好的市场应用价值，为解决农村地下水污染提供了一种新的解决思路和办法。

附图说明

图1是本实用新型所述电絮凝装置的结构示意图；

图2a和2b是本实用新型中实施例2处理地下水对氟、镉的去除效果图；

图3a和3b是本实用新型中实施例3处理地下水对氟、镉的去除效果图；

图4是本实用新型中实施例4处理地下水对氟、镉的去除效果图；

图5a和5b是本实用新型中实施例5处理地下水对氟、镉的去除效果图；

图6a和6b是本实用新型中实施例6处理地下水对氟、镉的去除效果图；

其中，1电源，2阳极极板，3双极板，4进水口，5阴极极板，6电絮凝反应槽，7引流管，8澄清池，9出水口。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的同时去除地下水中氟和镉的电絮凝装置加以说明。

下面结合实例对本实用新型进一步的说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型的同时去除农村地下水中氟和镉的电絮凝装置包括：电源1、电絮凝反应槽6、阳极极板2，阴极极板5，双极板3，出水口4、澄清池8、进水口4和引流管7，所述极板均采用铁板材，阴阳极板间隔交叉放置，同时双极板3插入阴阳极板间，即按照阳极极板、双极板、阴极极板、双极板、阳极极板、双极板、阴极极板顺序排列，阴阳极板各通过导线连接并分别连接至电源的负极和正极，所述极板均设置在电絮凝反应槽6中，进水口设置在电絮凝反应槽6的下方，电絮凝反应槽6通过引流管7与澄清池8连接，澄清池8的上部设置出水口9。

含氟和镉的地下水从所述电絮凝反应槽6下部的进水口4进入电絮凝反应槽中，电絮凝后从其上部离开然后经过引流管7进入澄清池8，经过澄清沉淀后排出。在澄清池中静置时间不少于15min。所有相邻极板间距为5mm。

实施例2

用自来水配制含F-浓度为5mg·L-1，Cd2+浓度为0.5mg·L-1的原水，pH值为3，从电絮凝装置的进水口4进入电絮凝反应槽6(尺寸为120mm×100mm×180 mm，有效容积2L，采用实施例1所述装置，七块铁板2、3和5交叉平行放置，极板间距为5mm)进行处理，电流密度为9.8mA/cm2，电解时间为65min。电絮凝后经过引流管7进入澄清池8，静置15min，经过澄清沉淀后从出水口9排出。取水样检测相关水质指标，检测结果表明，镉的去除率为100％，氟去除率大于80.01％。出水水质符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，并达到《地下水环境质量标准GB/T14848-93》一类标准。同样条件下，改变原水pH 分别为5、7、9和11，原水中镉与氟的去除率随电解时间的变化数据详见图2a 和2b。

实施例3

用自来水配制含F-浓度为2mg·L-1，Cd2+浓度为0.5mg·L-1的原水，pH值为7.5，从电絮凝装置的进水口4进入电絮凝反应槽6(尺寸为120mm×100 mm×180mm，有效容积2L，采用实施例1所述装置，七块铁板2、3和5交叉平行放置，极板间距为5mm)进行处理，电流密度为9.8mA/cm2，电解时间为 55min。电絮凝后经过引流管7进入澄清池8，静置15min，经过澄清沉淀后从出水口9排出。取水样检测相关水质指标，检测结果表明，镉的去除率为100％，氟去除率大于84.03％。出水水质符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，并达到《地下水环境质量标准GB/T14848-93》一类标准。同样条件下，改变原水中氟的浓度分别为4、6、8和10mg/L，镉的浓度分别为10和20mg/L，原水中镉与氟的去除率随电解时间的变化数据详见图3a和3b。

实施例4

用自来水配制含F-浓度为5mg·L-1，Cd2+浓度为0.5mg·L-1的原水，pH值为7，直接进入电絮凝装置(尺寸为120mm×100mm×180mm，有效容积2L，采用实施例1所述装置，极板间距为5mm)进行处理，电流密度为9.8mA/cm2，电解时间为45min。电絮凝后经过引流管7进入澄清池8，静置15min，经过澄清沉淀后从出水口9排出。取水样检测相关水质指标，检测结果表明，镉的去除率为100％，氟去除率为75.64％。出水水质符合我国《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006)，并达到《地下水环境质量标准GB/T14848-93》一类标准。同样条件下，改变电解时间分别为15、25、35、55、65、75和120min，原水中氟与镉的去除率随电解时间的变化数据详见图4。

实施例5

用自来水配制含F-浓度为5mg·L-1，Cd2+浓度为0.5mg·L-1的原水，pH值为7，从电絮凝装置的进水口4进入电絮凝反应槽6(尺寸为120mm×100mm×180 mm，有效容积2L，采用实施例1所述装置，七块铁板2、3和5交叉平行放置，极板间距为5mm)进行处理，电流密度为9.8mA/cm2，电解时间为55min。电絮凝后经过引流管7进入澄清池8，静置15min，经过澄清沉淀后从出水口9排出。取水样检测相关水质指标，检测结果表明，镉的去除率为100％，氟去除率为89.12％。出水水质符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，并达到《地下水环境质量标准GB/T14848-93》一类标准。同样条件下，改变电流密度分别为4.2、5.6、7.0、8.4、11.2和12.6mA/cm2，原水中氟与镉的去除率随电解时间的变化数据详见图5a和5b。

实施例6

用自来水配制含F-浓度为5mg·L-1，Cd2+浓度为0.5mg·L-1的原水，pH值为7，从电絮凝装置的进水口4进入电絮凝反应槽6(尺寸为120mm×100mm×180 mm，有效容积2L，采用实施例1所述装置，七块铁板2、3和5交叉平行放置) 进行处理，电流密度为9.8mA/cm2，电解时间为55min，极板间距为5mm。电絮凝后经过引流管7进入澄清池8，静置15min，经过澄清沉淀后从出水口9排出。取水样检测相关水质指标，检测结果表明，镉的去除率为100％，氟去除率为89.12％。出水水质符合我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，并达到《地下水环境质量标准GB/T14848-93》一类标准。同样条件下，改变极板间距分别为10和15mm，原水中氟与镉的去除率随电解时间的变化数据详见图6a和 6b。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。