一种电化学氧化还原污水原位修复装置的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种电化学氧化还原污水原位修复装置。

背景技术：

随着现代社会的发展和工业化进程的加速，大量的生活废水和工业废水排入到水体和河流中，水体污染直接威胁到人们的健康，也对生态环境造成严重破坏。

面对水体污染各种水体修复技术应运而生。水体修复技术在空间上可分为原位修复和异位修复，异位修复是先将受污染的水体移出，在异地进行处理后再返回到原来的水体中，其建造、运行、管理费用过高，带有二次污染，应用有一定局限性。

原位修复是直接在水体内部进行处理，主要分为物理类、化学类、生物类及融合以上各类技术的组合方法，这些方法各有优缺点。物理法主要采用吸附原理，操作简易控制，效果稳定，但需较多工程措施，吸附污物需要二次处理。化学法处理速度快，效果稳定，受温度影响小；但药剂投加量不易把握，残余化学品易造成二次污染。生物法具有处理费用低、操作简便、处理效果显著等优点，但占地面积大，时效性不高，处理周期长。

电化学处理法是近年来得到广泛关注和快速发展的一种技术，它包括电化学氧化还原、电凝聚、电气浮、光电化学氧化、内电解等方法，其中电化学氧化还原法具有处理效率高、操作简单、无二次污染、占地面积小等优点，不仅可以处理无机污染物，也可以处理有机污染物，对一些无法生物降解的有毒有机物与某些含重金属污水都有良好的处理效果，更适用于污水的原位处理，尤其是城市河道和湖泊等对于景观保护有较高要求的场合。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电化学氧化还原污水原位修复装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种电化学氧化还原污水原位修复装置，所述装置主要包括反应模块，保护箱和支撑结构，所述反应模块放置于所述保护箱内，所述保护箱通过所述支撑结构固定。

优选地，所述反应装置由多层镍碳网、隔离体组成，所述镍碳网与所述隔离体相间排列，各镍碳网端部通过电线串联连接。

优选地，所述隔离体采用聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯材料，并与镍碳网之间保持间距。

优选地，所述保护箱为由冲孔板组合成的封闭箱体，所述箱体形状为矩形或环形，选用不锈钢板或塑料制作。

优选地，所述支撑结构包括支架、浮箱和缆绳中的至少一种，所述缆绳用于固定所述支架或所述浮箱于岸上或者串联多个箱体。

优选地，当所述装置位于水底时，采用支架结构，所述支架用不锈钢管制作，所述支架与所述箱体采用螺栓连接；

当所述装置采用水面支撑时，所述支撑结构选用浮箱结构，所述浮箱结构采用不锈钢板焊接制作，所述浮箱采用所述螺栓连接于所述箱体上方。

优选地，当所述装置还包括控制箱，所述控制箱中安装了电源、仪表开关和远程监控系统，所述稳压电源通过电缆与所述反应模块相连，为所述装置配电、供电，所述仪表开关用于启停控制所述装置，所述远程监控系统用于远程监测所述装置。

优选地，当所述远程监控系统包括智能电表、数据采集器、服务器和用户终端，所述智能电表中的电流、电压可通过所述数据采集器发送至服务器平台，再由用户终端查询，实现数据的无限距离传输和装置的无人值守运行。

优选地，当所述电源包括交流稳压电源或者是太阳能供电系统。

优选地，当所述太阳能供电系统包括太阳能板、蓄电池、控制器和逆变器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种以电化学氧化还原法为基础的原位污水处理装置，所述装置以泡沫镍负载纳米碳(以下简称镍碳网)为电极材料，以低压交流电为电源，采用固定或漂浮的方式安装于水体中，对污染水体进行原位修复。具有适用范围广、处理效果好、成本低，无二次污染,由于安装在水体内，使用时不占面积，操作维护方便等优点，可广泛应用于内陆河流、城市河段、湖泊、生活污水等领域的水体修复，经过试验明显降低各项污染物指标。

附图说明

图1是实施例1中电化学氧化还原污水原位修复装置结构图；

图2是实施例1中电化学氧化还原污水原位修复装置中反应模块结构图；

图3是实施例1中电化学氧化还原污水原位修复装置远程监测系统示意图；

图4是实施例3中圆形太阳能浮箱式污水修复装置结构图；

图5是实施例3中太阳能供电装置原理连接图；

1.支架，2.反应模块，4.保护箱，5.电缆线，6.控制箱，7.镍碳网，8.导线，9.隔网，10.太阳能板，11.浮箱，12.连接架，13.环形保护箱，14.环形反应模块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种电化学氧化还原无数原位修复装置，如图1所示，包括反应模块、保护箱、支架(或浮体)、稳压电源、控制箱及远程监测系统，所述反应模块装在保护箱内，并安装在支架上，所述稳压电源和远程监测系统安装在控制箱内部，控制箱与反应模块通过电缆相连。

所述反应模块由2至N层镍碳网、隔离体及电线组成，如图2所示，是降解废水污染物的核心部件。

镍碳网采用微镀工艺制成的泡沫镍负载纳米碳作为电极材料，其中泡沫镍为集流体，纳米碳为活性材料。这种电极材料具有三维网状结构，孔隙率高，表面积大，良好的导电性等特点。当接入电源时，全连通的三维结构孔隙内形成微电流，纳米碳膜在微电流的作用下，在水体中产生功能场，将水分子分解为自由基和原子氢，产生强大的氧化还原反应能力，将有机化合物分解为二氧化碳和水，无机化合物分解成金属原子和气体，同时清除单细胞藻类、细菌等，进而达到净化污染水体的目的。

隔离体置于镍碳网之间，用于隔离并保持一定的间距，以保持水体流动，同时防止镍碳板之间发生短路。隔离体采用聚乙烯塑料隔网制成。

各镍碳网端部用电线串联连接，首末2片分别连接电源火线与零线。

保护箱由冲孔板组成闭合的箱体，用于安装固定反应模块，防止大片杂物流入箱内，保护反应模块不受损坏。

本实施例中箱体形状常为矩形，也可以制成环形，采用不锈钢板制作或PE 塑料模压成型制作，所用材料可抗酸碱腐蚀、防氧化及防水生物附着。

由于反应模块是浸没在水中工作，需要使用支架或浮箱使其保持在水中设定的高度，本实施例采用支架结构，支架用不锈钢管制作，与箱体用螺栓连接固定。若采用水面支撑时，也可采用浮箱结构。浮箱用不锈钢板焊接制作，用螺栓连接于箱体上方。

为防止装置被水冲走，支架或浮箱需用金属缆绳连接，固定于岸上；使用多组保护箱时，缆绳串联各箱体。

控制箱由交流稳压电源、电缆、控制箱体、仪表开关和远程监测系统等组成。主要功能是配电、供电，启停控制和远程监测等。

反应模块电源采用ac36v以下安全电压，可用市电供电或太阳能供电。

远程监测系统置于控制箱内，由智能电表、数据采集器、服务器和用户终端等组成，如图3所示，装置运行参数如电流、电压等可通过GPRS数据采集器发送至服务平台，再由手机或电脑查询，实现数据的无限距离传输和装置的无人值守运行。

实施例2

本实施例采用上述装置净化北京某河道水质。

基本信息：河道水面宽52米，平均水深1.8米，水量34.89万立方米。

水体污染特征：考核断面水体长期为劣Ⅴ类，有较大面积水华。

装置选择安装：选用矩形反应箱(装有反应模块的保护箱)6件，单体反应箱尺寸1000x350x400mm，反应模块组合10x3；保护箱采用厚度1.2mm不锈钢板制作，开孔直径10mm，开孔间距：30mmx30mm。

支架6件，采用30x30x1mm不锈钢板方管焊接而成。

控制箱1件，包括稳压电源、电缆、仪表开关等。

采用12路GPRS数据采集器，分别对每台装置的电流、电压进行远程监测。

电源：接入市电，AC220v/50hz；经稳压电源变电为工作电压AC30v、工作电流2.5A。

安装方式：等距平行串联布置，浸没高度为水面以下500mm；岸边钢丝绳缆加固。

经过2个多月的治理，各项污染物指标明显下降，水质显著改善；叶绿素和浮游植物显著降低，水华已彻底消除。运行1个月，水体透明度明显提高。

达到国家出境断面Ⅳ类水体考核要求。

设备撤场后，经过3个月份的连续监测，未发生水华。

实施例3

采用圆形太阳能浮箱处理装置对北京某湖面进行水质净化。

基本信息：实施地水域面积500平方米，平均水深3米。

水体污染特征：感官上，河水呈浅绿色，可视水深大概0.2米左右，有淡淡的臭味。

选用圆形太阳能浮箱处理装置(如图4所示)4台，每台反应箱尺寸Ф500x780 mm，反应模块为900x380x10mm，将反应模块弯曲置于反应箱中，十个反应模块为一组；反应箱采用厚度1.2mm不锈钢板制作；箱体采用厚度1.2mm不锈钢板冲孔板制作，开孔直径10mm，开孔间距：30mmx30mm。

电源：采用太阳能供电系统，包括光伏板、蓄电池、充电控制器和逆变器，光伏板的输出端分别连接蓄电池的正极和充电控制器的负极，充电控制器的正极与蓄电池的负极连接。逆变器的输入端与蓄电池的输出端对应连接；逆变器的输出端与装置电源端子对应连接。

光伏板将太阳能转化成直流电，通过充电器控制器自动向蓄电池充电；逆变器将蓄电池的直流电转换成交流电，向装置提供运行所需的电能。

本实施例中采用的工作电压AC25v、工作电流3A。

采用8路GPRS数据采集器，分别对每台装置的电流、电压进行远程监测。

安装方式：等距平行串联布置，反应箱浸没高度为水面以下500mm；岸边钢丝绳缆定位。

经过30天处理后，湖水质量达到地表水Ⅳ类水体要求。

通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本实用新型提供一种以电化学氧化还原法为基础的原位污水处理装置，它以泡沫镍负载纳米碳(以下简称镍碳网)为电极材料，以低压交流电为电源，采用固定或漂浮的方式安装于水体中，对污染水体进行原位修复。具有适用范围广、处理效果好、成本低，无二次污染,由于安装在水体内，使用时不占面积，操作维护方便等优点，可广泛应用于内陆河流、城市河段、湖泊、生活污水等领域的水体修复，经过试验明显降低各项污染物指标，地表水体从劣Ⅴ类变化至Ⅳ类水体。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。