一种塔式电絮凝水处理装置的制作方法

本发明涉及一种污水处理设备，适用于含有高浓度、难于生化降解类有机物以及重金属的废水处理，具体来说是一种电絮凝处理装置。

背景技术：

电絮凝技术是指通过电化学反应生成的铁、铝等高活性絮凝物质在水中发生水解、聚合反应，生成一系列具有共沉淀作用的氢氧化物，这些物质能通过吸附、网捕等沉淀机理，最终将水体中污染物沉淀去除。同时电絮凝过程中极板产生的气体形成的微小气泡，使得密度较小不易沉淀的污染物上浮到水面而去除。总之，电絮凝技术包括沉降絮凝以及气浮的作用，对污染较重，含有难以通过生化处理的有机物以及重金属离子的水体具有很好的处理效果。

电絮凝技术包括单电级电絮凝以及双电极电絮凝。单电级电絮凝是指阳极和阴极的极板均与电源直接相连，通过铁或铝材质的阳极在通电时析出的铁或铝离子进行电絮凝作用。双电极电絮凝是在与外电源相连的形稳阳极和阴极之间，插入不与电源以及两级直接相连的铁或铝材质电极作为牺牲电极，在电场作用下，插入的牺牲电极靠近阴极的一端被极化为阳极进行电絮凝过程。双电极模式的处理效果比单电级电絮凝好，但由于其牺牲电极没有与外电源直接连接，体系的电阻较大，使得电能利用效率较低，操作成本较高。虽然通过减小极板间距可以降低体系导电性，提高电能利用效率，但这会使水体流动性变差，同时容易发生堵塞现象。另外，牺牲电极只有靠近阴极的一侧被感应成为阳极进行电絮凝作用，另一侧发生还原反应仅起到电子传递作用，因而极板利用度低。

技术实现要素：

针对双电极电絮凝方法中牺牲电极利用效率低，极板间距较大，能耗较高的缺点，本发明提供了一种电能利用效率高的塔式电絮凝水处理装置，该装置操作简单，牺牲电极便于更换，可同时高效进行电絮凝和电气浮过程。

本发明通过如下技术方案得以实现：

本发明塔式电絮凝水处理装置包括牺牲电极、阴极、牺牲电极插板、阳极、壳体ⅰ、壳体ⅱ，壳体ⅰ固定在壳体ⅱ下端，顶盖设置在壳体ⅱ顶端上，壳体ⅱ上部设置有排水口、排渣口，多个牺牲电极一端设置在顶盖上，阴极固定在壳体ⅱ内上部并位于排水口下方，多个牺牲电极插板间隔在壳体ⅱ内并位于阴极下方，多个牺牲电极另一端穿过阴极并插入多个牺牲电极插板内，牺牲电极与阴极之间不接触，牺牲电极与牺牲电极插板欧姆接触连接，阳极固定在壳体ⅱ内并位于牺牲电极插板下方；壳体ⅱ下部开有进水口，壳体ⅱ内阳极与阴极之间为电化学反应区；壳体ⅰ内为絮凝沉降区，壳体ⅰ底部设置有排泥口。

电絮凝过程中导电的极板包括阳极、牺牲电极插板、牺牲电极、阴极，其中阳极发生氧化反应生成氧气，牺牲电极插板在电场作用下被感应成为阴极，发生还原反应生成氢气，与其直接欧姆接触的牺牲电极被感应成为阳极发生氧化反应生成活性絮凝剂铝离子，参与电絮凝过程。

所述壳体ⅰ与壳体ⅱ通过法兰连接固定。

所述牺牲电极为铝电极或铁电极。

所述壳体ⅱ上设置有阴极电源接口、阳极电源接口，阴极电源接口、阳极电源接口分别与阴极、阳极连接。

所述阳极为角钢形的形稳阳极，形稳阳极为铱钽电极、钌铱电极、钛电极等；角钢型阳极开口朝下，避免了沉降物在极板上堆积影响电絮凝效果。

所述阴极为梳子状惰性电极，惰性电极为石墨电极、铜电极、铝电极等，其齿上开有若干个阴极孔洞，齿间距为5-10cm。

所述牺牲电极插板为带有若干个牺牲电极插口的板状惰性电极，惰性电极为石墨电极、铜电极、铝电极等，多个牺牲电极插板平行竖直固定在阳极上方，多个牺牲电极插板下端与阳极的上表面间的垂直距离相等，多个牺牲电极插板之间的间距为8-10cm，有利于污染物的沉降和气浮去除。

所述壳体ⅰ为中空漏斗状壳体。

所述排渣口为气浮浮渣的排出口，排水口上连接有排水管，排出管的出水口位置高于排水口，可通过水体自然溢流作用排出净化后的水体。

顶盖与牺牲电极活动连接，例如采用螺纹连接，一是起到固定其相对位置的作用，二是牺牲电极可以更换。

相比于现有技术，本发明显著优点是：

对于牺牲电极来说，被感应成为阳极的部分由装置中电场的密度以及电势分布决定；越靠近阴极氧化反应越剧烈，生成的铝离子越多；通过阴极孔洞设计，在不影响水体流动的前提下减小了阴极和牺牲电极间的极板间距。

牺牲电极与起到导电作用的牺牲电极插板相连，两者在一定的长度比例下，在电场作用下牺牲电极部分被感应成为阳极参与电絮凝过程，牺牲电极插板部分被感应成为阴极，这增加了牺牲电极的利用效率，且牺牲电极设置在顶部便于更换，这方便了装置的使用。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为阴极的俯视结构示意图；

图3为牺牲电极插板的俯视结构示意图；

图4为阳极结构示意图；

图中：1-牺牲电极；2-阴极；3-牺牲电极插板；4-阳极；5-壳体ⅰ；6-排泥口；7-顶盖；8-壳体ⅱ；9-絮凝沉降区；10-排水口；11-排渣口；12-进水口；13-阴极电源接口；14-阴极孔洞；15-牺牲电极插口；16-排水管。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图1、2、3、4所示，本塔式电絮凝水处理装置包括牺牲电极1、阴极2、牺牲电极插板3、阳极4、壳体ⅰ5、壳体ⅱ8，壳体ⅱ8为150cm×160cm×60cm中空长方形腔体，壳体ⅰ5通过法兰固定在壳体ⅱ8下端，顶盖7设置在壳体ⅱ8顶端上，壳体ⅱ8上部设置有排水口10、排渣口11，排水口10上连接有排水管16，排出管的出水口位置高于排水口位置；20个牺牲电极1一端通过螺纹连接的方式固定在顶盖7内下方，阴极2固定在壳体ⅱ8内上部并位于排水口10下方，阴极为厚度4cm梳子状石墨板，其每个齿上开有4个阴极孔洞14（直径6.5cm）用于穿过牺牲电极1，齿间距为8cm，每个齿的宽度为17cm；4个牺牲电极插板3间隔9.6cm平行竖直固定在壳体ⅱ8内并位于阴极2下方，牺牲电极插板3为厚度为3cm的石墨板，其上带有牺牲电极插口15；20个牺牲电极1另一端穿过阴极上的阴极孔洞14并插入4个牺牲电极插板3上的牺牲电极插口15内，牺牲电极1与阴极之间不接触，牺牲电极1与牺牲电极插板3欧姆接触连接，被电场感应成为阳极，产生活性絮凝剂铝离子参与絮凝沉降反应，牺牲电极材质为铝条，直径为2cm；阳极4固定在壳体ⅱ8内并位于牺牲电极插板3下方，阳极4为角钢形铱钽电极，厚度1cm，角钢型阳极开口朝下避免了沉降物在极板上堆积，牺牲电极插板3下端与阳极4的上表面间的垂直距离为10cm，4块牺牲电极插板3上端处于同一个平面，且处于阴极2和阳极4之间的中点位置；壳体ⅱ8上设置有阴极电源接口13、阳极极电源接口，阴极电源接口、阳极极电源接口分别与阴极、阳极连接；

壳体ⅰ5为60cm的中空漏斗状壳体，壳体ⅱ8下部开有进水口12，壳体ⅱ8内阳极与阴极之间为电化学反应区；壳体ⅰ5内为絮凝沉降区，壳体ⅰ5底部设置有排泥口6，排泥口上设置有阀门。

采用上述装置处理食品工业废水（初始cod为1430mg/l，磷酸根浓度12.4mg/l，浊度为310ntu），使用时，待处理污水从进水口12输入，从阳极4附近进入装置的电化学反应区内，通电后牺牲电极1产生的大量活性絮凝剂与水体中污染物充分混合，使得污染物通过絮凝沉降作用沉淀到底部；牺牲电极插板3表面发生还原反应生成氢气，参与污染物的气浮去除过程；阳极4表面发生氧化反应生成氧气，参与污染物的气浮去除过程；在阴极2上方，经过净化的水体通过排水口10和排水管16排出；气浮的浮渣通过排渣口11排出，沉降的絮体通过排泥口6排出；牺牲电极1消耗后可从装置顶部抽出进行更换；废水处理后cod去除率70%以上，浊度去除率98%以上，磷酸根去除率为99%以上；且由于牺牲电极插板3的存在，阴极2下方部分的牺牲电极1在电场作用下被完全感应为阳极状态，发生电化学反应生成活性絮凝剂参与电絮凝作用，相比于传统双电极电絮凝，本发明的牺牲电极提高了50%的利用率。

实施例2:本实施例装置结构同实施例1，不同在于牺牲电极1为铁电极，阳极4为钌铱电极，阴极2为铜电极，牺牲电极插板3为铜电极板，5个牺牲电极插板3间隔8cm；阴极的齿间距为6cm；

采用上述装置处理食品工业废水，使用方法同实施例1，处理后废水cod去除率75%以上，浊度去除率93%以上，磷酸根去除率为99%以上。