用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水污染的電化學(xué)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種電能利用率高、污水處理效果好的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器。該波輪式電化學(xué)反應(yīng)器包括中央?yún)R水區(qū)、電化學(xué)反應(yīng)區(qū)和束流匯水區(qū)。中央?yún)R水區(qū)位于系統(tǒng)中心用于對污水進(jìn)行進(jìn)水、收集、靜沉及分配；電化學(xué)反應(yīng)區(qū)用于對來自中央?yún)R水區(qū)的污水進(jìn)行分散、導(dǎo)流和電催化處理；束流匯水區(qū)用于收集并排出經(jīng)所述電化學(xué)反應(yīng)區(qū)處理后的污水。具體的結(jié)構(gòu)包括：進(jìn)水管，匯水環(huán)形槽、卸渣管、箕形匯水槽、出水管、波輪電極板、環(huán)形分配器、折流蓋、電機(jī)，還可包括反應(yīng)器殼體、底座。
【專利說明】用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水污染的電化學(xué)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種用于污水處理的波輪式電化 學(xué)反應(yīng)器。

【背景技術(shù)】
[0002] 水是人類社會極其寶貴的自然資源。全球儲水量雖高達(dá)14000億噸，但是與人類 關(guān)系最密切，又較易開發(fā)利用的淡水儲量約為40億噸，僅占地球上總水量的0. 3%。這部分 淡水在時空上的分布又很不均衡。近半個世紀(jì)以來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，大量未經(jīng)處理 的廢水、固體廢棄物排放到江河湖海中，導(dǎo)致水體的水質(zhì)和水體底質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)或生 物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價值和使用功能，這也被稱為水體污染現(xiàn)象。 大量的無機(jī)、有機(jī)污染物進(jìn)入水體，不僅破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，而且危害及到人體健康，造成 水質(zhì)性缺水使人們工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活受到影響。因此，亟待開發(fā)新型的水處理技術(shù)以達(dá)到水 質(zhì)凈化、污水回用、節(jié)約水資源、保護(hù)水環(huán)境之目的。
[0003] 電化學(xué)水處理技術(shù)是指在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)，通過電極反應(yīng)以及由此而引起 的一系列的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過程或物理過程，從而達(dá)到污染物降解轉(zhuǎn)化的目的。一般分為 直接電解和間接電解兩種：直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去 除，污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機(jī) 物無機(jī)化，從而達(dá)到削減、去除污染物的目的。間接電解是利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì) 作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)，或利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的 物質(zhì)，如具有強(qiáng)氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、H202和03等氧化有機(jī)物的過程，還可以利用電 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的中間體，包括溶劑化電子、*H0、*H02等自由基。
[0004] 電化學(xué)系統(tǒng)設(shè)備相對簡單，占地面積小，操作維護(hù)費用較低，能有效避免二次污 染，而且反應(yīng)可控程度高，便于實現(xiàn)工業(yè)自動化，是一種環(huán)境友好的水處理技術(shù)。
[0005] 電化學(xué)反應(yīng)器作為反應(yīng)的主體設(shè)備，直接決定了電化學(xué)反應(yīng)的處理效率。反應(yīng)器 的結(jié)構(gòu)、材料、組成模塊、水力條件等很多因素可顯著影響電化學(xué)的過程和效果。因此，如何 設(shè)計開發(fā)電能利用率高、污染物處理效果好、器型合理、占地面積小、操作簡單、維護(hù)方便的 電化學(xué)反應(yīng)器己成為相關(guān)領(lǐng)域研究中心熱點，也是環(huán)境水處理研究的重點之一。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)的電化學(xué)反應(yīng)器由于電極板間距過密，導(dǎo)致無法控制板間流速、返混程 度、水流返混困難、物質(zhì)交換不充分等缺點，并且存在污水中含有大顆粒懸浮物以及水流分 配不均勻等問題，給電化學(xué)反應(yīng)器的電化學(xué)轉(zhuǎn)化過程造成負(fù)面影響，使得污水處理過程不 穩(wěn)定，電能利用率低，污水處理效果差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題而做出的，其目的在于提供一種電能利 用率高、污水處理效果好、結(jié)構(gòu)合理的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述波輪式電化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行污水處理的 污水處理方法。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，包括：
[0010] 中央?yún)R水區(qū)，位于所述波輪式電化學(xué)反應(yīng)器的中心，包括進(jìn)水管、環(huán)形分配器和折 流蓋，用于對污水進(jìn)行進(jìn)水、收集、靜沉及分配；
[0011] 電化學(xué)反應(yīng)區(qū)，用于對來自所述中央?yún)R水區(qū)的污水進(jìn)行分散、導(dǎo)流和電催化處理， 包括波輪電極板，所述波輪電極板包括垂直于地面呈拋物線形狀的呈交叉間隔設(shè)置的陰陽 電極對；
[0012] 束流匯水區(qū)，該束流匯水區(qū)包括相互連通的環(huán)形匯水槽、箕形匯水槽及出水管，用 于收集并排出經(jīng)所述電化學(xué)反應(yīng)區(qū)處理后的污水；
[0013] 卸渣管，用于排出經(jīng)所述中央?yún)R水區(qū)靜沉處理后剩余的懸浮物；以及
[0014] 電機(jī)，用于驅(qū)動所述波輪電極板進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
[0015] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，所述波輪電極板的轉(zhuǎn)速為0. 2-2.Orpm。
[0016] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，所述環(huán)形分配器上形成有格柵。
[0017] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，所述格柵的篩孔直徑為3mm。
[0018] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，包括反應(yīng)器殼體，該反應(yīng)器殼體包括反應(yīng)器外殼體及反應(yīng) 器內(nèi)殼體，所述反應(yīng)器內(nèi)殼體上形成有孔道。
[0019] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，所述反應(yīng)器殼體的材料選自玻璃鋼、聚氯乙烯、酚醛樹脂 中的一種。
[0020] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，所述波輪電極板的陽極選自帶有氧化錫_氧化銻復(fù)合中 間層的氧化鉛_鈦極板、帶有亞氧化鈦中間層的氧化鉛-鈦極板、氧化錫-氧化銻復(fù)合鈦極 板、亞氧化鈦鈦極板中的一種。
[0021] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，所述波輪電極板的陰極選自不銹鋼板、鈦板、銅板、鍍鋅板 中的一種。
[0022] 在本發(fā)明中，進(jìn)一步地，包括底座。
[0023] 采用本發(fā)明的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，污水通過進(jìn)水管進(jìn)入中央?yún)R 水區(qū)進(jìn)行靜沉初級處理，大顆粒的懸浮物通過卸渣管排出，污水上清液通過環(huán)形分配器進(jìn) 入電化學(xué)反應(yīng)區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步電化學(xué)處理。電化學(xué)反應(yīng)區(qū)的波輪電極板在電機(jī)的帶動下轉(zhuǎn) 動，通過轉(zhuǎn)動速度的控制來控制水流速度，調(diào)節(jié)流體靜壓力，以獲得最佳的水力停留時間和 水流速度，從而提高電能利用率及污水處理效果。通過整體環(huán)形設(shè)計，整體結(jié)構(gòu)合理，占地 面積小。
[0024] 有益效果
[0025] 1.本發(fā)明通過采用電機(jī)帶動轉(zhuǎn)動的波輪電極板的設(shè)計，克服了傳統(tǒng)的電化學(xué)反應(yīng) 器由于電極板間距過密，無法控制板間流速和返混程度、水流返混困難、物質(zhì)交換不充分等 缺點，通過電機(jī)的帶動，以離心力實現(xiàn)污水的定向遷移，電能利用率高，污水處理效果好，并 且可靈活應(yīng)對不同進(jìn)水水質(zhì)條件和處理要求的污水，應(yīng)用面廣，適應(yīng)性強(qiáng)。
[0026] 2.本發(fā)明的中央?yún)R水區(qū)，通過設(shè)置形成有格柵的環(huán)形分配器和折流蓋，具有上去 浮渣、下去沉渣、水流分配均勻等優(yōu)點，最大限度地降低電化學(xué)反應(yīng)區(qū)進(jìn)水水質(zhì)不同對電化 學(xué)轉(zhuǎn)化過程造成的負(fù)面影響，保證電化學(xué)水處理過程的持續(xù)穩(wěn)定運行。
[0027] 3.本發(fā)明的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)合理，占地面積小，操作簡單，維護(hù)方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 為使本發(fā)明的【具體實施方式】的描述更加清楚，下面對【具體實施方式】中使用的附圖 進(jìn)行說明。
[0029] 圖1為本發(fā)明的【具體實施方式】中的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器的剖面 圖。
[0030] 圖2為本發(fā)明的【具體實施方式】中的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器的側(cè)向 透視圖。
[0031] 其中，附圖標(biāo)記說明如下：
[0032] 1中央?yún)R水區(qū)，11進(jìn)水管，12環(huán)形分配器，13折流蓋
[0033] 2電化學(xué)反應(yīng)區(qū)，21波輪電極板
[0034] 3束流匯水區(qū)，31環(huán)形匯水槽，32箕形匯水槽，33出水管
[0035]4卸漁管，5電機(jī)，6反應(yīng)器殼體，61反應(yīng)器外殼體，62反應(yīng)器內(nèi)殼體，7底座

【具體實施方式】
[0036] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實 施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0037] 如圖1、圖2所示，一種用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器包括：中央?yún)R水區(qū)1、 電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2、束流匯水區(qū)3、卸渣管4、電機(jī)5、反應(yīng)器殼體6以及底座7。
[0038] 反應(yīng)器殼體6包括反應(yīng)器外殼體61以及反應(yīng)器內(nèi)殼體62,反應(yīng)器內(nèi)殼體62上形 成有孔道，孔道的直徑為3_。反應(yīng)器殼體6的材料選自玻璃鋼、聚氯乙烯、酚醛樹脂中的一 種。
[0039] 中央?yún)R水區(qū)1位于波輪式電化學(xué)反應(yīng)器的中心，中央?yún)R水區(qū)1包括進(jìn)水管11、環(huán)形 分配器12以及折流蓋13,用于對污水進(jìn)行進(jìn)水、收集、靜沉及分配。進(jìn)水管11為PVC管，用 于污水進(jìn)水。折流蓋13為鑄鐵折流蓋。污水進(jìn)水在中央?yún)R水區(qū)1進(jìn)行靜沉，靜沉過程中， 折流蓋13阻止通過卸渣管4排出的懸浮物或污水折流，環(huán)形分配器12上設(shè)置有鍍鉻不銹 鋼格柵（篩孔直徑為3mm)，污水上清液通過環(huán)形分配器12上的格柵進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)區(qū)。
[0040] 電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2包括波輪電極板21。電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2用于對來自中央?yún)R水區(qū)1的 污水進(jìn)行分散、導(dǎo)流和電催化處理，波輪電極板21包括8-100對垂直于地面呈拋物線形狀 的呈交叉間隔設(shè)置的陰陽電極對，陰陽極間隔15cm。波輪電極板21與電機(jī)5相連接，電機(jī) 5帶動波輪電極板21轉(zhuǎn)動，控制波輪電極板21的轉(zhuǎn)速為0. 2-2.Orpm，優(yōu)選0. 5rpm，通過轉(zhuǎn) 動速度的控制來控制水流速度，調(diào)節(jié)流體靜壓力，以獲得最佳的水力停留時間和水流速度， 提高電能利用率及污水處理效果。
[0041] 波輪電極板21的陽極選自帶有氧化錫-氧化銻復(fù)合中間層的氧化鉛-鈦極板、帶 有亞氧化鈦中間層的氧化鉛-鈦極板、氧化錫-氧化銻復(fù)合鈦極板、亞氧化鈦鈦極板中的一 種。
[0042] 波輪電極板21的陰極選自不銹鋼板、鈦板、銅板、鍍鋅板中的一種。
[0043] 束流匯水區(qū)3包括環(huán)形匯水槽31、箕形匯水槽32以及出水管33,用于收集并排出 經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2處理后的污水。環(huán)形匯水槽31、箕形匯水槽32以及出水管33相互連通， 環(huán)形匯水槽31及箕形匯水槽32通過反應(yīng)器內(nèi)殼體62上的孔道與電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2相連通。 經(jīng)過電化學(xué)處理后的污水通過反應(yīng)器內(nèi)殼體62上的孔道進(jìn)入環(huán)形匯水槽31及箕形匯水槽 32,進(jìn)而通過出水管33排出波輪式電化學(xué)反應(yīng)器。
[0044]卸渣管4的一端連通中央?yún)R水區(qū)1，并位于折流蓋13下方。卸渣管4用于排出經(jīng) 中央?yún)R水區(qū)1靜沉處理后剩余的懸浮物。
[0045] 底座7對整體結(jié)構(gòu)起固定支撐作用。
[0046]下面針對本發(fā)明的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器的具體實例進(jìn)行污水處理的過程進(jìn)行描 述。
[0047]采用本發(fā)明的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行污水處理時，污水通過進(jìn)水管11進(jìn)入中 央?yún)R水區(qū)1進(jìn)行靜沉初級處理，污水上清液通過環(huán)形分配器12進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2進(jìn)行進(jìn) 一步電化學(xué)處理，大顆粒的懸浮物通過卸渣管4排出。電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2內(nèi)放置有50對波輪 電極板21，波輪電極板21的陽極為氧化錫-氧化銻復(fù)合鈦極板、陰極為不銹鋼極板，陰陽極 交叉間隔放置，間隔15cm，陰陽極之間形成電化學(xué)反應(yīng)區(qū)域，波輪電極板21與電機(jī)5連接， 在5電機(jī)的帶動下以0.5rpm的速度轉(zhuǎn)動，在進(jìn)水流率5.0m3/h的條件下，電極板間的水流 速度為0. 12m/s，離心力形成的水流靜壓力為2.5kPa。污水經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)區(qū)2的電化學(xué)處 理后，穿過帶有CP3mm孔道的反應(yīng)器內(nèi)殼體62,緩慢匯入?yún)R水環(huán)形槽31和箕形匯水槽32，并最終經(jīng)出水管33排出波輪式電化學(xué)反應(yīng)器。
[0048]需要說明的是，污水處理過程中的各項參數(shù)可根據(jù)污水處理過程的具體情況進(jìn)行 設(shè)置，并不局限于以上列出的具體數(shù)值。
[0049]本發(fā)明的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器通過采用電機(jī)帶動轉(zhuǎn)動的波輪電 極板的設(shè)計，克服了傳統(tǒng)的電化學(xué)反應(yīng)器由于電極板間距過密，無法控制板間流速和返混 程度、水流返混困難、物質(zhì)交換不充分等缺點，通過電機(jī)的帶動，以離心力實現(xiàn)污水的定向 遷移，電能利用率高，污水處理效果好，并且可靈活應(yīng)對不同進(jìn)水水質(zhì)條件和處理要求的污 水，應(yīng)用面廣，適應(yīng)性強(qiáng)。本發(fā)明的中央?yún)R水區(qū)，通過設(shè)置形成有格柵的環(huán)形分配器和折流 蓋，具有上去浮渣、下去沉渣、水流分配均勻等優(yōu)點，最大限度地降低電化學(xué)反應(yīng)區(qū)進(jìn)水水 質(zhì)不同對電化學(xué)轉(zhuǎn)化過程造成的負(fù)面影響，保證電化學(xué)水處理過程的持續(xù)穩(wěn)定運行。另外， 本發(fā)明的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)合理，占地面積小，操作簡單，維護(hù)方便。
[0050]如上所述的【具體實施方式】僅用于具體說明本發(fā)明的精神，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員來說，當(dāng)然可根據(jù)本說明書中所公開的技術(shù)內(nèi)容，通 過變更、置換或變型的方式輕易做出其它的實施方式，這些其它的實施方式都應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，包括： 中央?yún)R水區(qū)，位于所述波輪式電化學(xué)反應(yīng)器的中心，包括進(jìn)水管、環(huán)形分配器和折流 蓋，用于對污水進(jìn)行進(jìn)水、收集、靜沉及分配； 電化學(xué)反應(yīng)區(qū)，用于對來自所述中央?yún)R水區(qū)的污水進(jìn)行分散、導(dǎo)流和電催化處理，包括 波輪電極板，所述波輪電極板包括垂直于地面呈拋物線形狀的呈交叉間隔設(shè)置的陰陽電極 對； 束流匯水區(qū)，該束流匯水區(qū)包括相互連通的環(huán)形匯水槽、箕形匯水槽及出水管，用于收 集并排出經(jīng)所述電化學(xué)反應(yīng)區(qū)處理后的污水； 卸渣管，用于排出經(jīng)所述中央?yún)R水區(qū)靜沉處理后剩余的懸浮物；以及 電機(jī)，用于驅(qū)動所述波輪電極板進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述波 輪電極板在所述電機(jī)的帶動下以〇. 2-2. Orpm的速度轉(zhuǎn)動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述環(huán) 形分配器上形成有格柵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述格 柵的篩孔直徑為3mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征 在于，進(jìn)一步包括反應(yīng)器殼體，該反應(yīng)器殼體包括反應(yīng)器外殼體及反應(yīng)器內(nèi)殼體，所述反應(yīng) 器內(nèi)殼體上形成有孔道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，所述反 應(yīng)器殼體的材料選自玻璃鋼、聚氯乙烯、酚醛樹脂中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征 在于，所述波輪電極板的陽極選自帶有氧化錫_氧化銻復(fù)合中間層的氧化鉛_鈦極板、帶有 亞氧化鈦中間層的氧化鉛-鈦極板、氧化錫-氧化銻復(fù)合鈦極板、亞氧化鈦鈦極板中的一 種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征 在于，所述波輪電極板的陰極選自不銹鋼板、鈦板、銅板、鍍鋅板中的一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征 在于，進(jìn)一步包括底座。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于污水處理的波輪式電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)一步 包括底座。
【文檔編號】C02F1/461GK104370347SQ201410658518
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】牛軍峰, 殷立峰 申請人:北京師范大學(xué)