專利名稱：一種用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)及其使用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電化學處理設備領域，具體涉及電化學處理設備中的極板布置及其連接關系和使用方法。
背景技術：
目前用于重金屬廢水處理的電化學反應器裝置一般都以電絮凝原理為主，處理設備中所用到的極板普遍為可溶性極板(以鐵鋁極板為主，其中鐵極板的應該更加普遍，主要是由于鐵極板取材方便，成本低，加工簡單等)，這是因為對重金屬廢水的處理需要利用可溶性極板在電場的作用下溶出多價金屬離子形成微絮凝劑，一方面對重金屬離子進行絮凝捕獲固定，另一方面通過絮凝沉降的作用實現(xiàn)泥水分離。而工程中普遍采用的電源輸出均是大電流低電壓，因為這種電源輸出電壓屬于安全電壓，同時大電流低電壓(一般是電壓低于36v電流高于5000A)輸出處理效果滿足要求。但由于輸出電流大(大于5000A),電源與可溶性極板普遍需要采用大量的銅牌進行直接連接。CN201010300368.1公開了一種電化學反應器，包括一個立方體狀的槽體，槽體內(nèi)在豎直方向上平行排列有若干塊極板；槽體底部設有進水口，頂部設有出水口；其特征在于:槽體的長度與高度之比例在1: 2.5-20之間，極板的長度、高度和槽體的長度、高度相同。目前的這種極板連接在實際工程應用中存在較多的問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、由于可溶性極板與銅牌直接連接，在電源通電的情況下，特別是大電流條件下，可溶性極板在與銅牌的連接處極易生成氧化物，導致了連接處的電阻增加，電能損耗增加 ’另夕卜，氧化物脫落還可能造成連接處松動及接觸不良，進而影響到設備的整體性能，處理效率隨之降低。 2、由于電源輸出電流大導致了連接銅牌在使用過程中發(fā)熱量大，耗能較高；為了降低連接銅牌的發(fā)熱量，一般都采用較大規(guī)格的銅牌，導致設備成本增高。3、由于可溶性極板與電源直接連接，極板更換過程中需要將每一塊極板都重新與電源進行連接，因此更換極板過程繁瑣，費時費力。設備因極板更換停運時間長，降低了設備的利用率。4、極板與銅牌的連接處必須在液面以上，從而必須有相當?shù)囊徊糠謽O板在液面以上而不能參與電化學反應，此部分極板不能得到有效的利用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述設備在實際應用中存在的問題，提供一種結構更優(yōu)的極板布置系統(tǒng)。通過該極板布置系統(tǒng)可以減少極板的消耗，提高極板的利用率，簡化極板的更換過程，減少連接銅板的數(shù)量，降低設備成本。為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)，包括置于反應器槽體內(nèi)的若干塊可溶性極板，還包括至少兩塊與可溶性極板平行布置的不溶性極板；所述可溶性極板均布置在槽內(nèi)液面以下，不溶性極板均高出槽內(nèi)液面；不溶性極板高出槽內(nèi)液面的部分通過連接銅牌與電源的正極或負極連接；且不溶性極板與連接銅牌的接觸處密封。所述不溶性極板優(yōu)選布置在可溶性極板的外側(cè)，或者均勻分布于可溶性極板之間。所述電源優(yōu)選為電壓在DCOV- 土 300V之間，且電流在DC0A-800A之間的電源，電源輸出定期換向。更優(yōu)選為高頻開關電源，只要是能夠使得槽體內(nèi)不溶性極板在通電情況下形成直流平板電場的電源均可。所述不溶性極板為平板狀，在通以直流電的情況下形成平板電場(類似于電容原理)，電場中間介質(zhì)為可導電的待處理廢水與可溶性極板相間分布，兩不溶性極板之間形成均勻電流，從而實現(xiàn)對不溶性極板的均勻配電；根據(jù)處理需要，調(diào)整不溶性極板的數(shù)量與間距以保證最佳處理效果。所述可溶性極板優(yōu)選為鐵極板或鋁極板。所述不溶性極板優(yōu)選為石墨極板或者鈦極板。上述用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)的使用方法，電源的輸出方式為恒流，控制電流在30A-700A之間。電流的大小根據(jù)廢水量及水質(zhì)情況控制，一般小型中試試驗只要控制電流在30A-100A之間，大型的工業(yè)化應用電流要求比較高，在100A-700A之間為宜。下面對本發(fā)明做進一步的解釋和說明:
1、采用可溶性極板與不溶性極板混合布置，其中以可溶性極板為主進行電化學反應處理，不溶性極板為輔對可溶性極板進行配電；可溶性極板與電源不直接連接，不溶性極板與電源采用銅牌連接，通過電場感應使可溶性極板成為感應電極(極板兩側(cè)分別為正極與負極)對廢水進行處理。
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2、可溶性極板的材質(zhì)為鐵或鋁，主要是采用鐵極板，成本低，易加工。3、不溶性極板材質(zhì)為石墨或鈦；也可采用其他的導電性好，在電化學反應過程中基本不消耗的材料；或者對可溶性極板進行表面改性使其表面導電性能良好且不消耗。4、采用高壓低流電源，降低電源輸出電流，減小銅牌的發(fā)熱消耗；不溶性極板與銅牌連接處采用密封處理進行保護，保證連接處的良好接觸。5、將可溶性極板尺寸進行更改設計，一方面使其全部浸沒在液體中，保證所有可溶性極板均有效的參與到電化學反應中；另一方面使可溶性極板可自由拆卸，簡化極板的更換過程。與本行業(yè)同等的電化學處理設備相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
(O只有不溶性極板與銅牌進行連接，不溶性極板不消耗，不需要定期更換；連接處可采用密封處理，從而連接處不易產(chǎn)生氧化物，不會輕易松動，保證了極板與銅牌良好的連接，一定程度上降低能耗，提高設備的穩(wěn)定性。(2)采用低電流，高電壓技術，有效降低了電能在銅牌上的發(fā)熱損耗。這種連接方式配合低電流高電壓技術可以減小連接銅牌的規(guī)格及數(shù)量，降低設備的成本。(3)由于連接電源的極板為不溶性極板，不需經(jīng)常更換，而需要更換的可溶性極板只需要簡單的插入到極板槽中，因此可簡化極板更換過程，極大縮短了極板更換所需的時間，提高了設備的整體利用率。(4)可溶性極板全部浸沒在液面以下，極板所有部分均能有效參與到電化學反應過程中；同時采用不溶性極板給可溶性極板均勻配電，保證了極板消耗的均勻性，從而極板利用率得到提高，極板浪費明顯降低。
圖1為用了本申請的極板布置系統(tǒng)的電化學處理設備俯視示意 圖2為圖1的側(cè)視不意 圖3是圖2的A位置處的局部放大 其中，1-反應器槽體；2-出水槽；3_進水管；4_出水管；5_不溶性極板；6_連接銅牌；7-可溶性極板；8-電源；A代表局部放大部位。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。實施例1
如圖1-圖3所示，一種用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)，包括置于反應器槽體I內(nèi)的若干塊可溶性極板7，還包括至少兩塊與可溶性極板7平行布置的不溶性極板5 ;所述可溶性極板7均布置在槽內(nèi)液面以下，不溶性極板5均高出槽內(nèi)液面；不溶性極板5高出槽內(nèi)液面的部分通過連接銅牌6與電源8的正極或負極連接；且不溶性極板5與連接銅牌6的接觸處密封。
所述電源8為電壓在00^-±300￥之間，且電流在00^-80(^之間的高頻開關電源。所述可溶性極板7為鐵極板或鋁極板。所述不溶性極板5為石墨極板或者鈦極板?？扇苄詷O板7為極板的主體組成部分，不直接與電源8連接，在電化學廢水處理過程中起主要作用，不溶性極板5為輔助性極板，與電源8通過銅牌6連接，通過感應方式和廢水導電給可溶性極板7供電，從而實現(xiàn)給可溶性極板7配電的均勻性，保證極板得到均勻充分有效的利用，降低可溶性極板7的浪費。不溶性極板5與連接銅牌6的連接處采用密封處理，在相對惡劣的環(huán)境下保障極板與電源的良好連接。可溶性極板7需要更換時，只需將新的可溶性極板簡單插入極板槽即可，無須將每塊可溶性極板7均與電源連接，極大的減少了極板7更換時間。實施例2
以實施列I所述的連接方式對某小型化工企業(yè)含銅廢水電化學處理設備進行改造。該廢水處理設備原設計處理量為20m3/h，主要處理污染物為銅、鉛及鋅，原有處理設備采用可溶性極板與電源采用銅牌直接連接，采用的電源輸出電流大，采用的極板均為鐵極板；原設備在運行過程中:極板與銅牌連接處極易銹蝕、松動(檢修率高)，銅牌發(fā)熱量大(損耗大)，連接銅牌消耗量大，極板有效利用率不高，極板更換耗費時間長。通過本發(fā)明進行改造，電源采用高電壓、低電流輸出方式，可溶性極板材料為鐵，不溶性極板材料為石墨。通過改造后，廢水處理設備得到明顯的改善，使用時控制電流恒定在DC280A左右，根據(jù)廠區(qū)水量的變化進行定期校核調(diào)整。改造前后對比如表1:
表I改造前后對比分析表
權利要求
1.一種用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)，包括置于反應器槽體(I)內(nèi)的若干塊可溶性極板(7)，其特征是，還包括至少兩塊與可溶性極板(7)平行布置的不溶性極板(5);所述可溶性極板(7)均布置在槽內(nèi)液面以下，不溶性極板(5)均高出槽內(nèi)液面；不溶性極板(5)高出槽內(nèi)液面的部分通過連接銅牌(6)與電源(8)的正極或負極連接；且不溶性極板(5)與連接銅牌(6)的接觸處密封。
2.根據(jù)權利要求1所述用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)，其特征是，所述不溶性極板(5)布置在可溶性極板(7)的外側(cè)，或者均勻分布于可溶性極板(7)之間。
3.根據(jù)權利要求1或2所述用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)，其特征是，所述電源(8)為輸出電壓在DC 0V-±300V之間，且輸出電流在DC 0A-800A之間的電源。
4.根據(jù)權利要求1或2所述用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)，其特征是，所述可溶性極板(7)為鐵極板或鋁極板。
5.根據(jù)權利要求1或2所述用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)，其特征是，所述不溶性極板(5)為石墨極板或鈦極板。
6.權利要求1-5之一所述用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)的使用方法，其特征 是，電源為恒流輸出，控制電流在30A-700A之間。
全文摘要
本發(fā)明屬于電化學處理設備領域，具體涉及一種用于重金屬廢水電化學處理設備的極板布置系統(tǒng)及其使用方法，該系統(tǒng)包括置于反應器槽體(1)內(nèi)的若干塊可溶性極板(7)，還包括至少兩塊與可溶性極板(7)平行布置的不溶性極板(5)；所述可溶性極板(7)均布置在槽內(nèi)液面以下，不溶性極板(5)均高出槽內(nèi)液面；不溶性極板(5)高出槽內(nèi)液面的部分通過連接銅牌(6)與電源(8)的正極或負極連接；且不溶性極板(5)與連接銅牌(6)的接觸處密封。通過該極板布置系統(tǒng)可以減少極板的消耗，提高極板的利用率，簡化極板的更換過程，減少連接銅板的數(shù)量，降低設備成本。
文檔編號C02F1/463GK103112928SQ20131008296
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權日2013年3月15日
發(fā)明者熊道文, 禹芝文, 游建軍, 賀前鋒, 王合德, 左莉娜, 熊珊, 賀寧 申請人:中國水電顧問集團中南勘測設計研究院, 湖南郴州國水水處理有限公司