一種電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電化學(xué)廢水處理設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽。該電極結(jié)構(gòu)包括顆粒電極（3），所述電極結(jié)構(gòu)還包括支持桿（1）、連接桿（4）以及至少一根串線（2）；所述顆粒電極（3）上設(shè)有對(duì)穿的孔（10）；所述串線（2）穿過(guò)若干所述顆粒電極（3）上的孔（10），并且串線（2）的一端與所述支持桿（1）連接，該串線（2）的另一端與所述連接桿（4）連接。電解反應(yīng)槽包括該電極結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型將平板電極與三維顆粒電極進(jìn)行優(yōu)勢(shì)集成，電極的比表面積大大增加，與廢水接觸面積增加，設(shè)備處理效率得到增強(qiáng)，且解決了常規(guī)三維顆粒電極存在的各種缺陷。
【專利說(shuō)明】—種電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電化學(xué)廢水處理設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽。
【背景技術(shù)】
[0002]電化學(xué)廢水處理過(guò)程是包括電解絮凝、電解氧化、電解還原及電解氣浮等多種物理化學(xué)共同作用的結(jié)果，主要利用電極與電能的相互作用對(duì)廢水進(jìn)行處理。電極是電化學(xué)處理設(shè)備的核心部分，電極材料及結(jié)構(gòu)形式對(duì)電化學(xué)處理設(shè)備的性能具有十分重要的作用。
[0003]目前常用的電化學(xué)電極結(jié)構(gòu)大致可以分為兩類:一類為平板電極，另一類為三維粒子電極。平板電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便且易于控制，但平板電極的比表面積小，極板與廢水的接觸面小，極板的利用率相對(duì)較低，處理效率相對(duì)不高。特別是在處理難降解有機(jī)廢水時(shí)，利用平板電極處理需要消耗更高的電能才能達(dá)到要求。而三維粒子電極相對(duì)與平板電極具有較大的比表面積，粒子電極與廢水接觸面大，處理效率及電流利用率要高，但目前粒子電極在電解反應(yīng)槽內(nèi)的流化狀態(tài)難以很好的控制，粒子電極堆積時(shí)易形成短路電流，不利于電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)還易造成設(shè)備的損壞。
[0004]電化學(xué)技術(shù)處理廢水不需要消耗化學(xué)藥劑，被認(rèn)為是一種綠色廢水處理技術(shù)。但由于三維粒子電極在研究及應(yīng)用過(guò)程中存在一些技術(shù)問(wèn)題，使得三維顆粒電極的應(yīng)用被限制。如專利ZL200820106122.9公開(kāi)的三維三相電化學(xué)反應(yīng)器。采用升流式電解槽，電解室內(nèi)兩側(cè)安裝陽(yáng)極與陰極；極板之間填充有顆粒電極，顆粒電極下方設(shè)置曝氣管與進(jìn)水管，通過(guò)曝氣與水力作用使顆粒電極保持懸浮狀態(tài)，通過(guò)網(wǎng)狀陰陽(yáng)極板感應(yīng)給顆粒電極配電。此類結(jié)構(gòu)的電解槽即要保證顆粒電極的懸浮狀態(tài)，又不能使顆粒電極下沉堵塞進(jìn)水管及進(jìn)氣管，同時(shí)顆粒電極也不能隨廢水流出電解槽，因此電解槽結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，檢修困難；且依靠曝氣攪拌使顆粒電極保持懸浮狀態(tài)易形成攪拌死角；同時(shí)曝氣攪拌需要保持一定的強(qiáng)度，能耗較高；另外對(duì)顆粒電極要求較高，比重不能太大，對(duì)電極材質(zhì)的使用有較高的限制條件；若顆粒電極懸浮狀態(tài)控制不佳，形成堆積則易形成短路電流，影響了電流效率，且易造成設(shè)備故障。這些缺陷在一定程度上限制了三維電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)電化學(xué)電極存在的不足與局限，提供一種結(jié)構(gòu)優(yōu)良，性能優(yōu)異的電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽。該電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽將平板電極與三維顆粒電極進(jìn)行優(yōu)勢(shì)集成，電極的比表面積大大增加，與廢水接觸面積增加，設(shè)備處理效率得到增強(qiáng)，且解決了常規(guī)三維顆粒電極的各種缺陷。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種電極結(jié)構(gòu)，包括顆粒電極，所述電極結(jié)構(gòu)還包括支持桿、連接桿以及至少一根串線；所述顆粒電極上設(shè)有對(duì)穿的孔；所述串線穿過(guò)若干所述顆粒電極上的孔，并且串線的一端與所述支持桿連接，該串線的另一端與所述連接桿連接。
[0008]一種顆粒電極，所述顆粒電極上設(shè)有對(duì)穿的孔。
[0009]所述顆粒電極的直徑優(yōu)選為3 mm?5mm。
[0010]所述串線之間的距離優(yōu)選為5 mm -10mm。
[0011]所述串線、支持桿和連接桿均優(yōu)選為絕緣材料。
[0012]所述顆粒電極的材質(zhì)為石墨、鐵、鋁、陶粒、鈦粒、活性炭中一種或幾種材料的混
入
口 ο
[0013]一種電解反應(yīng)槽，包括電解槽體、位于電解槽體內(nèi)并設(shè)置在兩側(cè)的兩個(gè)惰性電極、位于兩個(gè)惰性電極之間的電解電極、位于電解槽體底部的曝氣管、位于曝氣管下方的進(jìn)水管以及位于電解槽體側(cè)壁頂部的出水口，所述電解電極全部或者部分為上述的電極結(jié)構(gòu)，且所述電極結(jié)構(gòu)的支持桿固定在電解槽體的頂部。
[0014]所述電極結(jié)構(gòu)之間的間距優(yōu)選為I mm?IOmm,更優(yōu)選為3mm。
[0015]所述惰性電極板材質(zhì)優(yōu)選為石墨極板，固定安裝與電解槽的兩端。
[0016]串聯(lián)后的顆粒電極通過(guò)支撐桿固定安裝于電解槽內(nèi)，下端連接桿未固定，片狀顆粒電極在電解槽內(nèi)處于自然下垂?fàn)顟B(tài)。在水力擾動(dòng)及曝氣攪動(dòng)下可自然擺動(dòng)，連接桿的主要作用是防止成串的顆粒電極在水力擾動(dòng)下纏繞到一起。
[0017]所述顆粒電極可以是石墨、鐵、鋁、陶粒、鈦粒、活性炭等等，這些顆粒電極還可以進(jìn)行表面改性以增強(qiáng)處理效果，也可以是這些顆粒的混合，也就是說(shuō)顆粒電極是可以由多種不同材質(zhì)的顆粒組成。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0019]1、本實(shí)用新型將平板電極與三維顆粒電極進(jìn)行優(yōu)勢(shì)集成，電極的比表面積大大增力口，與廢水接觸面積增加，設(shè)備處理效率得到增強(qiáng)；電解槽內(nèi)水流不僅在極板間呈升流，且廢水可穿過(guò)極板形成橫向流動(dòng)，增加了極板兩側(cè)的水流及物質(zhì)轉(zhuǎn)移，使得電解槽內(nèi)水流及傳質(zhì)更加均勻，廢水處理效果得到明顯提升。
[0020]2、本實(shí)用新型的顆粒電極在電解槽內(nèi)的狀態(tài)相比傳統(tǒng)三維顆粒電極更易控制。傳統(tǒng)的三維顆粒電極要控制顆粒電極為流化狀態(tài)需要高強(qiáng)度的曝氣或攪拌維持，且要維持均勻的狀態(tài)對(duì)攪拌裝置的要求高，否則易出現(xiàn)攪拌死角部分，導(dǎo)致顆粒電解堆積而影響設(shè)備性能；本實(shí)用新型的顆粒電極一直均勻的分布于整個(gè)反應(yīng)槽的立體空間內(nèi)，只需少量曝氣使顆粒電極擺動(dòng)即可滿足顆粒電極的反應(yīng)狀態(tài)要求，且完全避免了顆粒電極堆積、曝氣死角及短路電流等技術(shù)問(wèn)題。設(shè)備穩(wěn)定性高，故障率小。
[0021]3、本實(shí)用新型的電極結(jié)構(gòu)在電解槽內(nèi)處于自然下垂?fàn)顟B(tài)，在水力擾動(dòng)及曝氣作用下可自由擺動(dòng)，優(yōu)化改善了電解槽內(nèi)的水力條件，同時(shí)電極之間的相互碰撞摩擦還可以消除電極鈍化及極化帶來(lái)的處理效果下降等問(wèn)題。
[0022]4、本實(shí)用新型的電極結(jié)構(gòu)安裝及拆卸簡(jiǎn)單方便，可用于三維電解槽也可用于平板電解槽，對(duì)于電化學(xué)設(shè)備的升級(jí)改造及組合應(yīng)用使用范圍廣。本實(shí)用新型電極還可與平板電極進(jìn)行組合應(yīng)用，將平板電極與本實(shí)用新型電極進(jìn)行間隔布置，以適應(yīng)處理需求的變動(dòng)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是電極結(jié)構(gòu)正面圖；[0024]圖2是帶局部放大圖的電極結(jié)構(gòu)側(cè)面圖；
[0025]圖3是設(shè)有穿孔的顆粒電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是電解槽正面剖視圖；
[0027]圖5是電解槽側(cè)面剖視圖；
[0028]其中，I是支持桿，2是串線，3是顆粒電極，4是連接桿，5是電解槽體，6是曝氣管，7是進(jìn)水管，8是出水口，9是惰性極板。10是孔。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0030]一種顆粒電極，所述顆粒電極3上設(shè)有對(duì)穿的孔10。
[0031]一種電極結(jié)構(gòu)，包括顆粒電極3，所述電極結(jié)構(gòu)還包括支持桿1、連接桿4以及至少一根串線2 ;所述顆粒電極3上設(shè)有孔10 ;所述串線2穿過(guò)若干所述顆粒電極3上的孔10，并且串線2的一端與所述支持桿I連接，該串線2的另一端與所述連接桿4連接。
[0032]所述顆粒電極3的直徑為5mm。所述串線2之間的距離為5 mm。
[0033]所述串線2、支持桿I和連接桿4均為絕緣材料。所述顆粒電極3為石墨顆粒電極或金屬顆粒電極。
[0034]一種電解反應(yīng)槽，包括電解槽體5、位于電解槽體內(nèi)并設(shè)置在兩側(cè)的兩個(gè)惰性電極
9、位于兩個(gè)惰性電極9之間的電解電極、位于電解槽體5底部的曝氣管6、位于曝氣管6下方的進(jìn)水管7以及位于電解槽體5側(cè)壁頂部的出水口 8，所述電解電極全部或者部分為上述電極結(jié)構(gòu)，且所述電極結(jié)構(gòu)的支持桿3固定在電解槽體5的頂部。所述電極結(jié)構(gòu)之間的間距為3_。所述惰性電極板材質(zhì)為石墨極板,固定安裝于電解槽的兩端。
[0035]應(yīng)用:
[0036]用上述電極結(jié)構(gòu)和電解反應(yīng)槽對(duì)某小型皮革加工企業(yè)電化學(xué)處理設(shè)備進(jìn)行改造。該廢水處理設(shè)備原設(shè)計(jì)處理量為600m3/h，主要處理污染物為COD (4000?5000mg/L)總鉻(50?60mg/L)及六價(jià)鉻(10?30mg/L)，原有處理設(shè)備采用三維電化學(xué)處理技術(shù)，顆粒電極采用石墨材質(zhì)，并混有部分鐵質(zhì)顆粒電極。改造前，設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，顆粒電極難以控制(特別是鐵質(zhì)顆粒電極比重大，更難控制)，曝氣強(qiáng)度大，能耗較高，且處理出水水質(zhì)不穩(wěn)定，電極的拆卸更換過(guò)程繁瑣。通過(guò)采用本實(shí)用新型電極對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后，處理設(shè)備性能得到明顯的改善，顆粒電極材質(zhì)選擇為石墨；采用鐵極板與本實(shí)用新型的極板進(jìn)行混合布置。在其他操作條件維持原有狀態(tài)不改變的情況下，曝氣強(qiáng)度大為降低，設(shè)備曝氣電耗降低90%;處理設(shè)備對(duì)COD的去除率由原來(lái)的50%?85%提升至90%以上；對(duì)總鉻及六價(jià)鉻的去除率由原來(lái)的80%?90%提升至99%以上。設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，極少出現(xiàn)故障。
【權(quán)利要求】
1.一種電極結(jié)構(gòu)，包括顆粒電極(3)，其特征是，所述電極結(jié)構(gòu)還包括支持桿(I)、連接桿(4)以及至少一根串線(2);所述顆粒電極(3)上設(shè)有對(duì)穿的孔(10);所述串線(2)穿過(guò)若干所述顆粒電極(3)上的孔(10)，并且串線(2)的一端與所述支持桿(I)連接，該串線(2)的另一端與所述連接桿(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電極結(jié)構(gòu)，其特征是，所述顆粒電極(3)的直徑為3mm?5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電極結(jié)構(gòu)，其特征是，所述串線(2)之間的距離為5mm?IOmm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電極結(jié)構(gòu)，其特征是，所述串線(2)、支持桿(I)和連接桿(4)均為絕緣材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電極結(jié)構(gòu)，其特征是，所述顆粒電極(3)材質(zhì)為石墨、鐵、鋁、陶粒、鈦粒、活性炭中的一種或幾種。
6.一種電解反應(yīng)槽,包括電解槽體(5)、位于電解槽體(5)內(nèi)并設(shè)置在兩側(cè)的兩個(gè)惰性電極(9)、位于兩個(gè)惰性電極(9)之間的電解電極、位于電解槽體(5)底部的曝氣管(6)、位于曝氣管(6)下方的進(jìn)水管(7)以及位于電解槽體(5)側(cè)壁頂部的出水口(8)，其特征是，所述電解電極全部或者部分為權(quán)利要求1-5之一所述的電極結(jié)構(gòu)，且所述電極結(jié)構(gòu)的支持桿(3)固定在電解槽體(5)的頂部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述電解反應(yīng)槽，其特征是，所述電解電極之間的間距為Imm?IOmm0
8.一種顆粒電極，其特征是，所述顆粒電極(3)上設(shè)有對(duì)穿的孔(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述顆粒電極，其特征是，所述顆粒電極(3)的直徑為3mm?5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述顆粒電極，其特征是，所述顆粒電極(3)材質(zhì)為石墨、鐵、鋁、陶粒、鈦粒、活性炭中的一種或幾種。
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK203639207SQ201420019027
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】熊道文, 熊珊, 禹芝文, 李勇, 陳湘斌, 黎慧娟, 虞少嵚 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司, 湖南永興國(guó)水水處理有限公司