[实用新型]一种基于双极性电化学原理的无线电絮凝水处理装置

说明书

本实用新型公开一种基于双极性电化学原理的无线电絮凝水处理装置，包括电解池、电源、主阳极、主阴极，电解池内分设主阳极、主阴极并分别与电源电性连接，电解池内在主阳极和主阴极之间设有至少一个双极性电极，双极性电极的主面或主轴不与电解池中的电场线方向垂直。本实用新型在主阳极与主阴极间设置不与外电路连接的双极性电极且主面或主轴不与电解池中的电场线方向垂直，双极性电极在溶液电场极化下发生电化学反应并产生高活性絮凝剂，同时发生电气浮、氧化还原等作用，使水中溶解性和悬浮态污染物及胶体得到有效转化和去除，达到净化污水目的。本实用新型具有结构简单、电极更换方便、节约电极材料、净化效率高、不易堵塞、成本低的特点。

技术领域

本实用新型属于水处理设备技术领域，具体涉及一种具有结构简单、电极更换方便、节约电极材料、净化效率高、不易堵塞、成本低的基于双极性电化学原理的无线电絮凝水处理装置。

背景技术

双极性电极（BPE，bipolar electrode）是指一个不与外电源相连的浸入阳极与阴极间电解液中的导体。靠近驱动电极的阳极的一面起着阴极的作用，发生还原反应，而靠近驱动电极阴极的一面起着阳极的作用，发生氧化反应，两端能同时发生氧化和还原反应，一个电极能同时起到阳极与阴极的作用。

电絮凝是一种对环境二次污染较小的废水处理技术。电絮凝法处理废水，一般不需要添加化学药剂，设备体积小，占地面积少，操作简单灵活，污泥量少，后续处理简单。电絮凝可以有效去除污水中的重金属，阴离子，色度，有机物，悬浮固体甚至砷等有毒物质。近年来在国内外正逐步应用于电镀、化工、印染、制药、制革、造纸等多种工业废水的处理以及给水净化等领域。电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al³⁺、Fe²⁺等金属离子，再经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。电絮凝技术目前应用在：电镀废水、印染和纺织废水、洗车废水、制浆造纸企业废水、屠宰场废水、餐饮废水、石油化工厂废水、油田废水、垃圾渗滤液废水、农业废水、生活污水等领域。20世纪初，电力工业不是很发达，且大规模使用化学絮凝剂，发展较为缓慢。随着科技进步和电力工业的发展，电絮凝水处理成本大大降低，又成为水处理研究的热点处理技术。

典型的电絮凝反应系统由两个板状电极组成，将牺牲阳极和阴极直接用导线连接，通过控制电流来控制絮凝剂的生成，水流从两极板间空间流过。随着电絮凝技术的不断发展，有多种电极排列方式被研究，电絮凝反应器根据电极排列方式分类可分为单极式、双极式和组合式。在单极式连接中，所有的阳极彼此用导线连接，同样的，所有的阴极也彼此用导线连接，导致电势高低交错，电流总是从阳极流向相邻的阴极，而不可能绕过几块极板流向其它阴极，每块极板表现出一种电性且相邻的电极表现为不同的电性，这类电絮凝器不存在电流的泄漏问题。但在高强度的腐蚀环境中，导线和电极的连接处具有极大的腐蚀应力，一旦腐蚀会大大增加连接处的电阻甚至断路，大大增加了实际运行维护的难度和成本。在实验室规模的研究中，这种导线与电极间的接触腐蚀现象往往被忽略，因而在设备放大应用时在运行及维护操作上会比预期的更加复杂和更加难操作。在双极式连接中，最外面的两个电极与外电源直接用导线连接，其他电极彼此分离地置于最外面的两个电极之间，无导线连接的电极正对阳极的一面被极化为阴极区，反之正对阴极的一面被极化为阳极区。在双极式和组合式中部分电流可以绕过几块极板，从靠近电源正极的一些极板直接流向靠近电源负极的一些极板，除了与电源两极相连的极板外，每块极板表现出不同的电性，双极式和组合式都存在着电流泄漏的现象，造成双极式和组合式电极的能耗相对较高。目前，对于双极式连接中，最外面的牺牲阳极依旧采用与电源直接用导线连接的方式，并且无导线连接的电极都是采用竖直放置并与电解池中的电场线垂直的方式，即与最外面的两个电极平行地放置，这种放置方式导致只有直接正对阴极的无导线连接的电极发生腐蚀反应，电极材料利用率低，因此，双极式电絮凝并没有能够替代传统的电絮凝水处理技术的推广应用。