一種電催化氧化汙水處理裝置的製作方法

2024-04-07 23:53:05

專利名稱：一種電催化氧化汙水處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汙水處理裝置，具體涉及一種工業用電催化氧化汙水處理裝置。
背景技術：
現有用於汙水處理的電催化氧化技術兼具氧化、還原、中和、凝聚、氣浮等多種功能，可適用於多種難處理水質，可在常溫常壓下工作，能耗低，在處理過程中不添加任何藥物，不產生新的汙染物質，大幅度減少了汙泥量，可以和其它工藝技術配合達到綜合治理的目的，被稱為環境友好型新技術。尤其是近年來三維電極理論的出現大幅度提高了處理能 力，進一步降低了能耗，顯示出了強大的生命力。但是，多年來儘管各種學術論文，實驗裝置和小型工業化裝置不斷出現，但至今仍未大規模應用於工業化汙水處理系統，究其原因，還是因為工業應用的基礎理論，工藝水平，裝置結構，造價成本，維護使用等諸方面尚未達到工業應用的要求。
發明內容本實用新型的主要目的在於提供一種電催化氧化汙水處理裝置，它主要解決現有三維電極電催化氧化汙水處理裝置無法工業化應用的問題。本實用新型提供了一種電催化氧化汙水處理裝置，包括多層網狀電催化氧化組件，由多層電極屜疊合而成，每層電極屜內設置有顆粒電極；設置在多層網狀電催化氧化組件上的排水組件和進水組件；其中，所述多層電極屜之間裝有金屬網狀電極。其中，還包括為所述金屬網狀電極供電的電源。優選地，所述的每層電極屜包括帶有多個相互隔離的空間單元的屜框；分別裝入在所述屜框的多個空間單元內多個顆粒電極單元；以及分別安裝在已裝有多個顆粒電極單元的屜框的底部和/或頂部的絕緣網。另外，所述的顆粒電極單元包括具有多個網格的顆粒電極格柵；填充在所述顆粒電極格柵的每個網格內的多種不同導電率的具有催化功能的顆粒電極。其中，所述的顆粒電極格柵的每個網格內填充的顆粒電極的體積佔每個網格內總體積 70% -80%。另外，所述的金屬網狀電極包括鈦基塗層金屬網狀陽極和鈦基塗層金屬網狀陰極；其中鈦基塗層金屬網狀陽極與鈦基塗層金屬網狀陰極間隔設置在多層屜之間，並留有在屜外側的端頭。所述的排水組件包括設置在多層網狀電催化氧化組件上的排水槽，以及設置在排水槽上的排水管和排氣管；所述的進水組件包括設置在多層網狀電催化氧化組件下側的的下進水槽，以及設置在下進水槽上的進水管和進氣管。其中，所述的電源為可倒極的雙極脈衝電源。與現有技術相比較，本實用新型的有益效果在於I、本實用新型通過設置有多層帶有顆粒電極的網狀電催化氧化組件，並在電極屜之間安裝金屬網狀電極；使整個裝置能夠確保產生合理的電場分布和有效的工作電流，並儘可能避免短路電流和旁路電流的發生，使裝置具有最高效率和最佳效益。 2、本實用新型中電極屜包括多個相互隔離的空間單元，以及裝入其內的顆粒電極單元和安裝在屜框的底部和/或頂部的絕緣網。結構合理、安裝簡單、維護方便、造價相對低廉、效率更高、能耗更低，使三維電催化氧化技術具備了工業化應用的條件。3、本實用新型使用的電源是雙極(可倒極)高頻脈衝直流電源，根據不同處理水質，採用不同的佔空比，以大幅度降低能耗，減緩陽極鈍化。雙極(可倒極)高頻脈衝直流電源的倒極功能，解決了複雜成份汙水的陰極結垢問題。

圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型中電極屜的結構示意圖；圖3是本實用新型中電極屜內的顆粒電極單元結構示意圖；圖4是本實用新型中金屬電極的結構示意圖；圖5是本實用新型中電源的結構示意圖。圖中附圖標記說明I、電極屆；11、空間單兀；12、絕緣網；13、隔板；14、格棚；15、顆粒電極；16、屜框；17、顆粒電極單元；2、排水槽；21、排水管；22、排氣管；3、進水槽；31、進水管；32、進氣管；4、金屬網狀電極；5、電源。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優選實施例僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。如圖I、圖2、圖3和圖4所示，一種電催化氧化汙水處理裝置，包括多層網狀電催化氧化組件，由多層電極屜I疊合而成，每層電極屜I內設置有顆粒電極15 ;設置在多層網狀電催化氧化組件上的排水組件和進水組件；其中，多層電極屜I之間裝有金屬網狀電極4。如圖I和圖5，本實用新型裝置還包括為金屬網狀電極4供電的電源5。如圖2所示，每層電極屜I包括帶有多個相互隔離的空間單元11的屜框16 ;分別裝入在屜框16的多個空間單元內多個顆粒電極單元17 ;以及分別安裝在已裝有多個顆粒電極單元17的屜框I的底部和/或頂部的絕緣網12，可以在屜框的底部和頂部都設置絕緣網，也可以在其底部或頂部設置絕緣網，在對應的另一側面使用其他導體或半導體的間隔物，以實現對汙水的處理。其中，如圖3所示，顆粒電極單元17包括具有多個網格的顆粒電極格柵14 ;填充在顆粒電極格柵14的每個網格內的多種不同導電率的顆粒電極15。顆粒電極格柵14的每個網格內填充的顆粒電極的體積佔網格內總體積的70 % -80 % ;其中網格內總體積是網格與蓋合在網格上的絕緣網所構成的內部容置空間的體積。另外，所述的顆粒電極15內滲有催化粒子，催化粒子根據工業需要選擇不同的的催化劑，如氧化銅、四氧化三鐵和錫銻等。其中，如圖4所示，金屬網狀電極為鈦基塗層形穩電極，包括鈦基塗層金屬網狀陽極與鈦基塗層金屬網狀陰極。其中，鈦基塗層金屬網狀陽極與陰極間隔設置在多層電極屜I之間，並留有在電極屜I外側的端頭。其中，如圖I所示，排水組件包括設置在多層網狀電催化氧化組件上的排水槽2，以及設置在排水槽上2的排水管21和排氣管22 ;進水組件包括設置在多層網狀電催化氧·化組件下側的的下進水槽3，以及設置在下進水槽3上的進水管31和進氣管32。根據不同汙水的水質選擇是否進行有氧汙水處理和無氧汙水處理。另外，如圖4所示，電源5為可倒極的雙極脈衝電源。雙極脈衝電源為高頻直流脈衝電源，使用高頻直流脈衝電源供電減緩了陽極鈍化，根據不同的處理對象採用不同的佔空比大幅度節省了能源。電源的倒極功能，解決了複雜成份汙水的陰極結垢問題。雙極脈衝電源內設有倒極時間控制模塊，可以設定倒極時間，以實現正負電極對汙水的最優處理。具體製作時，如圖I所示，本實用新型提供的整個殼體(上下排水組件、電極屜的架體)都為PP材料。包括下布水槽和上布水槽，以及中間多層屜式結構連接而成。連接處同時為金屬網狀電極4的密封部分，密封和安裝十分簡單。其中，如圖4所示，多層網狀電極4採用了鈦基形穩電極，其上設置有多元金屬氧化物塗層，多元金屬氧化物塗層具備較高的催化性能，較長的壽命，理想的析氧析氯電位。金屬網狀電極水平安裝，四周的密封墊向PP缸內壁突出5-10mm確保汙水不沿罐壁竄流，確保處理質量。如圖I和圖2所示，金屬網狀電極4之間採用多層多單元柵網結構的電極屜1，每個電極屜I中構造有眾多隔板13間隔成的空間單元，電極屜I的上下面分別通過絕緣網12封閉，也可以將絕緣網12針對每個柵網單元封閉。在每個空間單元中，充填三種不同導電率和不同催化性能的三種顆粒電極，構成顆粒電極單元17。顆粒電極單元17的結構最大限度避免了短路電流和旁路電流的產生，使工作電流最大化。使三維電極電催化氧化過程趨於理想狀態。在通氣情況下，眾多的空間單元中的顆粒電極15形成懸浮床，大大提高了處理效率同時避免了堵塞。本實用新型採用了水流平行於電流方向的設計思路。這是因為水流垂直於電流方向的設計結構，在擴大規模用於工業化生產中時，很難保證不同導電率的顆粒電極合理的交互分布以及懸浮狀態；由於極板間距為釐米級，當充填大量的顆粒電極15後使得安裝和維修變得極為困難，在生產現場幾乎無法進行維修。而採用多層的水平電極屜式結構，圓滿的解決了上述問題。採用的多層結構解決了極間距短，處理時間不足的問題，而且由於汙水在流經陰陽極之間時不斷變換極性減緩了金屬電極的鈍化，加快了電凝聚的過程，成為極具特色的優勢。本實用新型將網狀極板改為水平安裝，利用劃分為數千個小單元的電極屜式格柵，將每個工作單元劃小，使每個工作單元接近實驗室狀態下的小單元。利用格柵再將每個工作單元內的顆粒電極分為更小的子單元。每個工作單元上下面上還設置有顆粒分隔網，顆粒分隔網為帶孔的絕緣網12，也相當於一層固定位置的絕緣顆粒，再和2-3種充填度80%左右的導電率不同的帶催化劑的粒子共同構成三元(或四元)第三維顆粒電極15。由於顆粒電極15不充滿空間，在通入汙水和空氣的環境下，不同導電率的顆粒15電極處於交互和懸浮狀態，可以實現電催化氧化處理的最佳化。這數千個獨立的工作單元，將不受規模、容積、和總裝填量的限制，能方便的應用於大工業生產。為防止處理成份複雜的汙水引起的陰極結垢問題，本專利實用新型使用的電源為可倒極的雙極脈衝電源。以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，包括 多層網狀電催化氧化組件，由多層絕緣的電極屜(I)疊合而成，每層電極屜(I)內設置有顆粒電極(15)； 設置在多層網狀電催化氧化組件上的排水組件和進水組件； 其中，所述多層電極屜(I)之間裝有金屬網狀電極(4)。
2.根據權利要求I所述的電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，還包括為所述金屬網狀電極(4)供電的電源(5)。
3.根據權利要求I所述的電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，所述的每層電極屜(I)包括 帶有多個相互隔離的空間單元的屜框(16)； 分別裝入在所述屜框(16)的多個空間単元(11)內多個顆粒電極單元；以及分別安裝在已裝有多個顆粒電極單元(17)的屜框(I)的底部和/或頂部的絕緣網(12)。
4.根據權利要求3所述的電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，所述的顆粒電極單元(17)包括 具有多個網格的顆粒電極格柵(14)； 填充在所述顆粒電極格柵(14)的每個網格內的多種不同導電率的顆粒電極(15)。
5.根據權利要求4所述的電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，所述的顆粒電極格柵(14)的每個網格內填充的顆粒電極的體積佔網格內總體積的70%-80%。
6.根據權利要求I所述的電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，所述的金屬網狀電極(4)包括 鈦基塗層網狀陽極和鈦基塗層網狀陰極；其中 鈦基塗層金屬網狀陽極與鈦基塗層網狀陰極間隔設置在多層電極屜(I)之間，並留有在電極屜(I)外側的端頭。
7.根據權利要求6所述的電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，所述的排水組件包括設置在多層網狀電催化氧化組件上的排水槽(2)，以及設置在排水槽上(2)的排水管(21)和排氣管(22)； 所述的進水組件包括設置在多層網狀電催化氧化組件下側的進水槽(3)，以及設置在進水槽(3)上的進水管(31)和進氣管(32)。
8.根據權利要求2所述的電催化氧化汙水處理裝置，其特徵在於，所述的電源(5)為可倒極的雙極脈衝電源。
專利摘要本實用新型公開了一種電催化氧化汙水處理裝置，它主要解決現有三維電極電催化氧化汙水處理裝置無法工業化應用的問題。包括多層網狀電催化氧化組件，由多層電極屜疊合而成，每層電極屜內設置有顆粒電極；設置在多層網狀電催化氧化組件上的排水組件和進水組件；其中，所述多層電極屜之間裝有金屬網狀電極，還包括為所述金屬網狀電極供電的雙極(可倒極)脈衝電源。使整個裝置能夠確保產生合理的電場分布和有效的工作電流，並儘可能避免短路電流和旁路電流的發生，使裝置具有最高效率和最佳效益。電源的倒極功能，解決了複雜成份汙水的陰極結垢問題。
文檔編號C02F1/46GK202576051SQ20122007264
公開日2012年12月5日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者常子恆 申請人:東營思柏睿環保新技術有限公司