一种污水电解槽的导电塑料电极论文和设计-韦志锋

全文摘要

一种污水电解槽的导电塑料电极，以导电塑料制成的若干个圆台形罩体沿轴向平行排列，中间贯以转轴固定；罩体分别电源正极，负极；通电后产生强氧化性的活性氧原子O，与污水中的有机物发生氧化分解反应，分解为CO2和H2O。而周期排列结构，使得使电化学作用过程反复循环进行，原水中有机物质不断地得以去除，净化率高，达到净化水体的目的。罩体可以随转轴转动。通过快速反复左右转动，形成强烈湍动的剪切流，即可对罩体造成高速冲刷作用，清除淤积非常方便。

主设计要求

1.一种污水电解槽的导电塑料电极，其特征是：导电塑料制成的若干个形状相同，结构相同、罩体中空的圆台形罩体沿轴向平行排列，中间贯以中空转轴连接并固定；罩体数量不少于2个，一个罩体接电源正极，另外一个罩体接电源负极；当罩体数量大于4个时，罩体或者交替连接电源正极、负极；或者一个罩体接电源负极，其余罩体接电源正极；在阴阳极之间，可以夹1～6个相互独立、绝缘的罩体；相邻罩体有一定间距。

设计方案

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种通过电化学对污水进行氧化和消毒，澄清水体，提高污水处理效果的污水电解槽的导电塑料电极，属于污水电解处理领域。

背景技术

近些年，我国经济高速发展，城市污水排放量持续增加，城市水环境受到严重污染，污水问题已是当前中国一个严峻的环保和经济问题。由于污水处理成本高，财政投入难以为继，使得我国污水处理率很低，污水处理的成本和处理效率极大地制约了污水处理业的发展。因此，研究和开发成本低，速度快、效率高的污水处理新工艺、新设备是污水处理业的发展方向。

污水电解处理方法就是在电解槽内装置极板通电，使废水中有害物质在阴、阳两极上分别发生氧化和还原反应，转化成为无害物质以实现废水净化的方法。

在多种可用作电极的金属材料中，铝和铁由于其良好的溶解性和相对低廉的价格最经常被选做电解槽极板。当工业废水含有大量重金属污染物、酸碱污染物等，多采用铁作电极；而对于污染相对较轻的生活污水，则多采用金属铝作电极。这是由于铝电极出水稳定、清洁，能满足较高的处理需求。电解槽要求两极板间取适当间距，以保证电能消耗较少而又便于安装、运行和维修。

这种水处理法包括电极表面上的电化学作用、间接氧化和间接还原作用（利用电极-液相界面产生的化学产物与水中物质发生化学反应）、电浮选作用（利用电解过程中产生的微小O_{2<\/sub>、H_{2<\/sub>气泡的上浮）、电絮凝作用（由于铁或铝制金属阳极溶解的离子进一步水解，成为氢氧化亚铁或氢氧化铝等不溶于水的金属氢氧化物活性混凝剂。这种物质呈多孔性凝胶结构，具有表面电荷作用和较强的吸附作用，能对废水中的有机或无机污染物起抱合凝聚作用，使污染物相互凝聚而从废水中分离出来）等。}}

电解法处理的优点是：使用低压直流电源，不耗费大量化学药剂，在常温常压下操作，管理简便；如废水中污染物浓度发生变化，可以通过调整电压和电流的方法,保证出水水质稳定；处理装置占地面积小。缺点是：处理大量废水时耗电，它的溶解性阳极消耗较大，溶解的阳极粒子作为核点形成絮凝剂，使污水中悬浮固体物沉淀，大量絮状悬浮物附着在电极板上，造成过水流量低，而且会附着在电极板上越来越多，造成电极板间絮凝装置故障，电场电压高，频繁报警，导致整体设备停用。为了解决这个问题，人们有的选用了抗氧化性强的钛金属板，这又增高了设备价格和污水处理成本。

年黑格教授首次发现用五氟化砷和碘对聚乙炔进行P型掺杂获得10 S\/m的电导率以后，导电塑料就进入了世界性的研究和开发时期，各种导电塑料应运而生。导电塑料具有轻质、高强度、抗腐蚀、耐高温、成本低、易加工等特点，应用领域广泛,其在导电性能、成本等方面有着铝合金材料不可替代的优势。

发明内容

为解决溶解性阳极消耗大，需定时更换，且运行成本高以及大量絮状悬浮物附着在电极板上，造成过水流量低、频发电极板间絮凝装置故障等缺陷，本发明利用结构型导电塑料做电解槽极板。导电塑料与传统导电材料相比，更轻巧，易成型加工，可以制成不同形状，耐腐蚀，不与酸、碱反应，抗氧化能力强，耐用，防水，电阻容易调节，成本低，电解过程只有CO_{2<\/sub>和H_{2<\/sub>O而无新衍生物，属于绿色清洁材料，从而不会在电极上产生絮状悬浮物附着、积聚，堵塞现象。}}

本解决其技术问题所采用的技术方案：

一种污水电解槽的导电塑料电极，其特征是：导电塑料制成的若干个形状相同，结构相同、罩体中空的圆台形罩体沿轴向平行排列，中间贯以中空转轴连接并固定；罩体数量不少于2个，一个罩体接电源正极，另外一个罩体接电源负极；当罩体数量大于4个时，罩体或者交替连接电源正极、负极；或者一个罩体接电源负极，其余罩体接电源正极；在阴阳极之间，可以夹1～6个相互独立、绝缘的罩体；相邻罩体有一定间距。

本实用新型的有益效果是，本导电塑料电极易成型、耐腐蚀、抗氧化，成本低，电解过程只有CO_{2<\/sub>和H_{2<\/sub>O而无新衍生物，无絮状悬浮物附着积聚，无堵塞，清除积淤方便，解决了传统电解槽溶解性阳极消耗大，需定时更换，运行成本高以及大量絮状悬浮物附着电极，造成电极板间絮凝装置故障，导致整体设备停用的缺陷；电极连接简单，运行安全，耗电低，节能高效。}}

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型在竖流式电解槽中应用的轴向剖视图。

图2是6层导电塑料圆台形罩结构的本实用新型立体图。

图3是6层导电塑料圆台形罩结构的本实用新型轴向剖视图。

图4是1层导电塑料圆台形罩结构的本实用新型立体图。

图5是单独导电塑料圆台形罩立体图。

图6是单独导电塑料圆台形罩轴向剖视图。

图7是本实用新型在圆形平流式电解槽中应用的轴向剖视图。

图8是图7的F-F剖面图。

图中：1．池体　 2．污水　 3．中心进水管　4．反射板　5．出水孔

6．出水堰　 7．出水槽　8．沉淀污物 9．贮泥槽

10．排泥管　 11．导电塑料圆台形罩 12．转轴　 13．格栅

14．导电塑料基板　15．轮毂 16．扇形罩面

具体实施方式

在图1所示实施例中，本实用新型（11）套在中心污水进水管（3）外，由支架支撑。一个极板接电源正极，另外一个极板接电源负极，电路通过中空转轴（12）的集电环供电。罩面上开有格栅(13)。污水（2）由设在电解槽（1）中心的进水管（3）自上而下进入槽(1)内，管下伞形挡板（4）使废水水平均匀扩散。受罩体（11）空间限制，原水聚集罩面下，通过罩面上格栅(13)沿转轴（12）的轴向向上流动。槽底有贮泥槽(9)。

电极(11)固－液边界上，电解产生强氧化性的活性氧原子O，或与污水中的细菌接触，消灭污水中的细菌，或与污水中的有机物发生氧化分解反应，分解为CO_{2<\/sub>和H_{2<\/sub>O。从而达到净化水体的目的。}}

多层周期排列的导电塑料圆台形罩(11)结构，使电极(11)固－液边界上的电化学作用、氧化还原反应（利用电极-液相界面产生的化学产物与水中物质发生化学反应）过程反复循环进行，原水中悬浮物质不断地得以去除，净化率高。

在图7所示实施例中，本实用新型放置在一个圆形电解槽（1）中心，导电塑料圆台形罩(11)呈现小角度倾斜。罩面(11)无格栅、无通孔。1个罩体(11)连接电源负极，其余连接电源正极，电路通过中空转轴（12）的集电环供电。进水口（3）和出水口（5）径向相对。从径向进水口（3）流入的污水(2)，受重叠排列的圆台状弧罩(11)的限制，分流进入弧罩(11)间的间隙空间，弧罩(11)之间的间隙构成一个个长度很长的浅层电解槽。当向上分速度大的悬浮物、胶体颗粒要向上运动，则受上一层向下倾斜扩展的弧罩的下表面限制，只能沿着圆台壁面(11)运动。而固－液边界的粘性最大，不久便会耗尽能量而下沉。向两侧分速度大的悬浮物、胶体颗粒，也被弯曲向下的两侧弧板(11)限制，在固－液边界前停止。向前运动速度大的悬浮物、胶体颗粒也受下一层向下倾斜扩展的圆台状弧板的上表面限制。固－液边界区域是沉淀聚集的主要区域。电极(11)固－液边界上，电解产生强氧化性的活性氧原子O，或与污水中的细菌接触，消灭污水中的细菌，或与污水中的有机物发生氧化分解反应，分解为CO_{2<\/sub>和H_{2<\/sub>O，从而达到净化水体的目的。净化后的水体径向流入出水口（5）输出。}}

污水中的砂石、泥巴等非有机物质，在长的浅层沉淀池中很快沉底，形成淤泥，只需要转动转轴（12），罩面(11)上的淤泥(8)在离心力的作用下被甩下。

通过快速转动转轴(12)，形成强烈湍动的剪切流，即可对罩面(11)造成高速冲刷作用，清除可能的淤积、堵塞非常方便。不会在罩面（11)上产生吸附、积聚，堵塞现象。

设计图

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