专利名称：一种用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统及其使用方法
技术领域：
本发明属于电化学处理设备领域，具体涉及电化学处理设备中的极板布置及其连接关系和使用方法。
背景技术：
目前用于重金属废水处理的电化学反应器装置一般都以电絮凝原理为主，处理设备中所用到的极板普遍为可溶性极板(以铁铝极板为主，其中铁极板的应该更加普遍，主要是由于铁极板取材方便，成本低，加工简单等)，这是因为对重金属废水的处理需要利用可溶性极板在电场的作用下溶出多价金属离子形成微絮凝剂，一方面对重金属离子进行絮凝捕获固定，另一方面通过絮凝沉降的作用实现泥水分离。而工程中普遍采用的电源输出均是大电流低电压，因为这种电源输出电压属于安全电压，同时大电流低电压(一般是电压低于36v电流高于5000A)输出处理效果满足要求。但由于输出电流大(大于5000A),电源与可溶性极板普遍需要采用大量的铜牌进行直接连接。CN201010300368.1公开了一种电化学反应器，包括一个立方体状的槽体，槽体内在竖直方向上平行排列有若干块极板；槽体底部设有进水口，顶部设有出水口；其特征在于:槽体的长度与高度之比例在1: 2.5-20之间，极板的长度、高度和槽体的长度、高度相同。目前的这种极板连接在实际工程应用中存在较多的问题，主要表现在以下几个方面:
1、由于可溶性极板与铜牌直接连接，在电源通电的情况下，特别是大电流条件下，可溶性极板在与铜牌的连接处极易生成氧化物，导致了连接处的电阻增加，电能损耗增加 ’另夕卜，氧化物脱落还可能造成连接处松动及接触不良，进而影响到设备的整体性能，处理效率随之降低。 2、由于电源输出电流大导致了连接铜牌在使用过程中发热量大，耗能较高；为了降低连接铜牌的发热量，一般都采用较大规格的铜牌，导致设备成本增高。3、由于可溶性极板与电源直接连接，极板更换过程中需要将每一块极板都重新与电源进行连接，因此更换极板过程繁琐，费时费力。设备因极板更换停运时间长，降低了设备的利用率。4、极板与铜牌的连接处必须在液面以上，从而必须有相当的一部分极板在液面以上而不能参与电化学反应，此部分极板不能得到有效的利用。
发明内容
本发明旨在解决上述设备在实际应用中存在的问题，提供一种结构更优的极板布置系统。通过该极板布置系统可以减少极板的消耗，提高极板的利用率，简化极板的更换过程，减少连接铜板的数量，降低设备成本。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统，包括置于反应器槽体内的若干块可溶性极板，还包括至少两块与可溶性极板平行布置的不溶性极板；所述可溶性极板均布置在槽内液面以下，不溶性极板均高出槽内液面；不溶性极板高出槽内液面的部分通过连接铜牌与电源的正极或负极连接；且不溶性极板与连接铜牌的接触处密封。所述不溶性极板优选布置在可溶性极板的外侧，或者均匀分布于可溶性极板之间。所述电源优选为电压在DCOV- 土 300V之间，且电流在DC0A-800A之间的电源，电源输出定期换向。更优选为高频开关电源，只要是能够使得槽体内不溶性极板在通电情况下形成直流平板电场的电源均可。所述不溶性极板为平板状，在通以直流电的情况下形成平板电场(类似于电容原理)，电场中间介质为可导电的待处理废水与可溶性极板相间分布，两不溶性极板之间形成均匀电流，从而实现对不溶性极板的均匀配电；根据处理需要，调整不溶性极板的数量与间距以保证最佳处理效果。所述可溶性极板优选为铁极板或铝极板。所述不溶性极板优选为石墨极板或者钛极板。上述用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统的使用方法，电源的输出方式为恒流，控制电流在30A-700A之间。电流的大小根据废水量及水质情况控制，一般小型中试试验只要控制电流在30A-100A之间，大型的工业化应用电流要求比较高，在100A-700A之间为宜。下面对本发明做进一步的解释和说明:
1、采用可溶性极板与不溶性极板混合布置，其中以可溶性极板为主进行电化学反应处理，不溶性极板为辅对可溶性极板进行配电；可溶性极板与电源不直接连接，不溶性极板与电源采用铜牌连接，通过电场感应使可溶性极板成为感应电极(极板两侧分别为正极与负极)对废水进行处理。
`
2、可溶性极板的材质为铁或铝，主要是采用铁极板，成本低，易加工。3、不溶性极板材质为石墨或钛；也可采用其他的导电性好，在电化学反应过程中基本不消耗的材料；或者对可溶性极板进行表面改性使其表面导电性能良好且不消耗。4、采用高压低流电源，降低电源输出电流，减小铜牌的发热消耗；不溶性极板与铜牌连接处采用密封处理进行保护，保证连接处的良好接触。5、将可溶性极板尺寸进行更改设计，一方面使其全部浸没在液体中，保证所有可溶性极板均有效的参与到电化学反应中；另一方面使可溶性极板可自由拆卸，简化极板的更换过程。与本行业同等的电化学处理设备相比，本发明的优势在于:
(O只有不溶性极板与铜牌进行连接，不溶性极板不消耗，不需要定期更换；连接处可采用密封处理，从而连接处不易产生氧化物，不会轻易松动，保证了极板与铜牌良好的连接，一定程度上降低能耗，提高设备的稳定性。(2)采用低电流，高电压技术，有效降低了电能在铜牌上的发热损耗。这种连接方式配合低电流高电压技术可以减小连接铜牌的规格及数量，降低设备的成本。(3)由于连接电源的极板为不溶性极板，不需经常更换，而需要更换的可溶性极板只需要简单的插入到极板槽中，因此可简化极板更换过程，极大缩短了极板更换所需的时间，提高了设备的整体利用率。(4)可溶性极板全部浸没在液面以下，极板所有部分均能有效参与到电化学反应过程中；同时采用不溶性极板给可溶性极板均匀配电，保证了极板消耗的均匀性，从而极板利用率得到提高，极板浪费明显降低。
图1为用了本申请的极板布置系统的电化学处理设备俯视示意 图2为图1的侧视不意 图3是图2的A位置处的局部放大 其中，1-反应器槽体；2-出水槽；3_进水管；4_出水管；5_不溶性极板；6_连接铜牌；7-可溶性极板；8-电源；A代表局部放大部位。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。实施例1
如图1-图3所示，一种用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统，包括置于反应器槽体I内的若干块可溶性极板7，还包括至少两块与可溶性极板7平行布置的不溶性极板5 ;所述可溶性极板7均布置在槽内液面以下，不溶性极板5均高出槽内液面；不溶性极板5高出槽内液面的部分通过连接铜牌6与电源8的正极或负极连接；且不溶性极板5与连接铜牌6的接触处密封。
所述电源8为电压在00^-±300￥之间，且电流在00^-80(^之间的高频开关电源。所述可溶性极板7为铁极板或铝极板。所述不溶性极板5为石墨极板或者钛极板。可溶性极板7为极板的主体组成部分，不直接与电源8连接，在电化学废水处理过程中起主要作用，不溶性极板5为辅助性极板，与电源8通过铜牌6连接，通过感应方式和废水导电给可溶性极板7供电，从而实现给可溶性极板7配电的均匀性，保证极板得到均匀充分有效的利用，降低可溶性极板7的浪费。不溶性极板5与连接铜牌6的连接处采用密封处理，在相对恶劣的环境下保障极板与电源的良好连接。可溶性极板7需要更换时，只需将新的可溶性极板简单插入极板槽即可，无须将每块可溶性极板7均与电源连接，极大的减少了极板7更换时间。实施例2
以实施列I所述的连接方式对某小型化工企业含铜废水电化学处理设备进行改造。该废水处理设备原设计处理量为20m3/h，主要处理污染物为铜、铅及锌，原有处理设备采用可溶性极板与电源采用铜牌直接连接，采用的电源输出电流大，采用的极板均为铁极板；原设备在运行过程中:极板与铜牌连接处极易锈蚀、松动(检修率高)，铜牌发热量大(损耗大)，连接铜牌消耗量大，极板有效利用率不高，极板更换耗费时间长。通过本发明进行改造，电源采用高电压、低电流输出方式，可溶性极板材料为铁，不溶性极板材料为石墨。通过改造后，废水处理设备得到明显的改善，使用时控制电流恒定在DC280A左右，根据厂区水量的变化进行定期校核调整。改造前后对比如表1:
表I改造前后对比分析表
权利要求
1.一种用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统，包括置于反应器槽体(I)内的若干块可溶性极板(7)，其特征是，还包括至少两块与可溶性极板(7)平行布置的不溶性极板(5);所述可溶性极板(7)均布置在槽内液面以下，不溶性极板(5)均高出槽内液面；不溶性极板(5)高出槽内液面的部分通过连接铜牌(6)与电源(8)的正极或负极连接；且不溶性极板(5)与连接铜牌(6)的接触处密封。
2.根据权利要求1所述用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统，其特征是，所述不溶性极板(5)布置在可溶性极板(7)的外侧，或者均匀分布于可溶性极板(7)之间。
3.根据权利要求1或2所述用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统，其特征是，所述电源(8)为输出电压在DC 0V-±300V之间，且输出电流在DC 0A-800A之间的电源。
4.根据权利要求1或2所述用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统，其特征是，所述可溶性极板(7)为铁极板或铝极板。
5.根据权利要求1或2所述用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统，其特征是，所述不溶性极板(5)为石墨极板或钛极板。
6.权利要求1-5之一所述用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统的使用方法，其特征 是，电源为恒流输出，控制电流在30A-700A之间。
全文摘要
本发明属于电化学处理设备领域，具体涉及一种用于重金属废水电化学处理设备的极板布置系统及其使用方法，该系统包括置于反应器槽体(1)内的若干块可溶性极板(7)，还包括至少两块与可溶性极板(7)平行布置的不溶性极板(5)；所述可溶性极板(7)均布置在槽内液面以下，不溶性极板(5)均高出槽内液面；不溶性极板(5)高出槽内液面的部分通过连接铜牌(6)与电源(8)的正极或负极连接；且不溶性极板(5)与连接铜牌(6)的接触处密封。通过该极板布置系统可以减少极板的消耗，提高极板的利用率，简化极板的更换过程，减少连接铜板的数量，降低设备成本。
文档编号C02F1/463GK103112928SQ20131008296
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月15日 优先权日2013年3月15日
发明者熊道文, 禹芝文, 游建军, 贺前锋, 王合德, 左莉娜, 熊珊, 贺宁 申请人:中国水电顾问集团中南勘测设计研究院, 湖南郴州国水水处理有限公司