用于河道污水治理的电催化反应装置的制作方法

本实用新型属于电化学催化氧化治理河道污水领域，涉及一种用于河道污水治理的电催化反应装置。

背景技术：

城市河道污染问题日益严重，尤其是在对雨水、污水分流纳管不彻底的城市，大量的生活污水，甚至工业污水直接排放到城市河道中，严重污染城市河道。目前，污染城市河道水的主要原因是由于污水中氨氮，总磷超标，导致河道水发黑、发臭。传统的河道治理方法，如生态绿植，微生物降解等，都无法将河道污水中高浓度的氨氮和磷进行降解。

目前，电催化氧化法被利用来去除污水中的氨氮。电催化氧化去除氨氮起决定性作用的是阳电极材料的电催化性质。基于现有阳电极的电催化氧化法去除污水中的氨氮，需要污水中要含有大量的氯离子。若污水中没有氯离子，现有阳电极对氨氮的电催化氧化几乎不能实现，降解氨氮的效果甚微。此外，仅管现有一些用于工业废水氨氮去除的工艺中不需要添加氯离子，但其电解槽体为隔膜电解槽，并且阴极需要添加亚硝酸盐。然而，对于城市河道污水来说，几乎不含氯离子，且河道水体量大，所以现有的电催化去除氨氮技术，如电催化隔膜电解槽并阴极加入硝酸盐等，不能满足对河道污水中的氨氮去除需求。因此，城市河道污水治理至今还是一个难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有河道污水难治理这一问题，提供一种采用电催化氧化技术，在不添加氯的情况下，能够直接快速地降解河道污水中的氨氮和磷的无隔膜电催化反应装置。

本实用新型采用的技术手段如下：

本实用新型用于河道污水治理的电催化反应装置，包括绝缘支架、置于绝缘支架内的特制整套电极；所述的特制整套电极包括金属氧化物涂层阳电极、金属阴电极、金属板，金属氧化物涂层阳电极与金属阴电极交叉间隔排布，金属板位于阴电极与阳电极的间隔内，但不与金属阴电极，阳电极接触；

在绝缘支架的各面上布置绝缘网，用于封装阴电极和阳电极；金属氧化物涂层阳电极通过阳电极接线柱与外电源的正极相连，金属阴电极通过阴极接线柱与外电源的负极相连；在绝缘支架的除了顶面之外的各个面上且位于绝缘网的外侧安装有潜水泵；在绝缘支架的底部安装绝缘脚架，用于支持整个装置。

所述的金属氧化物涂层电极为氧化锡涂层阳电极。

金属氧化物涂层阳电极的析氧电位要高于1.5V(参比标氢电极)，优选高于2.5V(参比标氢电极)。

所述的金属板是铝板或者铁板。

阳电极与相邻阴电极的间距为2-5mm。本实用新型的显著优点是：

本实用新型是采用具有很高电催化性能的氧化锡涂层作为阳电极，在通电电解水的过程中，在无隔膜、无需添加氯以及不添加任何化学试剂的条件下，可以快速消除河道污水中的臭味、氨氮和总磷，并且该电催化反应装置处理氨氮的效果不受河道水流速的影响，从而达到快速治理河道污水且不产生二次污染的目的。

附图说明

图1为电催化反应装置结构的俯视图，图中1为绝缘支架，2为金属氧化物涂层阳电极，3为金属阴电极，4为金属板，5为绝缘网，6为潜水泵。

图2为电催化反应装置结构的正视图，图中9为绝缘脚架。

图3为金属氧化物涂层阳电极结构图，图中7为钛螺纹棒。

图4为金属阴电极结构图，图中8为不锈钢棒。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的分析。

如图1、2所示，用于河道污水治理的电催化反应装置，包括绝缘支架1、金属氧化物涂层阳电极2、金属阴电极3、金属板4、绝缘网5、潜水泵6、阳电极接线柱7、阴电极接线柱8、绝缘脚架9；所述的绝缘支架1为框架结构，金属氧化物涂层阳电极2、金属阴电极3交叉间隔排布设置在绝缘支架1上；金属板4位于阴电极3与阳电极2的间隔内，但不与金属阴电极，阳电极接触；

所述绝缘网5安装在绝缘架的六个面上，将金属氧化物阳电极、阴电极包裹；

所述潜水泵6分别安装在绝缘架上的除顶面以外的五个面中心位置，并在绝缘网5的外侧；

所述绝缘脚架9安置在绝缘支架1的底部；

如图3所示，所述金属氧化物阳电极2顶端焊接阳电极接线柱7；

如图4所示，所述金属阴电极3顶端焊接阴电极接线柱8；

所述金属氧化物涂层阳电极2是由一组氧化锡涂层阳电极板组成，电极板之间间隔为4-10mm；

所述金属氧化物涂层阳电极2是氧化锡阳电极，该电极的析氧电位高于1.5V(参比标氢电极电位)，优选高于2.5V(参比标氢电极)。

所述金属阴电极3是由一组不锈钢电极板或者铜电极板组成，电极板之间间隔为4-10mm；

所述金属板4为不锈钢板或者铝板；

所述阳电极接线柱7为钛螺纹棒；

所述阴电极接线柱8为不锈钢螺纹棒；

所述金属氧化物涂层阳电极与相邻金属阴电极的间距为2-5mm；

所述绝缘网4的网孔直径在3-5mm。

实施例1

(1)选择含有5块氧化锡涂层电极板的阳电极，氧化锡涂层阳极板的析氧电位为2.5V，极板间隔为6mm，在阳电极顶部焊接钛螺纹棒；

(2)选择含有6块金属阴电极板，极板间隔为6mm，在阴电极顶部焊接不锈钢螺纹棒；

(3)将阴电极和阳电极交叉间隔排布并保证阴电极板和阳电极板之间的间距约为3mm，安装在绝缘支架内；

(4)将厚度为0.5mm后的不锈钢板插入到阴电极板和阳电极板之间，并保证不与两极板接触。

(5)用孔径为3mm的绝缘网安装在绝缘架的每个面上，将阴电极和阳电极包裹起来。

(6)在绝缘支架的底面，左右侧面，前后侧面分别安装潜水泵。

(7)在绝缘支架的底部安装绝缘脚架。

(8)将整个装置放入到水流速约为0.05m/s的河道中，确保整条装置浸入到水面以下，并接入直流电源，给电极上供上电流密度为200A/m²的电流。

(9)开启潜水泵，确保河道水流过电催化装置，使得河道水混合均匀。

(10)设备通电电解板半时，河道污水的氨氮浓度有14mg/L降到了0.1mg/L，总磷由1.5mg/L降到了0.2mg/L。

实施例2

(1)选择含有5块氧化锡涂层电极板的阳电极，氧化锡涂层阳极板的析氧电位为2.7V，极板间隔为4mm，在阳电极顶部焊接钛螺纹棒；

(2)选择含有6块金属阴电极板，极板间隔为4mm，在阴电极顶部焊接不锈钢螺纹棒；

(3)将阴电极和阳电极交叉间隔排布并保证阴电极板和阳电极板之间的间距约为2mm，安装在绝缘支架内；

(4)将厚度为0.5mm后的不锈钢板插入到阴电极板和阳电极板之间，并保证不与两极板接触。

(5)用孔径为4mm的绝缘网安装在绝缘架的每个面上，将阴电极和阳电极包裹起来。

(6)在绝缘支架的底面，左右侧面，前后侧面分别安装潜水泵。

(7)在绝缘支架的底部安装绝缘脚架。

(8)将整个装置放入到水流速约为0.09m/s河道中，确保整条装置浸入到水面以下，并接入直流电源，给电极上供上电流密度为100A/m²的电流。

(9)开启潜水泵，确保河道水流过电催化装置，使得河道水混合均匀。

(10)设备通电电解板半小时，河道污水的氨氮浓度有15mg/L降到了0.07mg/L，总磷由1.5mg/L降到了0.3mg/L。

实施例3

(11)选择含有5块氧化锡涂层电极板的阳电极，氧化锡涂层阳极板的析氧电位为1.5V，阳极板间隔为6mm，在阳电极顶部焊接钛螺纹棒；

(12)选择含有6块金属阴电极板，阴极板间隔为6mm，在阴电极顶部焊接不锈钢螺纹棒；

(13)将阴电极和阳电极交叉间隔排布并保证阴电极板和阳电极板之间的间距约为3mm，安装在绝缘支架内；

(14)将厚度为0.5mm后的铝板插入到阴电极板和阳电极板之间，并保证不与两极板接触。

(15)用孔径为3mm的绝缘网安装在绝缘架的每个面上，将阴电极和阳电极包裹起来。

(16)在绝缘支架的底面，左右侧面，前后侧面分别安装潜水泵。

(17)在绝缘支架的底部安装绝缘脚架。

(18)将整个装置放入到水流速约为0.13m/s河道中，确保整条装置浸入到水面以下，并接入直流电源，给电极上供上电流密度为200A/m²的电流。

(19)开启潜水泵，确保河道水流过电催化装置，使得河道水混合均匀。

设备通电电解板半时，河道污水的氨氮浓度有17mg/L降到了0.3mg/L，总磷由1.2mg/L降到了0.1mg/L。

上述实施例并非是对于本实用新型的限制，本实用新型并非仅限于上述实施例，只要符合本实用新型要求，均属于本实用新型的保护范围。