《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》是長沙創享環保科技有限公司於2009年1月13日申請的專利，該專利的申請號為2009100424900，公布號為CN101475244，授權公布日為2009年7月8日，發明人是譚自強、蔣曉雲、何勁松、唐浪、王強。
《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》包括箱體、電源裝置以及裝設於箱體內的極板機構，所述極板機構包括兩塊以上的導電極板和不導電極板，每兩塊導電極板之間設定有一塊不導電極板，相鄰兩塊導電極板的電極相反，導電極板的一端上開設有導電管孔，導電銅管穿設於導電管孔中並與電源裝置相連，所述電源裝置為脈衝電源，所述導電極板和不導電極板上均開設有吊裝孔。《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》是一種結構簡單緊湊、成本低廉、能耗低、拆裝維修方便、處理效率高的用於處理重金屬廢水的電化學裝置。
2016年12月7日，《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：用於處理重金屬廢水的電化學裝置
- 公布號：CN101475244
- 授權日：2009年7月8日
- 申請號：2009100424900
- 申請日：2009年1月13日
- 申請人：長沙創享環保科技有限公司
- 地址：湖南省長沙市高新開發區留學生博士創業園6樓
- 發明人：譚自強、蔣曉雲、何勁松、唐浪、王強
- Int.Cl.：C02F1/463(2006.01)I、C02F1/62(2006.01)I、C02F101/20(2006.01)N
- 代理機構：湖南兆弘專利事務所
- 代理人：趙洪
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
中國國內外學者對重金屬污染的治理問題做了大量的研究，但隨著排放標準越來越嚴，截至2009年1月，已開發套用的重金屬污染廢水處理方法，如化學沉澱法、生物法、離子交換等方法都存在一定的局限性。採用化學沉澱法具有運行成本高、占地面積大，處理效果不穩定，難達標等缺點；生物法存在對入水水質要求高、自動化程度低、項目建設周期長等劣勢，離子交換等物理法只能針對某種特定類型及特定濃度的重金屬離子進行處理。而電化學方法是處理重金屬廢水的有效途徑，其具有效果好、運作費用低、建設周期短、易於管理和操作、套用範圍廣等優點，日益受到人們的關注。原理是：在外電壓的作用下通過電化學反應，利用可溶性陽極（通常為鐵陽極或鋁陽極）產生的陽離子在溶液中水解、聚合生成一系列多核羥基絡合物和氫氧化物，作為絮凝劑而起絮凝作用，產生的絡合離子與氫氧化物有很高的吸附活性，其吸附能力高於一般藥劑法水解得到的氫氧化物。能有效地吸附水中的有機污染物及其它膠體物質。同時，由於水的離解和其它物質被電解氧化，在陽極和陰極上將產生氧氣和氫氣的微小氣泡，這些氣泡具有良好的黏附性能，可以將電解過程中產生的凝聚膠團及懸浮物帶到水面。在電解過程中，還會發生電解氧化還原反應，分為直接氧化還原和間接氧化還原。直接氧化還原是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除；間接氧化還原是指電解時產生的氧化還原物質作為反應劑或催化劑，使污染物轉化為毒性更小的物質，如水離解時產生的新生態氫和活性氧，其它一些強氧化劑或自由基。通過氧化作用，溶液中的某些大分子有機物被分解為小分子有機物，還有可能直接被氧化成CO2和H2O而不產生污泥，而這些小分子有機物能在隨後的絮凝、氣浮作用下得到有效分離；通過陰極上產生的新生態氫的還原作用，還可以回收重金屬，並且還原鹵代烴及帶苯環的物質等。因此，電絮凝在處理廢水的過程中，多種過程同時發生作用，污染物在這些作用下容易被去除。
這是一個複雜的過程，簡單的說，就是在電場的作用下金屬電極產生陽離子後從離子的產生到形成絮體包括三個連續的階段：
（1）在電場的作用下，陽極產生電子形成“微絮凝劑”——鐵或鋁的氫氧化物；
（2）水中懸浮的顆粒、膠體污染物在微絮凝劑的作用下失去穩定性；
（3）脫穩後的污染物顆粒和微絮凝劑之間相互碰撞，結合成肉眼可見的大絮體。
電絮凝法中常用的電極材料為鋁或鐵，在陽極和陰極之間通以直流電，發生的電極反應如下：
鐵陽極：Fe2e→Fe
在鹼性條件下：Fe+2OH→Fe（OH）2
在酸性條件下：4Fe++O2+2H2O→4Fe++4OH
另外，水的電解還有氧氣放出：2H2O—4e→O2+4H
在陰極發生如下反應：2H2O+2e→H2+2OH
由於在電解反應的產物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環境不產生或很少產生污染，被稱為是一種環境友好水處理技術。具有很多的優點，如：
（1）設備簡單，占地面積少，操作和維護簡單靈活，建設周期短；
（2）電絮凝過程中不需要添加任何化學藥劑，產生的污泥量少，且污泥的含水率低，易於處理，減少了化學藥劑和污泥處置成本；
（3）操作簡單，只需要改變電場的外加電壓就能控制運行條件的改變，很容易實現自動化控制；
但2009年1月前這類電化學技術還沒有廣泛得到大規模套用，制約其廣泛套用的主要原因是其能耗較高，可溶性陽極很容易發生極化和鈍化從而增加了處理電耗、降低了處理效果，在實際套用中極板需定期頻繁更換，且由於其結構設計極板更換麻煩，工作量大。
發明內容
專利目的
《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》提供一種結構簡單緊湊、成本低廉、能耗低、拆裝維修方便、處理效率高的用於處理重金屬廢水的電化學裝置。
技術方案
一種用於處理重金屬廢水的電化學裝置包括箱體、電源裝置以及裝設於箱體內的極板機構，其特徵在於：所述極板機構包括兩塊以上的導電極板和不導電極板，每兩塊導電極板之間設定有一塊不導電極板，相鄰兩塊導電極板的電極相反，導電極板的一端上開設有導電管孔，導電銅管穿設於導電管孔中並與電源裝置相連，所述電源裝置為脈衝電源，所述導電極板和不導電極板上均開設有吊裝孔。
所述導電極板為梯形板，所述導電管孔開設於導電極板上較高的一側。
所述箱體的側面上裝設有與外部水源相連的一個以上反衝洗管。
所述箱體包括用來裝設極板機構的電解槽以及污泥斗，所述污泥斗位於電解槽的下方。
改善效果
1、《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》可以用來對重金屬污水電化學裝置能對各類重金屬廢水進行處理，實現重金屬的絮凝沉澱，達到達標排放，能克服極板更換麻煩、導電板裝配困難極板易結垢、污水絮凝沉澱效果差等問題。該裝置結構簡單緊湊、占地小、成本低廉、能耗低、拆裝維修方便、處理效率高，且出水效果非常好，各類重金屬（如砷，鋅，鋁，鉻，鎘等）都能由於國家污水綜合排放一級標準，甚至可以達到一類地表水標準；
2、《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》用於處理重金屬廢水的電化學裝置，採用變頻電源，一般的這類電化學裝置採用的是直流電源，將其改為脈衝電源後，一方面可大大提高用電效率，另一方面工程的安全性得到保證；
3、《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》用於處理重金屬廢水的電化學裝置，改進了反應主設備內部極板的形狀及其組合方式，使其易於吊裝、拆卸和更換；
4、《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》用於處理重金屬廢水的電化學裝置，裝設有反衝洗管，一方面可在設備運行時通高壓水增加進水的攪拌，使其充分反應，提高處理效果；另一方面可在設備停機時通高壓水進行反衝洗，極板上的污垢被沖洗下來，以減少和避免結垢的發生。
附圖說明
圖1是《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》的主視結構示意圖；
圖2是《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》的側視結構示意圖；
圖3是《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》中導電極板的結構示意圖。
圖例說明：1、導電極板2、不導電極板；3、電源裝置4、反衝洗管；5、電解槽6、污泥斗；7、不導電極板吊裝孔8、導電極板吊裝孔；9、導電銅管；10、箱體；11、導電管孔。
技術領域
《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》主要涉及到廢水處理設備領域，特指一種用於處理重金屬廢水的電化學裝置。
權利要求
1、一種用於處理重金屬廢水的電化學裝置包括箱體（10）、電源裝置（3）以及裝設於箱體（10）內的極板機構，其特徵在於：所述極板機構包括兩塊以上的導電極板（1）和不導電極板（2），每兩塊導電極板（1）之間設定有一塊不導電極板（2），相鄰兩塊導電極板（1）的電極相反，導電極板（1）的一端上開設有導電管孔（11），導電銅管（9）穿設於導電管孔（11）中並與電源裝置（3）相連，所述電源裝置（3）為脈衝電源，所述導電極板（1）和不導電極板（2）上均開設有吊裝孔。
2、根據權利要求1所述的用於處理重金屬廢水的電化學裝置，其特徵在於：所述導電極板（1）為梯形板，所述導電管孔（11）開設於導電極板（1）上較高的一側。
3、根據權利要求1或2所述的用於處理重金屬廢水的電化學裝置，其特徵在於：所述箱體（10）的側面上裝設有與外部水源相連的一個以上反衝洗管（4）。
4、根據權利要求1或2所述的用於處理重金屬廢水的電化學裝置，其特徵在於：所述箱體（10）包括用來裝設極板機構的電解槽（5）以及污泥斗（6），所述污泥斗（6）位於電解槽（5）的下方。
5、根據權利要求3所述的用於處理重金屬廢水的電化學裝置，其特徵在於：所述箱體（10）包括用來裝設極板機構的電解槽（5）以及污泥斗（6），所述污泥斗（6）位於電解槽（5）的下方。
實施方式
如圖1和圖2所示，《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》包括箱體10、電源裝置3以及裝設於箱體10內的極板機構，箱體10包括用來裝設極板機構的電解槽5以及污泥斗6，污泥斗6位於電解槽5的下方。極板機構包括兩塊以上的導電極板1和不導電極板2，每兩塊導電極板1之間設定有一塊不導電極板2，相鄰兩塊導電極板1的電極相反，不導電極板2與導電極板1材質都為普通鋼板，極板間的間距為0.8-1.4厘米。導電極板1的一端上開設有導電管孔11，兩根導電銅管9分別穿設於導電極板1兩側的導電管孔11中，兩根導電銅管9分別與電源裝置3的正極和負極相連。電源裝置3為脈衝電源，在導電極板1上施加脈衝電源，電流強度為1000安/平方米。通過脈衝電源進行連續性的正負極換相，一方面可大大提高用電效率，另一方面工程的安全性得到保證；導電極板1和不導電極板2上均開設有吊裝孔，其分別為不導電極板吊裝孔7和導電極板吊裝孔8，不導電極板2與導電極板1進行裝卸時可通過中間的吊裝孔裝卸。在該實施例中，參見圖3，導電極板1為梯形板，導電管孔11開設於導電極板1上較高的一側，吊裝孔開設於導電極板1的中間位置處，導電極板1截面上的銳角為75度，這一極板形狀以及與導電銅管9連線方式和吊裝方式減輕了操作丁人的勞動強度和減少了勞動時間。在較佳實施例中，箱體10的側面上裝設有與外部水源相連的一個以上反衝洗管4，一方面可在設備運行時通高壓水增加進水的攪拌，使其充分反應，提高處理效果；另一方面可在設備停機時通高壓水進行反衝洗，極板上的污垢被沖洗下來，以減少和避免結垢的發生。
工作原理：廢水從箱體10底部進水，通電後，水在極板間與極板分解的氫氧化物反應形成小絮體，從上部出水，污泥沉澱進入污泥斗6後排出；在進水期，反衝洗管4通入高壓水以45度斜角吹入電解槽5，起攪拌混合作用，在電解槽5停止工作期間，反衝洗管4通入高壓水以45度斜角吹入電解槽5，可以起到沖刷極板污垢的作用，從而減少極板結構的情況發生。
榮譽表彰
2016年12月7日，《用於處理重金屬廢水的電化學裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
