[发明专利]一种深度处理含氟废水的三维电凝聚装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理废水的电化学反应器，特别是涉及一种深度处理含氟废水的三维电凝聚装置。

背景技术

区域水源含氟量大于1.0mg/L就能造成地方性氟中毒。我国有将近1.2亿人生活在高氟地区，目前在我国氟受害者多达几千万人。除少数地区自然因素外，造成高氟污染的主要原因是大量高氟工业废水的排放。因此，国家对含氟废水的排放已制定了严格的排放标准（国家一级排放标准：含氟量< 10mg/L）。目前含氟废水的处理主要采用化学沉淀法和吸附法。化学沉淀法一般用于处理高浓度的含氟废水；吸附法主要用于水量较小的饮用水的深度处理。但是采用这两种方法进行水处理很难达到现行的国家标准，而且运行费用非常高，除氟效率低，技术上有很多问题难以突破。采用电化学设备进行水处理已有悠久的历史。传统的电化学设备通常为二维电凝聚水处理装置，是采用二维平板电极在直流电场的作用下，利用可溶性阳极向溶液中溶出金属离子，金属离子经过水解、聚合形成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，这些产物吸附能力很强，起到凝聚、吸附等作用，以去除水中有害物质。但是传统的二维平板电极面体比较小，单位槽体处理量小，电流效率低（尤其是在电导率低时），因而在实际使用中难以有突破性地进展。CN 101514040A提供了一种三维电极反应器及其在难降解有机废水处理中的应用，其中三维电极反应器由槽体、电阴极、电阳极、粒子中间电极、隔膜板和直流电源构成；电阴极和电阳极均由高纯石墨制成，分别置于槽体两边，并分别与直流电源的负极和正极连接；隔膜板位于槽体内靠近电阴极一侧；粒子电极填充于槽体内电阴极和隔膜板之间；电阳极下方有进水口，电阴极上方有出水口，隔膜板上布满1mm的微孔；粒子电极为活性炭颗粒。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述不足，提供一种深度处理废水的三维电凝聚装置，以增加电解槽的面体比，增大物质的传质速度，提高电流效率和单位时空产率。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括设在电解槽里的阳极、阴极和中间电极；所述阴极和阳极分别与直流电源的负极和正极连接，其特征在于，所述阴极和阳极均为圆柱形且同心安装在圆柱形电解槽的外园和中心；所述中间电极为颗粒型可溶性金属并装填在阳极与阴极之间；在阳极与中间电极之间及中间电极与阴极之间设有隔膜。

所述阴极与中间电极之间装有自动转动的清洗刷；以去除阴极上的污垢，确保电解槽的导电性能。

所述自动转动的清洗刷是通过安装在圆柱形阴极桶上端盖的电机和减速机及与之连接的转动轴和连接横杆驱动清洗刷慢速旋转。

进一步，所述颗粒型可溶性金属是粒度为4～6毫米的铁和铝的混合颗粒；铁和铝的重量比为1：1～5。优选1:3。所述铁和铝的颗粒；它们在电场的作用下溶出金属离子并形成氢氧化物，在直流电场的作用下以紧密吸附氟离子。

进一步，所述隔膜为PTF网孔隔膜，具有较高的流体通过率和耐腐蚀的特点。

进一步，所述阳极为不溶性钛铱阳极，所述阴极为Cr₁Ni₁₈Ti₉不锈钢阴极。

进一步，所述阴极通过设在圆柱形阴极桶下端一侧的阴极输入栓与电源负极连接。

进一步，所述阳极通过设在圆柱形阳极下端的阳极输入栓与电源正极连接。

本发明的阴极桶呈圆柱形，阴极桶内的水流方向与电子流方向垂直，具有极高的电化学性能。根据废水中的氟离子具有半径小、电负性强、极易被吸附的特点，在直流电场作用下，氟离子迅速向阳极迁移；而中间电极由阳极和阴极供给电流流到其粒子表面，引起电化学反应，使中间电极溶出金属离子并形成氢氧化物，紧密吸附氟离子，以达到去除的目的。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：

（1）阳极与阴极之间装填有颗粒型可溶性金属材料作为中间电极，这种带有颗粒型可溶性中间电极作为扩展阳极的电解槽为三维单极性电凝聚槽，大大增加了电解槽的面体比，使得单位槽体的处理量增大；且粒子间距小，进而增大了物质的传质速度，提高电流效率；其电流效率由原为80%提高到92%；也提高了单位时空产率；使同槽体积比处理量增大了60%。

（2）阳极、中间电极、阴极的极间装有PTF网孔隔膜，形成电势梯度电场，极间距离小，导电率高； 且PTF网孔隔膜具有微孔径和耐腐蚀的特点，使电解槽内形成梯度电场；

（3）中间电极与阴极之间装有自动旋转的清洗刷，能够及时去除阴极上的污垢，确保电解槽的导电性能。