[发明专利]一种异位絮凝电絮凝装置和异位电絮凝方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理设备和处理工艺领域。

背景技术

絮凝法是处理废水的常见方法。常规的化学絮凝法是向废水中加入各种絮凝剂，例如聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸氯化铝铁等，这些絮凝剂中的铁离子或铝离子均容易水解生成氢氧化铁或氢氧化铝，并且随着其量的增多而发生絮凝沉淀，在絮凝沉淀过程中，通过吸附和卷扫作用，将废水中的颗粒状物质和一些可吸附物质转移到絮凝物中，起到净化废水的作用。但化学絮凝法往往向废水中引入其它阴离子，例如氯离子或硫酸根离子，这些额外引入的离子，最后也需要除去，带来了后续处理的麻烦。

近年来，为了避免化学絮凝法的上述缺陷，开发了电絮凝法。其原理是将铁、铝或铁铝合金作为电解池的阳极并浸没在废水中，通过阳极氧化作用释放Fe²⁺和/或Al³⁺，Fe²⁺又很容易被氧化成Fe³⁺，它们进而水解成相应的氢氧化物,发生絮凝沉淀。其除了铁离子或铝离子的来源不同外，基本原理和过程与化学絮凝法相同。

电絮凝法处理废水时，常面临具体操作上的困难。一个困难是，在絮凝过程中，废水中的胶体物质或有机粘稠物质或絮凝体容易作为淤泥沉积在电极表面上，阻止了亚铁离子和/或铝离子从极板上的进一步溶出。另一个困难是，工业上为了提高电絮凝效率，常常在一个絮凝槽内并排使用数十到数百个电极板，同时溶出Fe²⁺和/或Al³⁺，Fe²⁺又很容易被氧化成Fe³⁺，这些金属阳离子进一步水解而发生絮凝，由于电絮凝过程发生在电絮凝反应器内部，大量的絮凝沉降物很容易会淤积在密密麻麻的电极板之间，造成操作过程中断，不得不进行清理。为解决上述问题，通常采用机械法和超声法对极板表面进行清理，但这样的清理很费时费力，且要么对电极表面造成伤害，要么需要安装额外的超声设备，增加成本。

电絮凝装置内部电絮凝作用外，还发生一定程度的电氧化作用。电化学氧化法的作用机理主要是通过电极材料的作用产生超氧自由基(·O2)、H₂O₂、羟基自由基(·OH)等活性基团来氧化水体中的有机物。该方法只发生在水中,且不需另加催化剂,避免了二次污染。由于其可控制性强,无选择性,条件温和等优点,所以对于难生化降解的有机物有比较好的处理效果。但是，在实际应用中常常遭遇两个问题：一个是极板钝化问题，废水中的胶体物质或有机粘稠物质或絮凝沉淀物容易作为淤泥沉积在阴极和阳极上，糊住了阴极和阳极，如果不定期清理，会严重影响电极板与废水的接触，降低电极效率。另一个是浓差极化的问题，即，电极板产生的超氧自由基(·O2)、H₂O₂、羟基自由基(·OH)等活性基团，通常只能在距离电极板表面数毫米范围内起作用，而此距离范围之外废水主体中含有的有机物其实是无法接触到这些活性基团的，因此也难以被氧化，除非它们通过扩散作用迁移到电极板附近数毫米范围之内。极板钝化问题和浓差极化问题都导致电氧化效率下降。

本发明创新性地开发出一种异位絮凝电絮凝器和异位电絮凝方法，能够解决上述现实问题。

发明内容

本发明的第一方面提供一种异位絮凝电絮凝装置，其包括槽体、位于所述槽体内部的至少一对电极板，该至少一对电极板分别连接电源的正极和负极，其中至少连接电源正极的电极板的材质为铁、铝或铁铝合金，其中所述异位絮凝电絮凝装置还具有气体通入管。

本发明中，所述电极板可以是实心的电极板，也可以是中空电极板。

在本发明的优选实施方案中，所述电极板为中空电极板，该中空电极板上具有与其内部空腔连通的气体入口，该中空电极板的每个侧壁上均具有若干个壁孔，壁孔为水平孔或倾斜孔。

在本发明的优选实施方案中，多对所述中空电极板彼此间隔一定距离并排布置，且相邻中空电极板的侧壁上的壁孔彼此相错地布置。

在本发明的优选实施方案中，所述气体通入管设置在槽体上。当使用所述中空电极板时，也可以以所述气体入口作为所述气体通入管。

本发明的第二方面提供一种异位电絮凝方法，该方法使用异位絮凝电絮凝装置来实施，该异位絮凝电絮凝包括槽体、位于所述槽体内部的至少一对电极板，该至少一对电极板分别连接电源的正极和负极，其中至少连接电源正极的电极板的材质为铁、铝或铁铝合金，其中所述异位絮凝电絮凝装置还具有气体通入管；操作过程中，经由该气体通入管向待处理废水中通入酸性气体，所述酸性气体选自二氧化碳、二氧化硫或燃烧尾气。