一种电催化净化污水的装置的制作方法

1.本实用新型涉及环境保护技术领域，特别涉及一种电催化净化污水的装置。


背景技术：

2.常用的污水处理方法有物化法、生化法、高级氧化法等，其中生化法是目前的主流。随着我国经济的快速发展，城镇周边兴建了大量的工厂、养殖场，农村地区的水污染问题也越来越严重，而这些地区产生的污水大多数是无法排入到污水收集管网内进行集中处理的。一般都是就近建设小型的分散式污水处理场站，而采用生化法的小型污水处理场站因为系统容量小，工艺简化，所以存在抗冲击负荷能力差、除磷效果差、运行成本高、生化反应系统难以处理工业污水和高浓度养殖污水等问题。
3.电催化法处理污水的技术起始于20世纪40年代，作为一种环境友好技术，与其他工艺相比，电催化法有诸多优势。但由于能耗高，导致成本高等原因，发展缓慢。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种电催化净化污水的装置，结构简单，运行工艺灵活，可控制性强、易于自动化。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种电催化净化污水的装置，包括：电极板、直流电源、电解填料和承载箱体；
7.所述电极板包括：正极板和负极板；所述正极板与所述直流电源的正极输出端相连，所述负极板与所述直流电源的负极输出端相连；所述正极板和所述负极板在所述承载箱体内沿液体流动方向交替间隔安装；
8.所述电解填料设置于相邻的所述正极板和所述负极板之间。
9.优选的，所述正极板和所述负极板分别开设有过水孔；
10.相邻所述正极板和所述负极板的过水孔错开设置。
11.优选的，相邻所述正极板和所述负极板的过水孔分别位于沿水平方向的两侧。
12.优选的，所述过水孔的数量为多列，且相邻两列所述过水孔的高度均不同。
13.优选的，所述承载箱体的内壁用于固定所述电极板的卡槽。
14.优选的，所述正极板为金属极板，和/或所述负极板为石墨极板。
15.优选的，所述电解填料成串状设置于相邻的所述正极板和所述负极板之间。
16.优选的，所述电解填料为铁碳填料。
17.优选的，所述承载箱体的材料为有机玻璃、塑料或钢板。
18.优选的，所述承载箱体还设置有沉淀区，所述沉淀区位于所述电极板的下游；
19.所述沉淀区溢流连接于所述承载箱体的出水口。
20.从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的电催化净化污水的装置，该装置结构简单、可控制性强，在处理污水的过程中不需要添加氧化剂，能量效率高，反应条件温和，兼具絮凝沉淀作用。该装置工艺设计灵活，可独立构成污水处理单元，也可与其他水处
理工艺串联运行，还可耦合、集成到一体化处理设备中去，解决现有小型生化法处理设备存在的抗冲击负荷能力差、除磷效果差、运行成本高、生化反应系统难以处理有毒有害的工业污水和高浓度养殖污水等问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型实施例提供的电催化净化污水的装置的正视结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的电催化净化污水的装置的俯视结构示意图；
24.图3为本实用新型实施例提供的电催化净化污水的装置的剖面结构示意图；
25.图4为本实用新型实施例提供的电极板的结构示意图。
26.其中，10为电极板，11为正极板，12为负极板，13为过气孔；
27.20为直流电源，21为负极输出端，22为正极输出端；
28.30为电解填料；
29.40为承载箱体，41为出水口。
具体实施方式
30.本实用新型公开一种电催化净化污水的装置，由金属电极板、石墨电极板、直流电源、铁碳填料、承载箱体等组成，箱体可由有机玻璃、塑料、钢板等制作而成，电极板和铁碳填料安装于箱体内。直流电源的正极输出端通过电缆线与金属电极板相连，负极输出端通过电缆线与石墨电极板相连，铁碳填料成串状安置于电极板之间，直流电源输出的电压、电流可调节，以适应不同水质、水量等运行工况。
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.本实用新型实施例提供的电催化净化污水的装置，包括：电极板10、直流电源20、电解填料30和承载箱体40；其结构可以参照图1和图2所示；
33.其中，电极板10包括：正极板11和负极板12；正极板11与直流电源20的正极输出端22相连，负极板12与直流电源20的负极输出端21相连；正极板11和负极板12在承载箱体40内沿液体流动方向交替间隔安装；
34.电解填料30设置于相邻的正极板11和负极板12之间。
35.从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的电催化净化污水的装置，污水从前端进入装置内部，顺着电极板流动，与电极板10和电解填料30充分接触，在电催化的条件下，反应体系中产生多种强氧化性物质和金属离子，强氧化性物质与水体中的污染物发生快速氧化反应，金属离子形成电絮凝，加速沉淀，从而将污染物分解和沉淀去除。经过充分的电催化反应净化之后，从后端排出。
36.作为优选，正极板11和负极板12分别开设有过水孔13；其结构可以参照图3和图4所示；
37.相邻正极板11和负极板12的过水孔13错开设置，使得水体顺着电极板10形成环形流动，延长接触时间，提高氧化反应效果。
38.具体的，相邻正极板11和负极板12的过水孔13分别位于沿水平方向的两侧，使过水孔位13于液体流动方向的左右两侧。
39.进一步的，过水孔13的数量为多列，且相邻两列过水孔13的高度均不同。如此设置，可促进液体在流动过程中的充分混合。
40.在本实施例中，承载箱体40的内壁用于固定电极板10的卡槽。如图3和图4所示，电极板10的侧边设有过水孔13，相邻的两片电极板10反向安装，从而实现上述错开结构，另外可拆卸结构便于维护。
41.作为优选，正极板11为金属极板，金属电极材料具有良好的导电性、催化活性，在电催化的条件下，反应体系中产生多种强氧化性物质和金属离子；
42.和/或负极板12为石墨极板。
43.进一步的，电解填料30成串状设置于相邻的正极板11和负极板12之间，以缩短填充材料的间距，从而增大物质的传质速度，提高电流效率从而有效的提高有机物的降解效率。其结构可以参照图1和图2所示。进一步的，多个串状的电解填料30构成片状，与电极板10形状匹配。
44.具体的，电解填料30为铁碳填料。铁碳填料由铁或其他金属与碳高温烧结而成，在极板电场的作用下，其自身会产生电位差，从而形成无数个微电池系统，阳极产生的fe
2
具有较强的还原能力，可使有机物发生断链、开环等作用。fe
2
氧化成fe
3
，fe
2
和fe
3
都是良好的絮凝剂，对微小颗粒及有机高分子具有很强的吸附-凝聚作用。
45.承载箱体40可由多种材料制成，制作及安装简便，如有机玻璃、塑料或钢板等。
46.在本实施例中，承载箱体40还设置有沉淀区，该沉淀区位于电极板10的下游；其结构可以参照图1和图2所示，污水从前端进入装置内部，经过电极板10和电解填料30所在的电催化区，溢流进入沉淀区；
47.沉淀区溢流连接于承载箱体40的出水口41。
48.下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
49.电催化净化污水的装置由金属极板、石墨极板、直流电源、铁碳填料、承载的箱体等组成。金属电极材料具有良好的导电性、催化活性，在电催化的条件下，反应体系中产生多种强氧化性物质和金属离子，强氧化性物质与水体中的污染物发生快速氧化反应，金属离子形成电絮凝，加速沉淀，从而将污染物分解和沉淀去除。
50.直流电源输出电压、电流可调，为运行工艺增加灵活性，有短路、过热、过压、过载等多重保护，安全可靠。
51.铁碳填料由铁或其他金属与碳高温烧结而成，在极板电场的作用下，其自身会产生电位差，从而形成无数个微电池系统，阳极产生的fe
2
具有较强的还原能力，可使有机物发生断链、开环等作用。fe
2
氧化成fe
3
，fe
2
和fe
3
都是良好的絮凝剂，对微小颗粒及有机高分子具有很强的吸附-凝聚作用。
52.本实用新型提供的一种电催化净化污水的装置，结构简单，运行工艺灵活，可控制
性强、易于自动化。生化法难以处理的工业造纸污水、电镀污水、酸性污水、养殖污水等，本实用新型均有较好的处理效果。
53.与现有的电化学法处理设备相比，本实用新型的装置具有更高的面体比，且因填充材料间距小而增大物质的传质速度，提高电流效率从而有效的提高有机物的降解效率。设备相对简单、紧凑，占地面积小，填料长时间不需要再生处理，操作费用低，易于控制，便于实现工业化。运行使用时无需添加化学药剂，后处理简单，没有或很少产生二次污染。
54.如图1-图4所示，一种电催化净化污水的装置由金属电极板、石墨电极板、直流电源、铁碳填料、承载箱体组成，承载箱体的内部安装金属电极板、石墨电极板和铁碳填料，箱体内壁上设有卡槽便于固定电极板。电极板的侧边设有过水孔，相邻的两片电极板反向安装，使过水孔位于不同的两侧，水体顺着电极板形成环形流动。
55.污水从前端进入装置内部，顺着电极板流动，与电极板和铁碳填料充分接触，在电催化的条件下，反应体系中产生多种强氧化性物质和金属离子，强氧化性物质与水体中的污染物发生快速氧化反应，金属离子形成电絮凝，加速沉淀，从而将污染物分解和沉淀去除。经过充分的电催化反应净化之后，从后端溢流排出。
56.综上所述，本实用新型拟保护的创新点：
57.1、金属极板、石墨极板和铁碳填料的结合应用，在空间分布上将三者合理组合。
58.2、设备结构简单，工艺设计灵活，可单独使用，也可与其他设备并行使用或集成至其他污水处理设备的内部。
59.3、运行工艺灵活，可根据不同的水质、水量，调整电源输出电压、输出功率等，做到高效节能。
60.4、设备承载箱体可由多种材料制成，制作及安装简便。
61.5、可根据不同类型的来水水质，如生活污水、工业污水、养殖污水等，选用不同的极板材料。
62.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
63.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。