CN111268770A

CN111268770A - 一种电絮凝反应器

Info

Publication number: CN111268770A
Application number: CN202010245416.5A
Authority: CN
Inventors: 吴骏; 刘旭; 吕伯昇; 胡钟霆; 扶黛叶; 邬敏琪; 胡二丹
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2020-06-12

Abstract

本发明公开了一种电絮凝反应器，包括絮凝池，所述絮凝池内设有电絮凝装置，所述电絮凝装置包括超磁致伸缩驱动器及集成振动板，所述集成振动板上设有一组导杆，所述导杆上固定设置电极杆，所述超磁致伸缩驱动器的振动输出轴固定在所述集成振动板的中心，通过超磁致伸缩驱动器的连续高频振动带动固定在集成振动板上的导杆高频振动，使得与导杆相连的电极杆相应产生高频振动。本发明的有益效果是：将电极杆通过导杆与超磁致伸缩驱动器相连接，通过超磁致伸缩驱动器的连续高频振动，使得电极杆与废水产生在液固两相结合面的摩擦作用，减少了电极杆阳极的浓差极化现象。

Description

一种电絮凝反应器

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，具体涉及一种电絮凝反应器。

背景技术

近年来，电絮凝技术凭借其设备简单、操作便捷、节能环保，易与其它水处理工艺衔接等优势，得到业界广泛关注并逐渐在各种水处理场景下得到应用。电絮凝通过外加电场作用下，以铁、铝等可溶性金属作为牺牲性阳极，与电解产生的羟基反应生成羟基金属络合物以及氢氧化物等，对水中的污染物进行吸附、卷集、网捕、电性中和等一系列反应，进而实现对水中污染物的去除。然而，电絮凝反应技术中仍存在一个亟待解决的问题，即电极钝化。在电絮凝过程中，阳电极表面产生了高浓度的金属阳离子，随后金属阳离子进一步生成羟基金属氧化物絮体在电极表面黏附形成钝化膜，隔离了阳电极与溶液，很大程度上阻碍了金属阳极的继续溶出，严重影响了电絮凝反应的进行。针对该问题，研究者开展了大量的研究工作。例如：

专利号为：201810518123.2，名称为：一种电絮凝处理难生物降解工业废水的装置，该专利在反应过程中使得废水一直处于湍流状态以改善钝化效应，但是其呈圆柱状排列的阳极旋转产生的高能耗以及其与阴极的距离要求限制了该工艺设备的尺寸，进而无法在规模化的生产中得到应用。

专利号为：201721202578.0，名称为：一种电絮凝法处理高浓度有机废水装置，该专利通过除垢器上的上、下刀片将电解板的阴、阳极板上的钝化膜刮除。这种设计对装置的制作工艺要求较高，且随着阳极板的消解，除垢器的刀片与极板脱离，无法继续起到除钝化膜的效果。

专利号为：200910083685.X，名称为：一种脉冲电絮凝-MBR处理制药废水的方法与装置，该专利通过交变脉冲电流通电，不断重复进行“供电-断电-供电”的电解过程。这种电絮凝技术是在金属阳离子大量积累于阳电极表面时，通过“断电”停止阳离子进一步积累，以减缓浓差极化现象。同时这种“断电”造成的高空占比反过来也影响了电絮凝的反应效率。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了结构简单，运行稳定的一种电絮凝反应器。

本发明的技术方案如下：

一种电絮凝反应器，包括絮凝池，其特征在于，所述絮凝池内设有电絮凝装置，所述电絮凝装置包括超磁致伸缩驱动器及集成振动板，所述集成振动板上设有一组导杆，所述导杆上固定设置电极杆，所述超磁致伸缩驱动器的振动输出轴固定在所述集成振动板的中心，通过超磁致伸缩驱动器的连续高频振动带动固定在集成振动板上的导杆高频振动，使得与导杆相连的电极杆相应产生高频振动。

所述的电絮凝反应器，其特征在于，还包括盖板及设置在盖板上的支架，所述盖板上设置有导向孔，所述导杆穿过导向孔后其上端与集成振动板固定，所述超磁致伸缩驱动器固定设置在所述支架上。

所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述电絮凝装置还包括反应器电源及超磁致伸缩驱动控制器，所述超磁致伸缩驱动器及超磁致伸缩驱动控制器分别与反应器电源电路连接。

所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述絮凝池一侧池壁设有进水管，另一侧池壁设有出水管，所述絮凝池底部设有曝气管，所述絮凝池内部设有整流板，所述整流板设置在曝气管上方且位于电极杆的下方位置处。

所述絮凝池底部设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机及搅拌桨叶，所述搅拌电机的输出轴从絮凝池外底部向上穿入到所述絮凝池内部，在穿过整流板的中心孔后与搅拌桨叶相连。

所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述电极杆采用铁基材料。

所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述导杆内设有导线孔，所述电极杆的导线从电极杆与导杆连接处向上穿过导线孔引出并连接至所述反应器电源上。

所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述导杆的导线孔上端从导杆侧面开口，导线从导杆上端侧面引出。

所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述曝气管设置有若干出气口。

本发明的有益效果是：

1）将电极杆通过导杆与超磁致伸缩驱动器相连接，通过超磁致伸缩驱动器的连续高频振动，使得电极杆与废水产生在液固两相结合面的摩擦作用，减少了电极杆阳极的浓差极化现象，同时抑制了沉淀在电极表面附着而造成的电极钝化。

2）反应器底部安装有曝气管，压缩空气通过整流板分布后达到均匀，保证了气、液、固三相充分接触，不仅促进了电极溶出的Fe²⁺的氧化沉淀，而且使得混凝池内废水呈现湍流状态，进一步减缓固体悬浮物在电极表面黏附，从而保持电极表面无钝化层包裹，这种防钝化的原理无二次污染，简单可靠，易于实现。

3）反应器底部设置有搅拌装置，通过搅拌一方面使得产生的絮凝沉淀跟溶液均匀充分接触，另一方面减少了沉淀团聚导致的有效接触面积减小，提高吸附效果。

附图说明

图1为本发明的整体内部结构示意图；

图中：1-絮凝池，2-盖板，3-支架，4-集成振动板，5-超磁致伸缩驱动器，6-导杆，7-电极杆，8-整流板，9-曝气管，10-进水管，11-出水管，12-搅拌电机，13-搅拌桨叶，601-导线孔。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种电絮凝反应器，包括絮凝池1、盖板2、支架3、集成振动板4、超磁致伸缩驱动器5、导杆6、电极杆7、整流板8、曝气管9、进水管10、出水管11、搅拌电机12及搅拌桨叶13；

进水管10与出水管11安装在所述絮凝池1的池壁两侧，盖板2设置在上絮凝池1的顶部，盖板2设置有多个导向孔，每个所述导向孔中穿过有一根所述导杆6，所述导杆6内设置有导线孔601，所述导杆6的下端插接有一根所述电极杆7，本实施例中电极杆7采用铁基材料。所述导杆6的导线孔601上端从导杆6侧面开口，因此电极杆7的导线从导杆上端侧面引出，提高排线的空间利用。每根所述导杆6的上端共同固定在所述集成振动板4上，所述支架3固定在所述盖板2上，所述超磁致伸缩驱动器5固定在所述支架3上，且所述超磁致伸缩驱动器的振动输出轴固定在所述集成振动板4的中心；所述曝气管9设置在所述絮凝池1的底部，所述曝气管9设置有若干出气口，所述整流板8设置在所述曝气管9的上方且位于所述电极杆7的下方；所述整流板8设置有中心孔，所述絮凝池外底部设置有搅拌电机12，搅拌电机12的输出轴从絮凝池1外底部向上穿入到所述絮凝池1内部，在穿过整流板的中心孔后与所述搅拌桨叶13相连。；所述反应器还包括反应器电源（图中未示出）和超磁致伸缩驱动控制器（图中未示出），所述电极杆7的导线从电极杆与导杆6连接处向上穿过所述导杆的导线孔601引出并连接至所述反应器电源上，超磁致伸缩驱动器、超磁致伸缩驱动控制器依次通过导线连接至所述反应器电源上，所述反应器电源还与所述搅拌电机12引出的导线连接。

本发明工作过程：

电絮凝反应器在工作过程中，反应器电源向超磁致伸缩驱动控制器输入交流电流，经过超磁致伸缩驱动控制器变频后形成10 KHz以上的连续高频电流，超磁致伸缩驱动器接收连续高频电流后产生相应频率的振动，从而依次带动集成振动板、导杆和电极杆作连续高频振动，废水从进水管流入絮凝池后，曝气管中的压缩空气通过整流板分布后达到均匀，不仅为电絮凝反应提供了反应所需的充足氧气，而且废水也因与空气剧烈混合流动形成湍流。在综合作用下，电极杆的外表面与废水之间呈现固液两相连续高频摩擦，阳极溶解的金属离子从阳极电极杆表面快速扩散，减缓了浓差极化现象。同时，电絮凝作业中形成的絮凝物、氧化物以及废水中的悬浮物杂质由于难以附着在高频振动的电极杆上，从而大大减缓了电极杆的钝化效应。

本发明提出了一种基于超磁致原理的物理方法用以解决电絮凝反应中电极钝化的问题。超磁致材料有转换率高、能量密度大、响应速度快的优点，通过磁化状态的改变，其长度和体积会发生较大变化。超磁致伸缩驱动器带动电极振动，使得与废水保持10 KHz以上的连续高频相对运动，大大改善了阳电极溶出的金属离子的浓差极化现象，同时抑制了絮凝物、沉淀以及杂质在电极表面的附着。延缓了电极的使用寿命，提高了阳极反应速率。该反应器具有简单稳定，易于规模化应用的优点，尤其适用于高浓度工业废水以及高浊度地下水的处理。

上述实施例为本发明较佳的实施例，倘若对本发明的这些修改和变型，属于本发明权利要求及等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种电絮凝反应器，包括絮凝池（1），其特征在于，所述絮凝池（1）内设有电絮凝装置，所述电絮凝装置包括超磁致伸缩驱动器（5）及集成振动板（4），所述集成振动板（4）上设有一组导杆（6），所述导杆（6）上固定设置电极杆（7），所述超磁致伸缩驱动器（5）的振动输出轴固定在所述集成振动板（4）的中心，通过超磁致伸缩驱动器（5）的连续高频振动带动固定在集成振动板（4）上的导杆（6）高频振动，使得与导杆（6）相连的电极杆（7）相应产生高频振动。

2.根据权利要求1所述的电絮凝反应器，其特征在于，还包括盖板（2）及设置在盖板（2）上的支架（3），所述盖板（2）上设置有导向孔，所述导杆（6）穿过导向孔后其上端与集成振动板（4）固定，所述超磁致伸缩驱动器（5）固定设置在所述支架（3）上。

3.根据权利要求1所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述电絮凝装置还包括反应器电源及超磁致伸缩驱动控制器，所述超磁致伸缩驱动器及超磁致伸缩驱动控制器分别与反应器电源电路连接。

4.根据权利要求书1所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述絮凝池（1）一侧池壁设有进水管（10），另一侧池壁设有出水管（11），所述絮凝池（1）底部设有曝气管（9），所述絮凝池（1）内部设有整流板（8），所述整流板（8）设置在曝气管（9）上方且位于电极杆（7）的下方位置处。

5.根据权利要求4所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述絮凝池（1）底部设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌电机（12）及搅拌桨叶（13），所述搅拌电机（12）的输出轴从絮凝池（1）外底部向上穿入到所述絮凝池（1）内部，在穿过整流板（8）的中心孔后与搅拌桨叶（13）相连。

6.根据权利要求1所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述电极杆（7）采用铁基材料。

7.根据权利要求3所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述导杆（6）内设有导线孔（601），所述电极杆（7）的导线从电极杆（7）与导杆（6）连接处向上穿过导线孔（601）引出并连接至所述反应器电源上。

8.根据权利要求4所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述导杆（6）的导线孔（601）上端从导杆（6）侧面开口，导线从导杆（6）上端侧面引出。

9.根据权利要求5所述的电絮凝反应器，其特征在于，所述曝气管（9）设置有若干出气口。