一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置，该装置由三维电解槽、电极板、三维导电粒子、曝气管组成。其中三维电解槽为圆形或方形，电解槽底部均匀布置曝气管，曝气管上均布曝气头，曝气管与压缩空气管道连接；电极板形状为带有一定锥度的圆筒或方筒，采用正负电极交叉套筒的方式进行排列，电极板适当开孔，电极板通过导线与电源连接；三维导电粒子填充于极板间，在曝气作用下均匀悬浮于极板间。选矿废水中的COD在阳极被迅速氧化，重金属离子则在阴极还原为金属单质。该装置提高了有效电极面积，能够形成更加均匀稳定的电场，减小了短路电流，提高了处理效率，COD及重金属的去除效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置
本技术涉及一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置，属于环境保护领域。
技术介绍
选矿废水所含的污染物主要有固体悬浮物、持久性重金属离子、浮选药剂及油污等，这些废水不经治理直接排放，将会对厂区周边及下游地区的河流、土壤、农田、湿地等产生破坏性影响，并最终危害人类健康。因此，有效治理和循环利用选矿废水非常重要。目前，选矿废水处理的主要方法有物理法、物化法、生化法和化学法或者以上几种方法联合。其中，物理法是采用活性炭、粉煤灰等吸附材料或其改性材料对选矿废水中的重金属和选矿药剂进行吸附处理，但物理法普遍存在处理效率低，再生效率低等缺点；物化法是向选矿废水中投加碱化剂，调节废水至合适的pH值，再依次加入混凝剂、絮凝剂进行混凝沉淀反应，物化法能有效去除选矿废水中的重金属，但对有机物的去除效率较低，且产生大量废渣；生化法是利用生物分解选矿废水中的选矿药剂，但是选矿废水可生化性低，而且可能存在对生物有害的有机物，后期维护难度大；化学法是向选矿废水中投加氧化剂，如次氯酸钠、双氧水、臭氧、高锰酸钾、芬顿试剂等，利用氧化剂氧化废水中的有机物，化学法能有效去除废水中的有机物，但运行费用较高，对废水中的重金属无去除效果。三维电解是指在传统二维电解反应器的阴阳电极间填充粒状或碎屑状工作电极（也称粒子电极），通过阴阳极板间电场的复极化作用使填充粒子电极带电，使粒子工作电极之间形成许多小型的微电解槽并发生电化学反应，这样填充粒子电极构成了三维电极的第三极。相比传统二维电极，三维电极的有效电极面积和电解槽的面体比均大幅增加，提高了单位槽体的处理量。且因为填充粒子的加入缩短了反应物的迁移距离，增大了物质传质效果，提高了电流效率，从而处理效果明显提升。选矿废水中的COD在阳极被迅速氧化，重金属粒子则在阴极还原为金属单质，其去除效果好。三维电解法处理废水一般无需添加化学药剂，设备简单，易于实现连续操作，污泥产生量少，后处理简单，通常被称为“环境友好”的高级氧化技术。但目前三维电解装置均不同程度的存在短路电流大，电流效率低等问题。
技术实现思路
为了解决三维电解电流效率低的问题，本技术提供了一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置。本技术的技术方案为：一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置，包括三维电解槽、电极板、三维导电粒子、曝气管，所述三维电解槽的形状为方形或圆形；三维电解槽内设置电极板，所述的电极板包括阳极板和阴极板，若干阳极板和阴极板采用正负电极交叉套筒的方式进行排列，阳极板和阴极板之间的间隙填充三维导电粒子，三维电解槽底部设置曝气管。进一步地，三维电解槽宽高比为1.5～3.0:1。进一步地，电极板的形状为带锥度的圆筒或方筒，小头在下，锥度为0.5～2.0。进一步地，电极板开设板孔，开孔率优选5~20%。进一步地，所述的曝气管的管身上均匀布设曝气头，更利于向三维电解槽均匀输送空气。进一步地，还包括与曝气管连接的压缩空气进气管，压缩空气进气管连接空气压缩机。进一步地，还包括三维电解槽上端连接的溢流管和下端连接的排空管，排空管与曝气管垂直设置。进一步地，还包括连接于三维电解槽下部的进水管，进水管与与曝气管平行设置。本技术的有益效果在于：（1）本技术结构简单，抗冲击负荷能力强，用于垃圾渗滤液膜浓缩液再浓缩，效果非常好。（2）三维电解槽采用的高宽比大于1，这将使曝气产生的空气更快、更易溶于废水中，为电极反应产生·OH提供良好的基础。（3）电极板采用筒状的形式，使反应系统产生更加稳定的电场，三维导电粒子极化更加均匀，且反应面积更大，处理效率高。（4）筒状电极板带有一定锥度，形成下小上大的形状，在曝气条件下将会使得电极板下部气流及水流速度加快，从而使得三维导电粒子更易均匀悬浮于极板之间，极化效果好，且电极不易变向，电流效率高。（5）极板适度打孔从而使水质混合均匀，在曝气的条件下不会产生电解死角。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本技术的装置包括三维电解槽1、石墨阳极板2、铁板阴极板3、三维导电粒子4、曝气管道5、刚玉曝气头6、进水管7、压缩空气进气管8、溢流管9、排空管10组成；三维电解槽1内设置石墨阳极板2和铁板阴极板3，若干石墨阳极板2和铁板阴极板3采用正负电极交叉套筒的方式进行排列，石墨阳极板2和铁板阴极板3之间的间隙填充三维导电粒子4，三维电解槽1底部设置曝气管5，曝气管5的管身上均匀布设刚玉曝气头6，电极板的形状为带锥度的圆筒或方筒，小头在下，锥度为0.5～2.0，三维电解槽宽高比为1.5～3.0:1，电极板开设板孔，开孔率优选5~20%，三维电解槽1上端连接溢流管9，下端连接排空管10和进水管7，进水管7与与曝气管5平行设置，排空管10与曝气管5垂直设置，曝气管5连接压缩空气进气管8。压缩空气进气管8连接空气压缩机，溢流管9通过管道连接资源循环槽，资源循环槽通过循环泵和管道与压滤机连接，压滤机出水回流进入三维电解槽1处理，滤饼则经资源化后进行安全处置。选矿废水经进水管7自流进入三维电解槽1中，三维电解时，首先调整极板至合适间距，将适量三维导电粒子填充于极板之间，用硫酸或氢氧化钠调节废水的pH值，然后向水样中投加一定量的七水合硫酸亚铁作为催化剂，利用空气压缩机向反应系统提供适量空气，通过转子流量计控制曝气量以使粒子电极颗粒均匀悬浮于容器中。为了检验本技术装置的处理效果，下面结合具体工艺的案例进行具体说明。案例针对选矿废水实施，灰黑色，pH值通常在8.0～10.0之间，COD值在220～300mg/L之间，SS为535～1054，铅浓度在3.10～3.55mg/L，锌浓度在1.30～2.10mg/L，砷浓度在0.20～0.50mg/L。实施例1阳极板为石墨板，阴极板为铁板，极板间距为4.0cm，粒子电极为柱状活性炭，催化剂Fe2+浓度为0.50mmol/L，电解电压为20.0V，电流密度为80mA/cm2，曝气气水比为30:1，反应pH值为5.12，反应时间为30min。经滤纸过滤后取上清液检测废水指标：COD值32.67mg/L，SS为15，铅浓度0.22mg/L，锌浓度0.03mg/L，砷浓度0.12mg/L。实施例2阳极板为石墨板，阴极板为铁板，极板间距为2.0cm，粒子电极为柱状活性炭，催化剂Fe2+浓度为1.00mmol/L，电解电压为25.0V，电流密度为90mA/cm2，曝气气水比为40:1，反应pH值为5.05，反应时间为40min。经滤纸过滤后取上清液检测废水指标：COD值22.15mg/L，SS为15，铅浓度0.17mg/L，锌浓度0.02mg/L，砷浓度0.09mg/L。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置，包括三维电解槽、电极板、三维导电粒子、曝气管，其特征在于，所述三维电解槽的形状为方形或圆形；三维电解槽内设置电极板，所述的电极板包括阳极板和阴极板，若干阳极板和阴极板采用正负电极交叉套筒的方式进行排列，阳极板和阴极板之间的间隙填充三维导电粒子，三维电解槽底部设置曝气管；三维电解槽宽高比为1.5～3.0:1；电极板的形状为带锥度的圆筒或方筒，小头在下，锥度为0.5～2.0；电极板开设板孔，开孔率为5~20%。

【技术特征摘要】
1.一种同步去除选矿废水COD及重金属的三维电解装置，包括三维电解槽、电极板、三维导电粒子、曝气管，其特征在于，所述三维电解槽的形状为方形或圆形；三维电解槽内设置电极板，所述的电极板包括阳极板和阴极板，若干阳极板和阴极板采用正负电极交叉套筒的方式进行排列，阳极板和阴极板之间的间隙填充三维导电粒子，三维电解槽底部设置曝气管；三维电解槽宽高比为1.5～3.0:1；电极板的形状为带锥度的圆筒或方筒，小头在下，锥度为0.5～2.0；电极板开设板孔，开孔率为5~20%。2.根据权利要求1所述的同步去除选矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊丰，王靖，黄妍，曹靖，葛飞，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43