CN211999272U - 电化学混凝装置及电化学水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电化学混凝装置及电化学水处理系统，电化学混凝装置包括：混凝池；极板组件，设于混凝池内，包括由多个磁性极板并列组成的磁性极板组件、由多个无磁性极板并列组成的无磁性极板组件的一种或两种；极板更换单元，包括驱动组件、固定件以及滑动件；磁性极板通过磁性卡槽安装于滑动件上，无磁性极板通过机械卡槽安装于滑动件上。本实用新型能够在极板消耗完后快速安全更换极板，通过在极板中添加金属球，减少极板材料的消耗；通过电化学氧化消毒装置可对水体进行高效氧化和消毒，通过电化学过滤器可对混凝后的水进行强化深度处理。本实用新型能够用于电化学水混凝、氧化消毒和过滤处理，去除水中特定组分如硫化氢或氟离子等，适用多种水质处理。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理技术领域，具体地说，涉及一种用于处理饮用水、污水、污染水体的电化学混凝装置及电化学水处理系统。
背景技术
电化学水处理法是根据电化学原理，用可溶性金属作为电极，在电源作用下净化水质的一种水处理技术。阴极和阳极电化学反应过程包括混凝、电絮凝、电氧化、电还原及电气浮，对水中的悬浮物、胶体、溶解性物质均有良好的转化和去除作用。电化学法与混凝沉淀法比较，使用范围广，在较大的温度范围内，对水中的有机物、无机物具有强大的凝聚作用，可广泛的应用于污水、污染水体、饮用水的处理。
目前，电化学水处理过程中，存在大量消耗电极材料，使用成本高，自控程度低的问题，实际应用并不广泛。以10万吨水处理，吨水消耗阳极铁5g为例，每天消耗电极500kg，导致电极需频繁更换，费时费力，且更换极板时安全性差。
实用新型内容
本实用新型针对现有电化学水处理过程中存在的电极材料消耗大、电极更换频繁等上述问题，提供了一种极板更换安全、使用成本低、自控程度高的电化学混凝装置及电化学水处理系统，能够实现电化学水混凝、氧化消毒和过滤处理，也可用于去除水中特定组分如硫化氢或氟离子等。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种电化学混凝装置，包括：
混凝池；
极板组件，设于混凝池内，包括由多个磁性极板并列组成的磁性极板组件、由多个无磁性极板并列组成的无磁性极板组件的一种或两种极板组件；
极板更换单元，包括设于混凝池两端的驱动组件、与驱动组件连接的第一固定件以及与第一固定件滑动连接的第一滑动件；
磁性极板通过磁性卡槽安装于第一滑动件上，无磁性极板通过第一机械卡槽安装于第一滑动件上。
进一步的，还包括金属颗粒添加装置，所述金属颗粒添加装置设有多组下料管，每组下料管包括两个对称设置的下料管，两个下料管位于磁性极板或无磁性极板两侧，每个下料管上均设有至少两个颗粒出口。
优选的，所述驱动组件包括液压机构、安装于液压机构上的第一电机和安装于液压机构上的支架，第一电机的电机轴连接有第一齿轮，所述支架上设有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第一固定件与第二齿轮连接。
优选的，所述第一滑动件包括滑动部和设于滑动部底部两侧的爪部；所述滑动部上设有T型滑块和第二电机，T型滑块上设有与第二电机轴接的移动齿轮，所述爪部设有凸台，所述凸台分别与设于磁性卡槽侧面的第一凹槽以及设于第一机械卡槽侧面的第二凹槽相对应；所述第一固定件上设有与T型滑块相配合的T型滑道，所述T型滑道内设有与移动齿轮啮合的第一齿条；所述第一机械卡槽底部设有第三电机和第二齿条，第三电机轴接有第三齿轮，第三齿轮与第二齿条啮合。
优选的，所述无磁性极板四周设有绝缘筐，所述绝缘筐的宽边固定于所述混凝池内，所述绝缘筐的长边与安装于所述混凝池内的液压缸连接。
优选的，还包括第一吹气机构，所述吹气机构包括设于所述混凝池侧壁上的第一进气口和设于所述混凝池侧壁上的多个第一出气口，所述第一出气口与极板间隙对应。
进一步的，还包括控制装置，所述控制装置包括控制器以及分别与控制器连接的信号发射器、信号接收器和第一水质检测器，信号发射器、信号接收器和第一水质检测器均设置于混凝池内，信号发射器与信号接收器相对设置，分别位于每排极板组件两端的混凝池侧壁上；所述磁性卡槽、第一电机、第二电机、第三电机、液压机构、液压缸均与所述控制器电连接。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种电化学水处理系统，包括上面所述电化学混凝装置。
进一步的，还包括电化学氧化消毒装置，所述电化学氧化消毒装置包括：
氧化消毒池；
固定架，安装于氧化消毒池上部，其端部与氧化消毒池连接；
第二滑动件，与固定架滑动连接；
至少两组惰性极板，设于氧化消毒池内，通过第二机械卡槽与第二滑动件连接；
第二水质检测器，设于氧化消毒池内。
进一步的，还包括电化学过滤器，所述电化学过滤器包括过滤器本体、连接于过滤器本体顶部的进水管、连接于过滤器本体底部的出水管以及分别设于过滤器内部的石墨棒、布水板、集水板，所述布水板位于过滤器本体顶部，集水板位于过滤器本体底部，过滤器本体内的过滤介质采用铁屑、锌屑、铜屑中的一种或多种混合屑，或采用利用铁屑、肥煤和焦煤制成的铁炭焦。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
(1)本实用新型设有极板更换单元，当极板耗尽时，能够快速安全更换极板。由于电化学混凝处理使用的极板通常以铁质材料成本最低，因此，为了降低使用成本，磁性极板首选铁质，为了便于磁性极板的更换，采用磁性卡槽，使磁性极板更换更加安全方便。
(2)本实用新型设有颗粒添加装置，可以向极板内添加金属屑或由金属屑压制的金属球，金属球是由金属屑通过压球机压制成球形。当使用铁板或磁性材料作为电极时，可直接利用磁性极板的磁性吸附由铁屑压制成的金属球作为极板消耗材料，减小极板的消耗，可大幅度降低磁性极板成本，例如：废铁屑球仅为磁性极板成本的1/4。同时可以向极板间添加非磁性材料如铝球，利用绝缘筐使铝球挤压在无磁性极板表面充分接触导电，减小无磁性极板的消耗，可降低无磁性极板1/3的成本。根据不同水质，可以同时添加不同比例金属屑混合压制的合金球，用于除去水中特定组分，锌和铜的加入可有效去除水中硫化氢,铝的加入可去除水中氟离子或磷酸根。
(3)本实用新型采用不同极板，根据处理水质要求，自动采用不同极板，除常用的铁板和铝板外，还可采用锌板或铜板，可去除不同组分和离子，即可达到常规混凝效果，也可以去除特定成分如二价硫、氟离子、磷酸根离子等。
(4)本实用新型相邻极板间距可调、电压可调，混凝过程中，阴阳极可定时转换，达到极板同时消耗的目的，可以定期同时更换。
(5)本实用新型电化学氧化消毒装置可以利用水中存在的Cl-自氧化消毒。
(6)本实用新型还采用电化学过滤器，电化学过滤器可采用铁屑、锌屑、铜屑中的一种或多种混合屑作为过滤介质，也可采用由金属屑压制的金属球作为过滤介质，过滤介质也可采用利用铁屑、肥煤和焦煤制成的铁炭焦。对金属过滤介质施加一定电压，可对来水进行二次深度处理。
附图说明
图1-2为本实用新型实施例1所述电化学混凝装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例1所述极板更换单元的结构示意图；
图4为本实用新型实施例1所述驱动组件的结构示意图；
图5为本实用新型实施例1所述第一固定件的结构示意图；
图6-7为本实用新型实施例1所述第一滑动件的结构示意图；
图8为本实用新型实施例1所述磁性卡槽的结构示意图；
图9为本实用新型实施例1所述第一机械卡槽的结构示意图；
图10为本实用新型实施例1所述第一机械卡槽的局部结构示意图；
图11为本实用新型实施例1所述颗粒添加装置的局部结构图；
图12为本实用新型实施例1所述第一吹气机构的结构示意图；
图13为本实用新型实施例1所述控制原理图；
图14为本实用新型实施例2所述电化学水处理系统的结构框图；
图15-16为本实用新型实施例所述电化学氧化消毒装置的结构示意图；
图17为本实用新型实施例所述第二吹气机构的结构示意图；
图18为本实用新型实施例所述第二机械卡槽的结构示意图；
图19为本实用新型实施例3所述电化学水处理系统的结构框图；
图20为本实用新型实施例所述电化学过滤器的结构示意图；
图21为本实用新型实施例所述电化学过滤器的剖面结构示意图；
图22为本实用新型实施例4所述电化学水处理系统的结构框图。
图中，A、电化学混凝装置，A1、混凝池，A1-1、第一进水口，A1-2、第一出水口，A2、磁性极板，A3、无磁性极板，A4、颗粒添加装置，A4-1、第一颗粒出口，A4-2、第二颗粒出口，A4-3、第三颗粒出口，A5、第一固定件，A6、第一滑动件，A7、磁性卡槽，A7-1、卡槽外壳，A7-2、电磁铁，A7-3、顶盖，A8、第一机械卡槽，A8-1、第三电机，A8-2、第二齿条，A8-3、第三齿轮，A9、液压机构，A10、第一电机，A11、支架，A12、第一齿轮，A13、第二齿轮，A14、滑动部，A15、爪部，A16、T型滑块，A17、第二电机，A18、移动齿轮，A19、凸台，A20、第一凹槽，A21、T型滑道，A22、绝缘筐，A23、液压缸，A24、第一进气口，A25、第一出气口，A26、控制器，A27、信号发射器，A28、信号接收器，A29、第一水质检测器，A30、第一接线盒，B、电化学氧化消毒装置，B1、氧化消毒池，B1-1、第二进水口，B1-2、第二出水口，B2、固定架，B3、第二滑动件，B4、惰性极板，B5、第二机械卡槽，B6、第二水质检测器，B7、第二进气口，B8、第二出气口，B9、第二接线盒，B10、螺栓，B11、橡胶垫，C、电化学过滤器，C1、过滤器本体，C2、进水管，C3、出水管，C4、石墨棒，C4-1、石墨棒导线，C5、布水板，C6、集水板，C6-1、集水板导线，C7、反冲洗空气入口，C8、反冲洗进水口，C9、反冲洗出水口，C10、加料口。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1：参见图1至图3，本实施例提供了一种电化学混凝装置，包括：
混凝池A1，设有第一进水口A1-1和第一出水口A1-2；
两排极板组件，设于混凝池A1内；
极板组件包括由多个磁性极板A2并列组成的磁性极板组件和由多个无磁性极板A3并列组成的无磁性极板组件,无磁性极板组件与磁性极板组件并列；
两组极板更换单元，每组极板更换单元包括设于混凝池两端的驱动组件以及与驱动组件连接的第一固定件A5以及与第一固定件A5滑动连接的第一滑动件A6；
磁性极板A2通过磁性卡槽A7安装于第一滑动件A6上，无磁性极板A3通过第一机械卡槽A8安装于第一滑动件A6上。
在一具体实施方式中，为了减少极板的消耗，降低极板使用成本，本实施例上述电化学混凝装置还包括设于相邻两排极板组件之间的金属颗粒添加装置A4，所述金属颗粒添加装置A4设有多组下料管，每组下料管包括两个对称设置的下料管，每个下料管上均设有三个颗粒出口，分别为第一颗粒出口A4-1、第二颗粒出口A4-2、第三颗粒出口A4-3。具体地，每个磁性极板和每个无磁性极板的两侧均分布有一个下料管，需要说明的是，颗粒出口不限于设置3个，还可以是2个、4个、5个不等，具体根据实际需要设定。通过颗粒添加装置可以向极板内添加金属屑或由金属屑压制的金属球。金属球可由一种或多种金属屑混合制成，如由铁屑或铝屑压制成的铁球或铝球；铁屑和锌屑混合压制成的铁锌球；铁屑和铝屑混合压制成铁铝球；铁屑和铜屑混合压制成的铁铜球；铝屑和锌屑混合压制的铝锌球；铝屑和铜屑混合压制成的铝铜球；锌屑和铜屑混合压制成的锌铜球。为了增加金属球磁性，可以在金属球压制过程中添加少量磁铁颗粒，用于增加金属球磁性。
具体地，继续参见图1、图2，并参见图4，所述驱动组件包括液压机构A9、安装于液压机构A9上的第一电机A10和安装于液压机构A9上的支架A11，第一电机A10的电机轴连接有第一齿轮A12，所述支架A11上设有第二齿轮A13，第一齿轮A12与第二齿轮A13啮合，所述第一固定件A5与第二齿轮A13连接。
具体地，参见图6、图7，所述第一滑动件A6包括滑动部A14和设于滑动部A14底部两侧的爪部A15；所述滑动部A14上设有T型滑块A16和第二电机A17，T型滑块A16上设有与第二电机A17轴接的移动齿轮A18，所述爪部A15设有凸台A19，所述凸台A19分别与设于磁性卡槽A7侧面的第一凹槽A20以及设于第一机械卡槽A8侧面的第二凹槽相对应。参见图5，所述第一固定件A5上设有与T型滑块A16相配合的T型滑道A21，所述T型滑道A21内设有与移动齿轮A18啮合的第一齿条。
具体地，参见图8，所述磁性卡槽A7包括卡槽外壳A7-1、设有卡槽外壳A7-1内部的电磁铁A7-2以及设于电磁铁A7-2上部的顶盖A7-3，所述第一凹槽A20设于卡槽外壳A7-1两侧面。磁性卡槽A7通过第一凹槽A20与凸台A19配合安装于第一滑动件A6的爪部A15上。
具体地，参见图9、图10，所述第一机械卡槽A8底部设有第三电机A8-1和第二齿条A8-2，第三电机A8-1轴接有第三齿轮A8-3，第三齿轮A8-3与第二齿条A8-2啮合。无磁性极板通过第二齿条与第一机械卡槽连接。
具体地，继续参见图3，所述无磁性极板A3四周设有绝缘筐A22，所述绝缘筐的宽边固定于所述混凝池A1内，所述绝缘筐A22的长边与安装于所述混凝池A1内的液压缸A23连接。绝缘筐的宽边固定，长边可动，通过液压缸推动绝缘筐的长边移动，使通过颗粒添加装置添加的与极板材质相同或相似的颗粒(如铝屑或铝粉)或球状金属屑挤压在无磁性极板表面上参加反应，加快净化速度，同时减少极板的消耗。
在一具体实施方式中，为了加速混凝，本实施上述电化学混凝装置还包括第一吹气机构，继续参见图1、图2，并参见图12，所述第一吹气机构包括设于所述混凝池A1侧壁上的第一进气口A24和设于所述混凝池A1侧壁上的多个第一出气口A25，所述第一出气口A25与极板间隙对应。具体地，第一进气口和第一出气口设置于混凝池长边两侧壁上。通过第一吹气机构能够对混凝池中的水进行搅拌，并加速混凝。
在一具体实施方式中，参见图13，本实施上述电化学混凝装置还包括控制装置，所述控制装置包括控制器A26以及分别与控制器连接的信号发射器A27、信号接收器A28和第一水质检测器A29，信号发射器A27、信号接收器A28和第一水质检测器A29均设置于混凝池A1内壁上，信号发射器A27与信号接收器A28相对设置，分别位于每排极板组件两端的混凝池侧壁上，所述磁性卡槽A7、第一电机A10、第二电机A17、第三电机A8-1、液压机构A9、液压缸A23均通过设于混凝池A1外侧的第一接线盒A30与所述控制器A26电连接。通过第一水质检测器检测水中组分，将信息传产给控制器，控制器根据所含物质选择使用不同材质极板，以便针对性去除水中不同污染物，并可以通过控制极板的数量和通电电压的大小决定净化的速度。通过信号发射器和信号接收器检测极板是否消耗完毕。
需要说明的是，本实施例中所述极板组件不限于两排，极板更换单元不限于两组，可根据实际情况进行设定，且极板组件的排数与极板跟换单元组数相同，极板组件为多排时，相邻两排极板组件之间均设有颗粒添加装置。
具体地，继续参见图8，所述磁性极板做成篦子形状，既增加了相对接触面积，同时也可以容纳更多的金属些或金属颗粒。
本实施例上述电化学混凝装置工作时，通过控制极板沿T型滑道移动，缩小极板间距来加速净化，也可以增加极板数量。同时通过设置的颗粒添加装置向极板添加由金属屑压制的金属球，铁磁性金属能被能导磁的极板吸引并吸附在极板表面参加电解反应，无磁性颗粒由绝缘筐可动长边挤压在无磁性极板表面上参加反应，加快净化速度。还通过第一水质检测器检测水中组分，将信息传回至控制器，控制器根据所含物质选择使用不同材质极板，以便针对性去除水中不同污染物，当第一水质检测器检测水体合格后，将水通过出水口排出，进行下一步过滤或消毒工作。
本实施例上述电化学混凝装置自动更换极板的原理为：当极板消耗完后，控制电流会突然变小，控制器会自动报警，当其中一排极板组件一端的信号接收器接收到另一端信号发射器发出的信号时，说明极板消耗完毕，需要更换极板。此时，控制器控制这排极板组件两端的液压机构A9同步运动，将第一电机A10、支架A11、第一固定件A5、第一滑动件A6、磁性卡槽A7、第一机械卡槽A8和废极板抬到一定高度并稳定下来。然后控制器A26控制第一电机A10转动，驱动第一固定件A5转动，使废极板翻转，废极板的底部朝向混凝池长边侧壁方向，停止对磁性卡槽A7供电，并控制第一机械卡槽A8中的第三电机A8-1转动以收回第二齿条A8-2，废极板脱落回收。然后有机械手将新的极板放入卡槽中，恢复磁性卡槽A7供电，并控制第二齿条A8-2归位。控制器A26控制第一电机A10反向转动，到原位置时，控制液压结构A9下降，使极板回到混凝池内的工作位置。从而实现极板的自动更换。
需要说明的是，极板组件可以是仅包括由多个磁性极板A2并列组成的磁性极板组件，可以是仅包括由多个无磁性极板A3并列组成的无磁性极板组件，具体根据实际水处理需求进行选择。
实施例2：参见图14，本实施例提供了一种电化学水处理系统，包括实施例1所述电化学混凝装置A和电化学氧化消毒装置B，电化学混凝装置A的出水口通过管路与电化学氧化消毒装置B的进水口连通。经电化学混凝装置混凝后的水进入电化学氧化消毒装置进行氧化消毒，然后将处理后的水排出，进行沉淀过滤。上述电化学水处理系统还可以将电化学混凝装置A和电化学氧化消毒装置B的位置互换，将电化学氧化消毒装置B的出水口通过管路与电化学混凝装置A的进水口连通，先对水进行氧化消毒，再进行混凝处理，然后将处理后的水排出，进行沉淀过滤。电化学混凝装置A的结构组成及工作原理同实施例1，此处不再赘述，以下仅对电化学氧化消毒装置B的结构组成及工作原理进行详细说明。
具体地，参见图15、图16，所述电化学氧化消毒装置B包括：
氧化消毒池B1，设有第二进水口B1-1和第二出水口B1-2；
固定架B2，安装于氧化消毒池B1上部，其端部与氧化消毒池B1连接；
第二滑动件B3，与固定架B2滑动连接；
至少两组惰性极板B4，设于氧化消毒池B1内，通过第二机械卡槽B5与第二滑动件B3连接；
第二水质检测器B6，设于氧化消毒池B1内第二出水口B1-2处。
具体地，在本实施例具体实施方式中，为了便于水体流动，加速消毒，本实施上述电化学氧化消毒装置还包括第二吹气机构，继续参见图15、图16，并参见图17，所述第二吹气机构包括设于所述氧化消毒池B1侧壁上的第二进气口B7和设于所述氧化消毒池B1侧壁上的多个第二出气口B8，所述第二出气口B8与惰性极板B4之间的间隙对应。通过第二吹起机构使氧化消毒池中的水快速流动，加快消毒，提高消毒效率。
具体地，参见图18，惰性极板B4通过螺栓B10安装于第二机械卡槽B5上。此外，由于惰性极板易碎，为了保护惰性极板，在惰性极板B4与第二机械卡槽B5连接处设置橡胶垫B11，通过橡胶垫B11保护惰性极板。
本实施例中，固定架B2与实施例1中第一固定件A5的结构及工作原理相同，第二滑动件B3与实施例1中第一滑动件A6的结构及工作原理相同，具体参见实施例1中关于第一固定件A5和第一滑动件A6的有关描述，此处不再赘述。
具体地，惰性极板做成篦子形状，从而增大接触面积，加速消毒。
水体进入电化学氧化消毒装置中，通过第二水质检测器B6检测活性氯量，根据检测的活性氯量，调整惰性极板间距和电压参数，还可以调整极板数量，在阳极有活泼氧和碱性自由基等生成，对水中有机物具有一定氧化作用。同时也能利用水中存在的氯离子被激活成Cl2和ClO-等活性基团，进而起到消毒作用。消毒完成后，水从第二出水口排出，保证排出的水合格。
实施例3：参见图19，本实施例提供了一种电化学水处理系统，包括实施例1所述电化学混凝装置A和电化学过滤器C，所述电化学混凝装置A的出水口与电化学过滤器C的进水管通过管路连接。电化学混凝装置A的结构组成及工作原理同实施例1，此处不再赘述，以下仅对电化学过滤器C的结构组成及工作原理进行详细说明。
具体地，参见图20，所述电化学过滤器包括过滤器本体C1、连接于过滤器本体顶部的进水管C2、连接于过滤器本体底部的出水管C3以及分别设于过滤器内部的石墨棒C4、布水板C5、集水板C6，所述布水板C5位于过滤器本体C1顶部，集水板C6位于过滤器本体C1底部。其中，石墨棒C5通过石墨棒导线C4-1与外接电源连接，当加一定电压5-36v，以铁屑为例，电解会产生二价铁离子，过滤过程中二价铁离子与水中溶解氧生成三价铁离子，可用于去除水中溶解氧的目的，同时生成三价铁离子具有混凝作用，过滤后可再次降低水中COD，电解过程中不断溶出的铁离子可保持铁屑或铁球表面活性，防止生成过多的三氧化二铁在表面堆积。阴极产生的活泼氢也有利于保持过滤器内还原气氛。具体地，设置布水板C5有利水流均匀流动，过滤效果更好。
具体地，集水板C6设有绝缘滤层，绝缘滤层可采用石英砂或无烟煤，绝缘滤层上可添加一层金属屑或金属球，或者它们的混合屑，一般多采用铁屑或铁屑压成的铁球过滤，采用金属屑或金属球过滤即可用于去除水中溶解氧目的，也可用于水的强化混凝或去除其中特定离子成分，除铁屑外，也可采用铝、锌或铜屑，用以去除特定离子，铁、铝屑可去除水中磷酸根，用铝屑可除去水中氟离子；锌或铜屑可去除水中二价硫。
具体地，过滤器本体内的过滤介质采用铁屑、铝屑、锌屑、铜屑中的一种或多种混合屑。或采用利用铁屑、肥煤和焦煤制成的铁炭焦，所述铁炭焦为由粒度小于3mm的铁屑5-20份、粒度小于1mm的肥煤20-30份、粒度小于1mm的焦煤30-50份混合均匀后压实，在850-950℃隔绝空气下高温干馏2-4小时制作而成。由上述方法制作的铁炭焦进行过滤，铁炭焦具有良好的吸附性。
具体地，还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置包括设于出水管C3上的反冲洗空气入口C7、设于出水管C3上的反冲洗进水口C8以及设于进水管C2上的反冲洗出水口C9。
具体地，过滤器本体C1内涂有环氧树脂，用于防腐和电化学绝缘。
具体地，过滤器本体C1还设有加料口C10中，有利更换物料。
电化学过滤器工作原理：水从进水管C2进入过滤器本体C1内，从出水管C3流出；当需要二次混凝或电化学除氧时，石墨棒导线C4-1通电石墨棒C4，集水板C6作为阴极，让金属屑产生电化学反应。过滤介质可用石英砂、无烟煤等，电化学反应介质可先用铁、铝、锌或铜屑，以便去除水中不同组分，铁、铝、锌或铜屑可放在过滤介质上而。当电化学过滤器失效后，进行反冲洗，打开反冲洗空气入口C7，用于活动滤层，关闭反冲洗空气入口C7，从反冲洗进水口C8进水、反冲洗出水口C9出水。清洗完后，电化学过滤器可再次用于过滤。
实施例4：参见图21，本实施例提供了一种电化学水处理系统，包括实施例1所述电化学混凝装置A、电化学氧化消毒装置B和电化学过滤器C，所述电化学混凝装置A的出水口通过管路与电化学氧化消毒装置B的进水口连接，所述电化学氧化消毒装置B的出水口通过管路与电化学过滤器C的进水管连接。电化学混凝装置A的结构组成及工作原理同实施例1，此处不再赘述，以下仅对电化学氧化消毒装置B和电化学过滤器C的结构组成及工作原理进行详细说明。
具体地，参见图15、图16，所述电化学氧化消毒装置B包括：
氧化消毒池B1，设有第二进水口B1-1和第二出水口B1-2；
固定架B2，安装于氧化消毒池B1上部，其端部与氧化消毒池B1连接；
第二滑动件B3，与固定架B2滑动连接；
至少两组惰性极板B4，设于氧化消毒池B1内，通过第二机械卡槽B5与第二滑动件B3连接；
第二水质检测器B6，设于氧化消毒池B1内第二出水口B1-2处。
具体地，在本实施例具体实施方式中，为了便于水体流动，加速消毒，本实施上述电化学氧化消毒装置还包括第二吹气机构，继续参见图15、图16，并参见图17，所述第二吹气机构包括设于所述氧化消毒池B1侧壁上的第二进气口B7和设于所述氧化消毒池B1侧壁上的多个第二出气口B8，所述第二出气口B8与惰性极板B4之间的间隙对应。通过第二吹起机构使氧化消毒池中的水快速流动，加快消毒，提高消毒效率。
具体地，参见图18，惰性极板B4通过螺栓B10安装于第二机械卡槽B5上。此外，由于惰性极板易碎，为了保护惰性极板，在惰性极板B4与第二机械卡槽B5连接处设置橡胶垫B11，通过橡胶垫B11保护惰性极板。
本实施例中，固定架B2与实施例1中第一固定件A5的结构及工作原理相同，第二滑动件B3与实施例1中第一滑动件A6的结构及工作原理相同，具体参见实施例1中关于第一固定件A5和第一滑动件A6的有关描述，此处不再赘述。
具体地，惰性极板做成篦子形状，从而增大接触面积，加速消毒。
水体进入电化学氧化消毒装置中，通过第二水质检测器B6检测活性氯量，根据检测的活性氯量，调整惰性极板间距和电压参数，还可以调整极板数量，在阳极有活泼氧和碱性自由基等生成，对水中有机物具有一定氧化作用。同时也能利用水中存在的氯离子被激活成Cl2和ClO-等活性基团，进而起到消毒作用。消毒完成后，水从第二出水口排出，保证排出的水合格。
具体地，参见图20，所述电化学过滤器包括过滤器本体C1、连接于过滤器本体顶部的进水管C2、连接于过滤器本体底部的出水管C3以及分别设于过滤器内部的石墨棒C4、布水板C5、集水板C6，所述布水板C5位于过滤器本体顶部，集水板C6位于过滤器本体C1底部。其中，石墨棒C4通过石墨棒导线C4-1与外部电源连接，当加一定电压5-36v，以铁屑为例，电解会产生二价铁离子，过滤过程中二价铁离子与水中溶解氧生成三价铁离子，生成三价铁离子具有混凝作用，过滤后再次降低水中COD，电解过程中不断溶出的铁离子可保持铁屑或铁球表面活性，防止生成过多的三氧化二铁在表面堆积，不利于水中溶解氧与铁屑内铁反应。阴极产生的活泼氢也有利于保持过滤器内还原气氛。集水板C6通过集水板导线C6-1与外部电源连接。具体地，设置布水板C5有利水流均匀流动，过滤效果更好。
具体地，集水板C6设有绝缘滤层，绝缘滤层可采用石英砂或无烟煤，绝缘滤层上可添加一层金属屑或金属球，或者它们的混合制成的合金球，一般多采用铁屑或铁屑压成的铁球过滤，即可用于电化学混凝，也可利用金属与水中溶解氧生成氧化物达到除氧目的，除铁屑外，也可采用铁、铝、锌或铜屑，用以去除特定离子，铁、铝屑可去除水中磷酸根，用铝屑可除去水中氟离子；锌或铜屑可去除水中二价硫。
具体地，还包括反冲洗装置，所述反冲洗装置包括设于出水管C3上的反冲洗空气入口C7、设于出水管C3上的反冲洗进水口C8以及设于进水管C2上的反冲洗出水口C9。
具体地，过滤器本体C1内涂有环氧树脂，用于防腐和电化学绝缘。
具体地，过滤器本体C1还设有加料口C10中，有利更换物料。
电化学过滤器工作原理：水从进水管C2进入过滤器本体C1内，从出水管C3流出；当需要二次混凝或电化学除氧时，石墨棒导线C4-1通电石墨棒C4，集水板C6作为阴极，让金属屑产生电化学反应。过滤介质可用石英砂、无烟煤等，电化学反应介质可先用铁、铝、锌或铜屑，以便去除水中不同组分，铁、铝、锌或铜屑可放在过滤介质上而。当电化学过滤器失效后，进行反冲洗，打开反冲洗空气入口C7，用于活动滤层，关闭反冲洗空气入口C7，从反冲洗进水口C8进水、反冲洗出水口C9出水。清洗完后，电化学过滤器可再次用于过滤。
上述实施例所述电化学水处理系统中，
本实用新型选用含油废水、印染废水、钻井废水、电镀废水、矿井水、黑臭水体作为试验对象，采用上述实施例所述电化学水处理系统对其进行处理，对水中不同污染物具有良好处理效果。
实验1：某含油废水，其CODcr为120mg/L，并含有硫化物3.57mg/L。
先进入电化学氧化消毒装置，阳极和阴极均采用石墨作为电极，通过30-50分钟，电压5-24伏，由于含油废水中含有大量氯化钠，阳极产生的活泼氯和氧具有氧化作用，阴极产生的活泼氢均有强还原作用，有利于水中溶解的有机物失稳，有利于后续混凝过程。电化学混凝装置中用铝作电极，由颗粒添加装置加入金属球，由铝屑和铜屑按重量比5:1混合，再由压球机压成球形，用于混凝和脱硫化氢，电极通电1-3小时，电压15-24伏，极板间距5-15cm，每20分钟倒换一次阳极和阴极，先用无烟煤作为过滤介质的过滤器过滤，用以除水中油分，由于无烟煤成本低，过滤失效后更换成新的无烟煤，含油无烟煤用于生产型煤。然后再用具有电化学功能的电化学过滤器，电化学过滤器的滤层采用石英砂，石英砂滤层上可添加一层铁屑，铁屑层保持电压10-20v，过滤后CODcr含量降至15mg/L，硫化氢0.05mg/L，溶解氧0.9mg/L，在电化学过滤器出口中加入L型抗坏血酸，使水中L型抗坏血酸浓度控制在5mg/L，保持水的还原性，用于深度除氧，处理后可用于油田回注水。
实验2：某印染废水，CODcr含量为220mg/L，S2-含量15.6mg/L。
在实验中，电化学混凝装置的电极用铁板、锌板和铜板作为电极，铁电极、锌电极和铜电极数量比是10:2:1，铜板安装在出水口附近，通电0.5-1小时，每10分钟倒换一次阳极和阴极，控制电压15-24伏，极板间距5-20cm，阳极产生的铁离子具有强烈的絮凝作用，有利于废水中有机物的脱稳，阴极产生的活泼氢也具有强还原性作用，可还原印染废水中有机物，改变存在形态，锌电极产生的锌离子与S2-生成硫化锌沉淀，出水口附近铜板电离产生的铜离子与S2-生成硫化铜沉淀，采用石英砂过滤后COD含量降至46mg/L，S2-含量降至0.9mg/L，过滤后的印染废水再用石墨作阳极和阴极的电化学氧化消毒装置进行电解，电解30-50分钟，由于印染废水中含有大量氯化钠，在阳极产生氯气和活泼氧，具有氧化分解和消毒作用，提高排水质量。
实验3：某印染废水，CODcr含量为220mg/L，S2-含量15.6mg/L。
在实验中，电化学混凝装置的电极采用铝板，再由颗粒添加装置加入由铝屑、锌屑和铜按重量比10:2:1混合，再由压球机压成球形的金属球。通电0.5-1小时，每10分钟倒换一次阳极和阴极，控制电压15-24伏，极板间距10-20cm，阳极产生的铝离子具有强烈的絮凝作用，有利于废水中有机物的脱稳，阴极产生的活泼氢也具有强还原性作用，可还原印染废水中有机物，改变存在形态，锌和铜分别产生的锌离子和铜离子与S2-生成硫化锌和硫化铜沉淀，采用石英砂过滤后COD含量降至52mg/L，S2-含量降至1.3mg/L，过滤后的印染废水再用石墨作阳极和阴极的电化学氧化消毒装置进行电解，电解30-50分钟，电压15-30v，极板间距5-10cm,由于印染废水中含有大量氯化钠，在阳极产生氯气和活泼氧，具有氧化分解和消毒作用，提高排水质量。
实验4：某钻井废水，其CODcr含量1598mg/L，硫化物S2-含量7.3mg/L。
电化学混凝装置采用铁作为电极，由颗粒添加装置加入由铁屑和锌屑按重量比3:1混合，由压球机压成球形。电极电压控制在10-24伏，极板间距10-15cm，通电时间过1-2小时，每10分钟倒换一次阳极和阴极，再由石英砂过滤，CODcr含量降至65mg/L，硫化物含量降至0.12mg/L，过滤后的钻井废水再用阳极和阴极均采用石墨作为电极的电化学氧化消毒装置进行电解，通过30-50分钟，电压20-24伏，由于钻井废水中含有大量氯化钠，阳极产生氧化消毒作用，从而提高出水质量。
实验5：某矿井水，氟离子1.17mg/L，呈酸性，含硫化物0.95mg/L，CODcr45.3mg/L，超过饮用水标准并有异味，先用碳酸钠或碳酸钾中和到pH值7左右。
电化学混凝装置的电极用铝板作为电极，铝电极添加由废铝屑和锌屑混合压成球形，铝屑和锌屑重量比例4:1压制成球形，电压10-25V，极板间距5-10cm，每15分钟倒换一次阳极和阴极，电解时间0.5-1小时，铝离子与氟离子产生沉淀，锌离子与硫化氢发生沉淀反应。再用石英砂过滤，氟离子含量降至0.92mg/L，硫化氢降至0.01mg/L。电化学氧化消毒装置的阳极和阴极均采用石墨作为电极，通过1-2小时，电压20-30伏，阳极产生的活泼氯和氧具有消毒作用，从而提高出水质量。
实验6：某污染水体，CODcr含量59.4mg/L，S2-含量0.12mg/L。
电化学混凝装置用铁作电极，添加由铁屑、锌屑和铜屑按重量比20:2:1由压球机压成的混合金属球。通过30-60分钟，电压10-30V，极板间距10-30cm，然后再用具有电化学功能的电化学过滤器进行过滤，电化学过滤器的滤层可采用石英砂，石英砂滤层上添加一层铁屑，铁屑层保持电压10-20v，过滤后CODcr降至12mg/L，硫化物未检出。
上述实施例用来解释本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种电化学混凝装置，其特征在于，包括：
混凝池(A1)；
极板组件，设于混凝池(A1)内，包括由多个磁性极板(A2)并列组成的磁性极板组件、由多个无磁性极板(A3)并列组成的无磁性极板组件的一种或两种极板组件；
极板更换单元，包括设于混凝池两端的驱动组件、与驱动组件连接的第一固定件(A5)以及与第一固定件(A5)滑动连接的第一滑动件(A6)；
磁性极板(A2)通过磁性卡槽(A7)安装于第一滑动件(A6)上，无磁性极板(A3)通过第一机械卡槽(A8)安装于第一滑动件(A6)上。
2.如权利要求1所述的电化学混凝装置，其特征在于，还包括金属颗粒添加装置(A4)，所述金属颗粒添加装置(A4)设有多组下料管，每组下料管包括两个对称设置的下料管，两个下料管位于磁性极板或无磁性极板两侧，每个下料管上均设有至少两个颗粒出口。
3.如权利要求1或2所述的电化学混凝装置，其特征在于，所述驱动组件包括液压机构(A9)、安装于液压机构(A9)上的第一电机(A10)和安装于液压机构(A9)上的支架(A11)，第一电机(A10)的电机轴连接有第一齿轮(A12)，所述支架(A11)上设有第二齿轮(A13)，第一齿轮(A12)与第二齿轮(A13)啮合，所述第一固定件(A5)与第二齿轮(A13)连接。
4.如权利要求3所述的电化学混凝装置，其特征在于，所述第一滑动件(A6)包括滑动部(A14)和设于滑动部(A14)底部两侧的爪部(A15)；所述滑动部(A14)上设有T型滑块(A16)和第二电机(A17)，T型滑块(A16)上设有与第二电机(A17)轴接的移动齿轮(A18)，所述爪部(A15)设有凸台(A19)，所述凸台(A19)分别与设于磁性卡槽(A7)侧面的第一凹槽(A20)以及设于第一机械卡槽(A8)侧面的第二凹槽相对应；所述第一固定件(A5)上设有与T型滑块(A16)相配合的T型滑道(A21)，所述T型滑道(A21)内设有与移动齿轮(A18)啮合的第一齿条；所述第一机械卡槽(A8)底部设有第三电机(A8-1)和第二齿条(A8-2)，第三电机(A8-1)轴接有第三齿轮(A8-3)，第三齿轮(A8-3)与第二齿条(A8-2)啮合。
5.如权利要求4所述的电化学混凝装置，其特征在于，所述无磁性极板(A3)四周设有绝缘筐(A22)，所述绝缘筐的宽边固定于所述混凝池(A1)内，所述绝缘筐(A22)的长边与安装于所述混凝池(A1)内的液压缸(A23)连接。
6.如权利要求4所述的电化学混凝装置，其特征在于，还包括吹气机构，所述吹气机构包括设于所述混凝池(A1)侧壁上的第一进气口(A24)和设于所述混凝池(A1)侧壁上的多个第一出气口(A25)，所述第一出气口(A25)与极板间隙对应。
7.如权利要求6所述的电化学混凝装置，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置包括控制器(A26)以及分别与控制器连接的信号发射器(A27)、信号接收器(A28)和第一水质检测器(A29)，信号发射器(A27)、信号接收器(A28)和第一水质检测器(A29)均设置于混凝池(A1)内，信号发射器(A27)与信号接收器(A28)相对设置，分别位于每排极板组件两端的混凝池侧壁上；所述磁性卡槽(A7)、第一电机(A10)、第二电机(A17)、第三电机(A8-1)、液压机构(A9)、液压缸(A23)均与所述控制器(A26)电连接。
8.一种电化学水处理系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述电化学混凝装置(A)。
9.如权利要求8所述的电化学水处理系统，其特征在于，还包括采用石墨电极的电化学氧化消毒装置(B)，所述电化学氧化消毒装置(B)包括：
氧化消毒池(B1)；
固定架(B2)，安装于氧化消毒池(B1)上部，其端部与氧化消毒池(B1)连接；
第二滑动件(B3)，与固定架(B2)滑动连接；
惰性极板(B4)，设于氧化消毒池(B1)内，通过第二机械卡槽(B5)与第二滑动件(B3)连接；
第二水质检测器(B6)，设于氧化消毒池(B1)内。
10.如权利要求8或9所述的电化学水处理系统，其特征在于，还包括电化学过滤器(C)，所述电化学过滤器包括过滤器本体(C1)、连接于过滤器本体顶部的进水管(C2)、连接于过滤器本体底部的出水管(C3)以及分别设于过滤器内部的石墨棒(C4)、布水板(C5)、集水板(C6)，所述布水板(C5)位于过滤器本体顶部，集水板(C6)位于过滤器本体底部。
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