一種雙鋁電極電解除磷裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙鋁電極電解除磷裝置及其使用方法，其利用金屬離子去除污水中磷，屬于污水處理【技術領域】，所述雙鋁電極電解除磷裝置的陰極板、陽極板均采用鋁板制成，同時采用電極控制器周期性的改變陰極板、陽極板的電極，可減少鈍化膜的產生；電解時，陽極產生鋁離子，與污水中的氫氧根離子、磷酸根離子形成沉淀絮體，從而除去污水中的磷和部分有機物；所述雙鋁電極電解除磷裝置的使用方法采用陽極板工作1-150分鐘后，電極控制器控制電源轉換極性，陽極板變為陰極板再工作1-150分鐘，隨后電源停止供電30-3600秒，如此周期性循環，操作簡便；本發明結構簡單、操作簡便、無須加入化學藥劑、整個裝置占地面積小、產生的污泥量少。
【專利說明】—種雙鋁電極電解除磷裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電解除磷裝置的改進，特指一種操作簡便、費用低、不需要再投加化學試劑、系統占地面積小、產生的污泥量少，非常適合遠離城市管網的村莊、學校、工地的雙鋁電極電解除磷裝置。
【背景技術】
[0002]氮和磷是植物和微生物生長過程中所需的營養物質。但是，氮磷大量進入水體，不但會引起水體富營養化，還會產生大量的泡沫。水體富營養化常導致水生生態系統紊亂、水生生物種類減少、多樣性受到破壞。為了阻止水體富營養化的發生和惡化，我國在《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002》中規定:一級出水A類標準總磷不得超過0.5mg/L，B類標準不得超過I mg/L。因此，開展經濟有效的污水處理新工藝、新設備的研究與開發，研究一種適合我國國情的污水處理新工藝，將對我國國民經濟和社會發展及環境保護具有十分重要的意義，而且也必將有其巨大的應用范圍和市場。
[0003]目前，污水除磷方法通常有兩種:生物法和化學沉淀法及其聯合工藝。生物法除磷效率不夠穩定，無法滿足日益嚴格的污水排放標準。化學沉淀法被廣泛應用于各種污水處理工藝中，除磷效率相對較高，但是，該方法費用高并產生大量無用的化學污泥。
[0004]目前涉及除磷的專利大都為化學方法，存在流程復雜，運行成本高，污泥量大，及除磷效果較差等不足。涉及電解除磷方法的專利《電絮凝生物反應器去除污水中磷和有機物的裝置及方法》200810104396.9采用鐵片或鋁片為陽極，陰極為惰性電極，電極板間距1~3厘米。該發明采用鐵板做陽極，出水會因含有Fe3+而呈棕紅色，回水不能直接利用，需要進一步進行脫色處理。
[0005]電解除磷專利《一體化脫氮除磷電解裝置》201020540925.2采用網狀金屬合金電極對，電極間距1-1.5厘米。網狀金屬合金電極對由貴重金屬電極和鐵電極組成。當電解槽處于電解脫氮時，貴重金屬電極為陰極，鐵電極為陽極。系統運行時，需要加藥劑調節污水的導電率。該系統成本和運行費用高，不適用于小型污水處理單元。
[0006]為此，我們研發了一種操作簡便、費用低、不需要再投加化學試劑、系統占地面積小、產生的污泥量少，非常適合遠離城市管網的村莊、學校、工地的雙鋁電極電解除磷裝置。

【發明內容】

[0007]本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種操作簡便、費用低、不需要再投加化學試劑、系統占地面積小、產生的污泥量少，非常適合遠離城市管網的村莊、學校、工地的雙鋁電極電解除磷裝置及其使用方法。
[0008]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種雙鋁電極電解除磷裝置，包含電解池、金屬極板固定槽、金屬極板、電極控制器；所述金屬極板固定槽成對間隔地設置在電解池中；所述金屬極板，包含陰極板、陽極板；所述陽極板、陰極板分別由鋁板制成；所述陰極板、陽極板分別插入一金屬極板固定槽中；所述電極控制器的正極、負極分別通過導線與陽極板、陰極板相連；所述電極控制器可周期性地改變陽極板、陰極板的極性。
[0009]優選的，所述的雙鋁電極電解除磷裝置，還包含直流電源；所述電源為陰極板、陽極板提供電能；所述陰極板與陽極板之間的直流電壓保持在12V到96V。
[0010]優選的，所述電極控制器，包含第一繼電器、第二繼電器、端子；所述端子的I腳接DC24V+，端子的2腳接DC24V-;所述第一繼電器控制DC24V+的通斷；所述第二繼電器的I腳和2腳為公共端、3腳和5腳為常閉觸點，4腳和6腳為常開觸點；當第一繼電器閉合時，第二繼電器的I腳為DC24V+，第二繼電器2腳為DC24V-;此時保持第二繼電器的常閉觸點閉合，即第二繼電器的I腳和3腳接通，第二繼電器2腳和5腳接通，此時端子的4腳為DC24V+，端子的3腳為DC24V-;當需要改變極性時，控制第二繼電器的常閉觸點斷開，常開觸點閉合，即第二繼電器的I腳和4腳接通，第二繼電器2腳和6腳接通，此時端子的3腳為DC24V+，端子的4腳為DC24V-;即實現通過改變端子的3腳和4腳的輸出極性來改變電極極性。
[0011]優選的，所述陰極板、陽極板之間設置有金屬極板間距調節器；所述金屬極板間距調節器可調節陰極板與陽極板之間的距離；所述陰極板與陽極板之間的距離為4厘米到50厘米。
[0012]優選的，所述金屬極板固定槽的底部設置有混合驅動泵；所述混合驅動泵的出口連接有沖洗管路；所述沖洗管路至少有一部分設置在陰極板與陽極板之間；所述沖洗管路上均布有出水口 ；當混合驅動泵工作時，混合驅動泵驅動水流流入沖洗管路，并從出水口沖出，并擊打陰極板、陽極板。
[0013]上述雙鋁電極電解除磷裝置的使用方法，陽極板工作1-150分鐘后，隨后電源停止供電30- 3600秒，電極控制器控 制電源轉換極性，陽極板變為陰極板再工作1-150分鐘，如此周期性循環。
[0014]由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
本發明所述的雙鋁電極電解除磷裝置及其使用方法，可通過電極控制器來改變陽極板、陰極板的電極，即，當正常工作一段時間陽極上出現鈍化膜時，通過電極控制器改原陽極板為新陰極板、原陰極板為新陽極板，則原陽極上的鈍化膜會脫落，因而可有效減少金屬極板表面的鈍化膜的沉積，所述鈍化膜為一層固體吸附物(如磷酸鋁、氫氧化鋁、氧化鋁等)，減弱了陽極鈍化現象；同時陰極板、陽極板分別采用鋁板制成，在電解過程中，陽極釋放的Al3+會與溶液中以磷酸根形式存在的磷發生反應生成難溶性鋁鹽；另外，部分Al3+在一定的pH范圍內與溶液中的0H_反應生成難溶性的鋁的羥基化合物，從而達到除磷的作用，電解后的出水無色，無需脫色處理，因而成本低；同時陰極板、陽極板分別采用鋁板制成，制造成本低；本發明操作簡便、費用低、不需要再投加化學試劑、除磷效果好、系統占地面積小、產生的污泥量少、可長期自動化運行，非常適合遠離城市管網的村莊、學校、工地
坐寸ο
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明:
附圖1為本發明所述的雙鋁電極電解除磷裝置的示意圖；
附圖2為本發明所述的雙鋁電極電解除磷裝置的電極控制器的電路圖；其中:1、金屬極板固定槽；2、金屬極板；3、沖洗管路；4、混合驅動泵；5、金屬極板間距調節器。
[0016]【具體實施方式】
下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
附圖1、2為本發明所述的雙鋁電極電解除磷裝置，包含電解池(未標出)、金屬極板固定槽1、金屬極板2、電極控制器(未標出)；所述金屬極板固定槽I成對間隔地設置在電解池中；所述金屬極板2，包含陰極板、陽極板；所述陽極板、陰極板分別由鋁板制成；所述陰極板、陽極板分別插入一金屬極板固定槽I中；所述電極控制器的正極、負極分別通過導線與陽極板、陰極板相連；所述電極控制器可周期性地改變陽極板、陰極板的極性。
所述雙鋁電極電解除磷裝置，還包含直流電源；所述電源為陰極板、陽極板提供電能；所述陰極板與陽極板之間的直流電壓保持在12V到96V ;所述陰極板、陽極板之間設置有金屬極板間距調節器5 ;所述金屬極板間距調節器5可調節陰極板與陽極板之間的距離；所述陰極板與陽極板之間的距離為4厘米到50厘米；所述金屬極板固定槽I的底部設置有混合驅動泵4 ;所述混合驅動泵4的功率0.1Kff到1.5KW ;所述混合驅動泵4的出口連接有沖洗管路3 ;所述沖洗管路3至少有一部分設置在陰極板與陽極板之間；所述沖洗管路3上均布有出水口(未標出)；當混合驅動泵4工作時，混合驅動泵4驅動水流流入沖洗管路3，并從出水口沖出，并擊打陰極板、陽極板，以使金屬極板表面的固體吸附物脫落。
[0017]如附圖2所示，所述電極控制器，包含第一繼電器0_K7、第二繼電器0_K8、端子0UT4 ;所述端子0UT4的I腳接DC24V+，端子0UT4的2腳接DC24V-;所述第一繼電器0_Κ7控制DC24V+的通斷；所述第二繼電器0_Κ8的I腳和2腳為公共端、3腳和5腳為常閉觸點，4腳和6腳為常開觸點； 當第一繼電器0_Κ7閉合時，第二繼電器0_Κ8的I腳為DC24V+，第二繼電器0_Κ8的2腳為DC24V-;此時保持第二繼電器0_Κ8的常閉觸點閉合，即第二繼電器0_Κ8的I腳和3腳接通，第二繼電器0_Κ8的2腳和5腳接通，此時端子0UT4的4腳為DC24V+，端子0UT4的3腳為DC24V-;當需要改變極性時，控制第二繼電器0_Κ8的常閉觸點斷開，常開觸點閉合，即第二繼電器0_Κ8的I腳和4腳接通，第二繼電器0_Κ8的2腳和6腳接通，此時端子0UT4的3腳為DC24V+，端子0UT4的4腳為DC24V-；即實現通過改變端子0UT4的3腳和4腳的輸出極性來改變電極極性。
[0018]工作時，金屬電極板的電極安裝完畢并調節到合適的間距后，接通電源，0_Κ7閉合、0_Κ8的常閉觸點閉合(見附圖2)，正常工作1-150分鐘；隨后，電源停止供電0.5-60分鐘；接著，控制0_Κ8的常閉觸點斷開，常開觸點閉合。電解池中陽極板轉換為陰極板，陰極板變換為陽極板，電解裝置重新工作1-150分鐘；如此周期性循環。電解一段時間后，吸附于金屬電極板表面的固體物質如磷酸鋁、氫氧化鋁、氧化鋁等在極板正負極轉換后會脫落。由于污水的水量不穩定，電解池中的水量是變化的。工作時，可根據流入電解系統的污水量，可以隨時調整適宜的電解時間和電解周期，使電解除磷裝置在固定的時間段工作。
[0019]實驗一:系統進水的總磷濃度為1.4 mg/L,電解槽內污水體積約為0.6m3,污水停留時間約為53小時。在電解槽中平行布置一組面積為0.204m2的招極板,極板浸入面積為0.168m2，電解電壓為48V時，電流為5.4A。調節陰極板與陽極板之間的間距為10cm，每電解IOmin后,交換電極方向再電解IOmin,停止電解5min,如此循環。電解144min后,溶液總磷值降為0.3mg/L。達到國家城鎮污水處理廠排放標準一級A。[0020]實驗二:系統進水的總磷濃度為1.5 mg/L,電解槽內污水體積約為0.6m3，污水停留時間約為53小時。在電解槽中平行布置一組面積為0.204m2的招極板,極板浸入面積為
0.168m2，電解電壓為61.8V時，電流為6.8A。調節陰極板與陽極板之間的間距為10cm，每電解IOmin后，交換電極方向再電解lOmin，停止電解5min，如此循環。電解96min后，溶液總磷值降為0.2mg/L。達到國家城鎮污水處理廠排放標準一級A。
[0021]由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:
本發明所述的雙鋁電極電解除磷裝置，可通過電極控制器來改變陽極板、陰極板的電極，即，當正常工作一段時間陽極上出現鈍化膜時，通過電極控制器改原陽極板為新陰極板、原陰極板為新陽極板，則原陽極上的鈍化膜會脫落，因而可有效減少金屬極板表面的鈍化膜的沉積，鈍化膜為一層固體吸附物(如磷酸鋁、氫氧化鋁、氧化鋁等)，減弱了陽極鈍化現象；同時陰極板、陽極板分別采用鋁板制成，在電解過程中，陽極釋放的Al3+會與溶液中以磷酸根形式存在的磷發生反應生成難溶性鋁鹽；另外，部分Al3+在一定的pH范圍內與溶液中的OF反應生成難溶性的鋁的羥基化合物，從而達到除磷的作用，電解后的出水無色，無需脫色處理，因而成本低；同時陰極板、陽極板分別采用鋁板制成，制造成本低；本發明操作簡便、費用低、不需要再投加化學試劑、除磷效果好、系統占地面積小、產生的污泥量少、可長期自動化運行，非常適合遠離城市管網的村莊、學校、工地等。[0022]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并加以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍，凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種雙鋁電極電解除磷裝置，包含電解池、金屬極板固定槽、金屬極板、電極控制器；所述金屬極板固定槽成對間隔地設置在電解池中；所述金屬極板，包含陰極板、陽極板；其特征在于:所述陽極板、陰極板分別由鋁板制成；所述陰極板、陽極板分別插入一金屬極板固定槽中；所述電極控制器的正極、負極分別通過導線與陽極板、陰極板相連；所述電極控制器可周期性地改變陽極板、陰極板的極性。
2.根據權利要求1所述的雙鋁電極電解除磷裝置，其特征在于:還包含直流電源；所述電源為陰極板、陽極板提供電能；所述陰極板與陽極板之間的直流電壓保持在12V到96V。
3.根據權利要求2所述的雙鋁電極電解除磷裝置，其特征在于:所述電極控制器，包含第一繼電器、第二繼電器、端子；所述端子的I腳接DC24V+，端子的2腳接DC24V-;所述第一繼電器控制DC24V+的通斷；所述第二繼電器的I腳和2腳為公共端、3腳和5腳為常閉觸點，4腳和6腳為常開觸點；當第一繼電器閉合時，第二繼電器的I腳為DC24V+，第二繼電器2腳為DC24V-;此時保持第二繼電器的常閉觸點閉合，即第二繼電器的I腳和3腳接通，第二繼電器2腳和5腳接通，此時端子的4腳為DC24V+，端子的3腳為DC24V-;當需要改變極性時，控制第二繼電器的常閉觸點斷開，常開觸點閉合，即第二繼電器的I腳和4腳接通，第二繼電器2腳和6腳接通，此時端子的3腳為DC24V+，端子的4腳為DC24V-；即實現通過改變端子的3腳和4腳的輸出極性來改變電極極性。
4.根據權利要求3所述的雙鋁電極電解除磷裝置，其特征在于:所述陰極板、陽極板之間設置有金屬極板間距調節器；所述金屬極板間距調節器可調節陰極板與陽極板之間的距離；所述陰極板與陽極板之間的距離為4厘米到50厘米。
5.根據權利要求4所述的雙鋁電極電解除磷裝置，其特征在于:所述金屬極板固定槽的底部設置有混合驅動泵；所述混合驅動泵的出口連接有沖洗管路；所述沖洗管路至少有一部分設置在陰極板與陽極板之間；所述沖洗管路上均布有出水口 ；當混合驅動泵工作時，混合驅動泵驅動水流流入沖洗管路，并從出水口沖出，并擊打陰極板、陽極板。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的雙鋁電極電解除磷裝置的使用方法，其特征在于:陽極板工作1-150分鐘 后，隨后電源停止供電30- 3600秒，電極控制器控制電源轉換極性，陽極板變為陰極板再工作1-150分鐘，如此周期性循環。
【文檔編號】C02F1/461GK103613170SQ201310591321
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】高敏, 閻團周, 王黎明, 周紅衛 申請人:蘇州優德通力電氣有限公司