公布日：2024.02.06
申請日：2024.01.02
分類號：C02F1/467(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I
摘要
本申請涉及廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，改善了傳統(tǒng)并聯(lián)單極式電催化氧化裝置占用空間大，電纜配備要求過高的問題，公開了一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，包括絕緣的殼體，殼體內(nèi)部具有污水處理腔室，殼體上設(shè)置有進水口和出水口，污水處理腔室內(nèi)相對的兩個側(cè)壁分為A面板和B面板，A面板和B面板上均設(shè)置有平行布置的至少兩列電極板，不同列電極板之間存在間距，且每列中相鄰的兩個電極板之間也存在間距，A面板上的電極板與B面板上的電極板之間于陣列走向方向上交錯設(shè)置，且A面板位于陣列的兩個端部分別設(shè)置有單極式陰極電極板和單極式陽極電極板，本申請無需高要求的電纜即可實現(xiàn)功能，且節(jié)省占用空間。
權(quán)利要求書
1.一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：包括絕緣的殼體（1），所述殼體（1）內(nèi)部具有污水處理腔室，所述殼體（1）上設(shè)置有進水口（31）和出水口（32），所述污水處理腔室內(nèi)相對的兩個側(cè)壁分為A面板（2）和B面板（3），所述A面板（2）和所述B面板（3）上均設(shè)置有平行布置的至少兩列電極板，不同列所述電極板之間存在間距，且每列中相鄰的兩個電極板之間也存在間距，所述A面板（2）上的電極板與所述B面板（3）上的電極板之間于陣列走向方向上交錯設(shè)置，且所述A面板（2）位于陣列的兩個端部分別設(shè)置有單極式陰極電極板（21）和單極式陽極電極板（22）；每列所述電極板均為縱向復(fù)極式電極板（23），所述A面板（2）位于相鄰兩列所述縱向復(fù)極式電極板（23）的同一側(cè)設(shè)置有共用的一塊橫向復(fù)極式電極板（24）；所述單極式陰極電極板（21）以及所述單極式陽極電極板（22）均與相鄰的縱向復(fù)極式電極板（23）之間存在第一間距，所述第一間距為1-5cm，位于同一列上的相鄰兩個所述縱向復(fù)極式電極板（23）之間存在第二間距，所述第二間距與所述第一間距大小一致，所述橫向復(fù)極式電極板（24）與相鄰的縱向復(fù)極式電極板（23）之間存在第三間距，所述第三間距同樣與所述第一間距大小一致；所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22）的尺寸一致，所述橫向復(fù)極式電極板（24）寬度=所述單極式陰極電極板（21）或所述單極式陽極電極板（22）的寬度，所述橫向復(fù)極式電極板（24）的長度=所述單極式陰極電極板（21）的長度+所述單極式陽極電極板（22）的長度+兩列所述電極板之間的間距；所述縱向復(fù)極式電極板（23）的長度=所述單極式陰極電極板（21）或所述單極式陽極電極板（22）的長度，所述縱向復(fù)極式電極板（23）的寬度=所述單極式陰極電極板（21）的寬度+所述單極式陽極電極板（22）的寬度+同一列中相鄰兩所述電極板間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22）均貫穿至所述殼體（1）外側(cè)，且所述殼體（1）上設(shè)置有接線盒（6）用于保護所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22），且所述接線盒（6）上連接有接線柱用于使所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22）與外部的直流電源相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22）與水直接接觸的一面涂敷金屬涂層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：所述電極板共有兩列，所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22）分別位于所述A面板（2）上兩列電極板的同一側(cè)，兩列所述電極板的另一側(cè)位置設(shè)置有共用的一塊橫向復(fù)極式電極板（24）。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：所述A面板（2）和所述B面板（3）的中部開設(shè)有反應(yīng)區(qū)（4），所述電極板設(shè)置在所述反應(yīng)區(qū)（4）內(nèi)，所述A面板（2）和所述B面板（3）的周側(cè)通過絕緣的橡膠圈（5）封閉形成所述殼體（1）。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：所述A面板（2）上的兩列所述縱向復(fù)極式電極板（23）分別位于所述單極式陽極電極板（22）與所述橫向復(fù)極式電極板（24）之間以及所述單極式陰極電極板（21）和所述橫向復(fù)極式電極板（24）之間，所述B面板（3）上的縱向復(fù)極式電極板（23）均勻排列在所述反應(yīng)區(qū)（4）內(nèi)；所述B面板（3）上最上一行的縱向復(fù)極式電極板（23）的上沿與所述A面板（2）上的所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22）的上沿相平齊，所述B面板（3）上最下一行的縱向復(fù)極式電極板（23）的下沿與所述A面板（2）上的所述橫向復(fù)極式電極板（24）的下沿相平齊，或所述B面板（3）上最上一行的縱向復(fù)極式電極板（23）的上沿與所述A面板（2）上的所述橫向復(fù)極式電極板（24）的上沿相平齊，所述B面板（3）上最下一行的縱向復(fù)極式電極板（23）的下沿與所述A面板（2）上的所述單極式陰極電極板（21）和所述單極式陽極電極板（22）的下沿相平齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：所述A面板（2）和所述B面板（3）上的兩列的所述電極板之間的間距一致，間距為1-10cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，其特征在于：所述進水口（31）位于所述反應(yīng)區(qū)（4）內(nèi)的下部位置，所述出水口（32）位于所述反應(yīng)區(qū)（4）的上部位置。
發(fā)明內(nèi)容
針對傳統(tǒng)并聯(lián)單極式電催化的短板，本發(fā)明采用一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，和傳統(tǒng)并聯(lián)單極式電催化氧化裝置內(nèi)部極板單獨并聯(lián)的連接方式不同，本發(fā)明采用一種串聯(lián)復(fù)極式的安裝方式，通過一種完全不同的排列方式和極板類型，實現(xiàn)倍增電壓、倍減電流，但不降低總功率的作用，進而實現(xiàn)整體電催化氧化設(shè)備的小型化和便利化，方便拓寬其工業(yè)化應(yīng)用場景。
本申請?zhí)峁┮环N串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，采用如下的技術(shù)方案：
一種串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，包括絕緣的殼體，所述殼體內(nèi)部具有污水處理腔室，所述殼體上設(shè)置有進水口和出水口，所述污水處理腔室內(nèi)相對的兩個側(cè)壁分為A面板和B面板，所述A面板和所述B面板上均設(shè)置有平行布置的至少兩列電極板，不同列所述電極板之間存在間距，且每列中相鄰的兩個電極板之間也存在間距，所述A面板上的電極板與所述B面板上的電極板之間于陣列走向方向上交錯設(shè)置，且所述A面板位于陣列的兩個端部分別設(shè)置有單極式陰極電極板和單極式陽極電極板；
每列所述電極板均為縱向復(fù)極式電極板，所述A面板位于相鄰兩列所述縱向復(fù)極式電極板的同一側(cè)設(shè)置有共用的一塊橫向復(fù)極式電極板；
所述單極式陰極電極板以及所述單極式陽極電極板均與相鄰的縱向復(fù)極式電極板之間存在第一間距，所述第一間距為1-5cm，位于同一列上的相鄰兩個所述縱向復(fù)極式電極板之間存在第二間距，所述第二間距與所述第一間距大小一致，所述橫向復(fù)極式電極板與相鄰的縱向復(fù)極式電極板之間存在第三間距，所述第三間距同樣與所述第一間距大小一致；
所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板的尺寸一致，所述橫向復(fù)極式電極板寬度=所述單極式陰極電極板或所述單極式陽極電極板的寬度，所述橫向復(fù)極式電極板的長度=所述單極式陰極電極板的長度+所述單極式陽極電極板的長度+兩列所述電極板之間的間距；
所述縱向復(fù)極式電極板的長度=所述單極式陰極電極板或所述單極式陽極電極板的長度，所述縱向復(fù)極式電極板的寬度=所述單極式陰極電極板的寬度+所述單極式陽極電極板的寬度+同一列中相鄰兩所述電極板間距。
通過采用上述技術(shù)方案，電子從單極式陰極電極板開始，然后通過水體進入到B面板上與單極式電極板對應(yīng)的電極板上，由于A面板上和B面板上的電極板交錯設(shè)置，此時電極板形成復(fù)極式電極，電極板會相當(dāng)于分成三個部分，一部分是與前一個電極板極性相對部分，中間是與間距相對的空白部分，下一部分是與第一部分相對的極性部分，因此電子會依次再從B面板上的電極板進入到A面板上相對的電極板上，最后從單極式陽極電極板流出，從而實現(xiàn)電極板整體的串聯(lián)。假設(shè)單組電極板間的槽電壓為U，單組電極板間的電流為I，一共有N組電極板，則傳統(tǒng)并聯(lián)單極式電催化的運行屬于電壓相同而電流相加的特點，因此運行電壓即為單組相鄰極板間的槽電壓U，而運行電流則為N×I，運行總功率W=U×N×I。而依照本發(fā)明所述的串聯(lián)復(fù)極式薄板刀片電催化污水處理裝置，因為其屬于串聯(lián)運行，電流相同而電壓相加，則總的運行電流=I，總的運行電壓=U×N，運行總功率W=U×N×I。可見兩者運行總功率相等，向水中釋放的電子總量也相等，但前者的運行電流卻是后者的N倍，其配備的電纜規(guī)格也會更大、熱能損耗更高，更不利于工業(yè)化大規(guī)模推廣；
第一間距為1-5cm這個范圍內(nèi)，能夠使相鄰的兩個電極板之間的距離不過長，也不會兩個電極板距離過近而互相影響；能夠保持兩列電極板的一致性，提高電極板的利用率。
可選的，所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板均貫穿至所述殼體外側(cè)，且所述殼體上設(shè)置有接線盒用于保護所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板，且所述接線盒上連接有接線柱用于使所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板與外部的直流電源相連。
通過采用上述技術(shù)方案，能夠方便直流電源從殼體外部接入，同時保證了整體的防水以及絕緣性。
可選的，所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板與水直接接觸的一面涂敷金屬涂層。
通過采用上述技術(shù)方案，金屬涂層能夠保護電極板不被腐蝕，但是不影響電子的傳輸。
可選的，所述電極板共有兩列，所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板分別位于所述A面板上兩列電極板的同一側(cè)，兩列所述電極板的另一側(cè)位置設(shè)置有共用的一塊橫向復(fù)極式電極板。
通過采用上述技術(shù)方案，設(shè)置有兩列的電極板，電子會先從一列的電極板上縱向依次經(jīng)過，然后到了橫向復(fù)極式電極板上轉(zhuǎn)移至另一列上，然后再從該列的電極板上依次經(jīng)過。
可選的，所述A面板和所述B面板的中部開設(shè)有反應(yīng)區(qū)，所述電極板設(shè)置在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述A面板和所述B面板的周側(cè)通過絕緣的橡膠圈封閉形成所述殼體。
通過采用上述技術(shù)方案，如此能夠方便殼體整體的制作，便于污水處理裝置整體的生產(chǎn)。
可選的，兩列所述電極板均為縱向復(fù)極式電極板，其中所述A面板上的兩列縱向復(fù)極式電極板分別位于所述單極式陽極電極板與所述橫向復(fù)極式電極板之間以及所述單極式陰極電極板和所述橫向復(fù)極式電極板之間，所述B面板上的縱向復(fù)極式電極板均勻排列在所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)；
所述B面板上最上一行的縱向復(fù)極式電極板的上沿與所述A面板上的所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板的上沿相平齊，所述B面板上最下一行的縱向復(fù)極式電極板的下沿與所述A面板上的所述橫向復(fù)極式電極板的下沿相平齊，
或所述B面板上最上一行的縱向復(fù)極式電極板的上沿與所述A面板上的所述橫向復(fù)極式電極板的上沿相平齊，所述B面板上最下一行的縱向復(fù)極式電極板的下沿與所述A面板上的所述單極式陰極電極板和所述單極式陽極電極板的下沿相平齊。
通過采用上述技術(shù)方案，能夠保持兩列電極板的一致性，提高電極板的利用率。
可選的，所述A面板和所述B面板上的兩列的所述電極板之間的間距一致，間距為1-10cm。
通過采用上述技術(shù)方案，在1-10cm這個范圍內(nèi)，能夠使兩列電極板之間的距離不過長，也不會兩列電極板距離過近而互相影響。
可選的，所述進水口位于所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的下部位置，所述出水口位于所述反應(yīng)區(qū)的上部位置。
通過采用上述技術(shù)方案，下進水上出水的方式能夠保證污水具有足夠的反應(yīng)時間和距離，同時可以保證反應(yīng)區(qū)內(nèi)始終充滿水體。
綜上所述，本申請包括以下至少一種有益效果：
1.本申請與并列單極式電催化的運行相比運行總功率相等，向水中釋放的電子總量也相等，但前者的運行電流卻是后者的N倍，其配備的電纜規(guī)格也會更大、熱能損耗更高，更不利于工業(yè)化大規(guī)模推廣；
2.本申請的污水處理裝置由于厚度更薄導(dǎo)致其體積更小，更加有利于節(jié)約占地面積。
（發(fā)明人：許昌相;汪艷;許天琦;景剛;陳興偉;范秀麗）
