雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及廢棄物處理及資源化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，增加了市政污水的處理量，相應(yīng)的污泥產(chǎn)量也隨之增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，90年代末英國和美國的污泥產(chǎn)量平均每年增長5% -10%，而我國每年的脫水城市污泥產(chǎn)量達(dá)3000萬噸以上。部分工業(yè)廢水的匯入與城市污水中金屬離子的富集沉淀，造成污泥中含有較多的重金屬，在污泥的后續(xù)處置和利用過程中會(huì)引起二次污染，并且從資源回收利用角度來看，城市污泥中重金屬的開發(fā)潛力不容忽視。資料表明，我國城市污泥中Zn含量可達(dá)783.4-3096.3mg/kg(干重)，Cu可達(dá)131.2-394.5mg/kg(干重)，此外還有其它重金屬，如Cd、Cr、Hg、N1、Pb等，這些重金屬的存在不僅嚴(yán)重影響污泥的后續(xù)安全處置和利用，也造成了這些金屬資源的極大浪費(fèi)。因此對(duì)于城市污泥中重金屬去除和回收的研究具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。
[0003]國內(nèi)外學(xué)者就如何處理固廢中的重金屬做了廣泛的研究，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面:1)通過化學(xué)法來分離污泥中的重金屬；2)利用微生物法來吸附和降低污泥中重金屬的含量；3)利用植物的修復(fù)作用降解污泥中含有的重金屬；4)采用電化學(xué)方法去除污泥中的重金屬。由于電化學(xué)方法操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，不容易造成二次污染等諸多優(yōu)勢而備受關(guān)注，但傳統(tǒng)的電化學(xué)處理裝置要么將廢棄物放置于陰陽級(jí)之間，在陰極室與陽極室內(nèi)均加入電解液，無法充分利用電流效率；要么將廢棄物放置于陽極，但電極與污泥接觸不充分，導(dǎo)致電解效率低下。因此改進(jìn)處理裝置是電化學(xué)法去除并回收廢棄物中重金屬的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有處理裝置的不足，提出了一種雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置。
[0005]一種雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，包括電源、雙陽極電化學(xué)反應(yīng)器、陰極電極、陽極電極和離子交換膜；
[0006]所述雙陽極電化學(xué)反應(yīng)器整體分上下兩層，由外圓柱筒、中圓柱筒、內(nèi)圓柱筒、圓形下底板、圓形開口上底板和支架組成，且中圓柱筒、內(nèi)圓柱筒和圓形開口上底板可拆卸組裝，其中圓形開口的直徑與內(nèi)圓柱筒的內(nèi)徑相同；內(nèi)圓柱筒、中圓柱筒和圓形開口上底板位于上層，被外圓柱筒環(huán)繞包圍，通過支架支撐立于圓形下底板上，形成雙層結(jié)構(gòu)；三個(gè)圓柱筒底部均開放，中圓柱筒與內(nèi)圓柱筒同軸固定在圓形開口上底板上，外圓柱筒同軸固定在圓形下底板上；內(nèi)圓柱筒所圍區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)陽極室，外圓柱筒與中圓柱筒所構(gòu)成區(qū)域構(gòu)成另一個(gè)陽極室，兩個(gè)陽極室之間互通，上層內(nèi)圓柱筒、中圓柱筒及圓形開口上底板所構(gòu)成圓環(huán)形區(qū)域?yàn)殛帢O室，形成雙陽極一陰極結(jié)構(gòu)；所述的陰陽極室均設(shè)置有環(huán)形筒狀電極，環(huán)形筒狀電極包括兩個(gè)環(huán)形筒狀陽極電極和一個(gè)環(huán)形筒狀陰極電極，兩個(gè)環(huán)形筒狀陽極電極和一個(gè)環(huán)形筒狀陰極電極與電源連接，內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒表面開有多個(gè)對(duì)稱的弧形通孔，離子交換膜設(shè)置在內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒外表面；電化學(xué)反應(yīng)器陰極室資源回收管位于圓形開口上底板上，進(jìn)料管與出料管對(duì)稱位于外圓柱筒外側(cè)，分別設(shè)有閥門并與加壓栗相連接，所述的資源回收管上也設(shè)置有閥門。
[0007]所述電源為穩(wěn)壓直流電源；
[0008]所述的環(huán)形筒狀陰極電極為不銹鋼電極；
[0009]環(huán)形筒狀陽極電極為環(huán)形銥鉭鈦合金電極；
[0010]離子交換膜直接通過玻璃膠粘貼在內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒外表面。
[0011 ] 裝置使用過程中，離子交換膜可直接通過玻璃膠粘貼在內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒外表面，中圓柱筒、內(nèi)圓柱筒和圓形開口上底板可直接拆卸組裝，且兩個(gè)陽極室之間互通。也可根據(jù)實(shí)際需求，通過電極位置的變化將雙陽極一陰極電化學(xué)反應(yīng)器變成雙陰極一陽極電化學(xué)反應(yīng)器，且電極材質(zhì)可根據(jù)具體處理物質(zhì)進(jìn)行改變。
[0012]有益效果:雙環(huán)筒陽極的設(shè)計(jì)增加了污泥與電極的有效接觸面積，雙陽極室的設(shè)計(jì)使得整個(gè)電解過程始終有兩個(gè)穩(wěn)定的外加電源提供電能，雙陽極室的互通保證了電解過程中污泥電解的均一性，有效利用了陰陽極電化學(xué)反應(yīng)的作用，增加了污泥與電解液之間的膜交換面積，減少了離子迀移距離，重金屬去除率高，電能利用率高，同時(shí)改善了重金屬回收的問題，可以達(dá)到降低污染和資源回收的雙重目的，兼具環(huán)境價(jià)值及經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的裝置示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的反應(yīng)器主體三維示意圖1 ;
[0015]圖3為本實(shí)用新型的反應(yīng)器主體三維示意圖2 ;
[0016]圖4為本實(shí)用新型的反應(yīng)器主體二維示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，一種雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，包括電化學(xué)反應(yīng)器、穩(wěn)壓直流電源1、陰極電極12、陽極電極4和14、機(jī)械攪拌器7和離子交換膜；
[0018]如圖2、3、4所示，所述的電化學(xué)反應(yīng)器，由外圓柱筒3、中圓筒2、內(nèi)圓柱筒13、圓形下底板9、圓形開口上底板8和支架6組成；中圓柱筒、內(nèi)圓柱筒和圓形開口上底板可拆卸組裝。其中內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒位于上層，被外圓柱筒環(huán)繞包圍，通過支架支撐立于圓形下底板上，形成雙層結(jié)構(gòu)。三個(gè)圓柱筒底部均開放，中圓柱筒與內(nèi)圓柱筒同軸固定在圓形開口上底板上，外圓柱筒同軸固定在圓形下底板上。內(nèi)圓柱筒所圍區(qū)域和外圓柱筒、中圓柱筒所構(gòu)成區(qū)域分別為兩個(gè)陽極室，陽極室之間互通，上層內(nèi)圓柱筒、中圓柱筒及圓形開口上底板所構(gòu)成圓環(huán)形區(qū)域?yàn)殛帢O室，形成雙陽極一陰極結(jié)構(gòu)。內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒表面開有多個(gè)對(duì)稱的弧形通孔，離子交換膜通過玻璃膠粘貼在內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒外表面。電化學(xué)反應(yīng)器陰極室資源回收管位于圓形開口上底板上，進(jìn)料管與出料管5對(duì)稱位于外圓柱筒外側(cè)，分別設(shè)有閥門10并與加壓栗11相連接，所述的資源回收管上也設(shè)置有閥門。
[0019]在實(shí)驗(yàn)過程中，將污泥放置于兩個(gè)陽極室中，陰極室加入電解液(視具體情況確定)，將圓筒狀陽極板及不銹鋼陰極板按要求放置于陰陽極室，并按圖1所示連接電源及其他裝置。通電進(jìn)行電解即可。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，包括電源、雙陽極電化學(xué)反應(yīng)器、陰極電極、陽極電極和離子交換膜； 其特征在于:所述雙陽極電化學(xué)反應(yīng)器整體分上下兩層，由外圓柱筒、中圓柱筒、內(nèi)圓柱筒、圓形下底板、圓形開口上底板和支架組成，且中圓柱筒、內(nèi)圓柱筒和圓形開口上底板可拆卸組裝，其中圓形開口的直徑與內(nèi)圓柱筒的內(nèi)徑相同；內(nèi)圓柱筒、中圓柱筒和圓形開口上底板位于上層，被外圓柱筒環(huán)繞包圍，通過支架支撐立于圓形下底板上，形成雙層結(jié)構(gòu)；三個(gè)圓柱筒底部均開放，中圓柱筒與內(nèi)圓柱筒同軸固定在圓形開口上底板上，外圓柱筒同軸固定在圓形下底板上；內(nèi)圓柱筒所圍區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)陽極室，外圓柱筒與中圓柱筒所構(gòu)成區(qū)域構(gòu)成另一個(gè)陽極室，兩個(gè)陽極室之間互通，上層內(nèi)圓柱筒、中圓柱筒及圓形開口上底板所構(gòu)成圓環(huán)形區(qū)域?yàn)殛帢O室，形成雙陽極一陰極結(jié)構(gòu)；所述的陰陽極室均設(shè)置有環(huán)形筒狀電極，環(huán)形筒狀電極包括兩個(gè)環(huán)形筒狀陽極電極和一個(gè)環(huán)形筒狀陰極電極，兩個(gè)環(huán)形筒狀陽極電極和一個(gè)環(huán)形筒狀陰極電極與電源連接，內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒表面開有多個(gè)對(duì)稱的弧形通孔，離子交換膜設(shè)置在內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒外表面；電化學(xué)反應(yīng)器陰極室資源回收管位于圓形開口上底板上，進(jìn)料管與出料管對(duì)稱位于外圓柱筒外側(cè)，分別設(shè)有閥門并與加壓栗相連接，所述的資源回收管上也設(shè)置有閥門。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，其特征在于:所述電源為穩(wěn)壓直流電源。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，其特征在于:所述的環(huán)形筒狀陰極電極為不銹鋼電極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，其特征在于:環(huán)形筒狀陽極電極為環(huán)形銥鉭鈦合金電極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，其特征在于:離子交換膜直接通過玻璃膠粘貼在內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒外表面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置，其特征在于:通過電極位置的變化將雙陽極一陰極電化學(xué)反應(yīng)器變成雙陰極一陽極電化學(xué)反應(yīng)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種雙層雙陽極電化學(xué)去除并回收污泥中重金屬裝置。該裝置包括雙陽極電化學(xué)反應(yīng)器、陰極電極、陽極電極和離子交換膜；所述雙陽極電化學(xué)反應(yīng)器由外圓柱筒、中圓柱筒、內(nèi)圓柱筒、圓形下底板、圓形開口上底板和支架組成，內(nèi)圓柱筒所圍區(qū)域和外圓柱筒、中圓柱筒所圍區(qū)域分別構(gòu)成兩個(gè)陽極室，陽極室之間互通，上層內(nèi)圓柱筒、中圓柱筒及圓形開口上底板所構(gòu)成區(qū)域?yàn)殛帢O室。所述的陰陽極室均設(shè)有電極，離子交換膜通過玻璃膠粘貼在內(nèi)圓柱筒和中圓柱筒外表面。電化學(xué)反應(yīng)器陰極室設(shè)有資源回收管，進(jìn)料管與出料管對(duì)稱位于外圓柱筒外側(cè)。本實(shí)用新型具有經(jīng)濟(jì)性好，操作簡單，處理效率高，可將重金屬與廢棄物分離并資源化回收等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C02F11/00, C25C7/00
【公開號(hào)】CN205045967
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520803570
【發(fā)明人】胡勤海, 裴冬冬, 唐劍昭, 張旭, 徐俊鵬
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月13日