公布日：2024.02.06
申请日：2024.01.02
分类号：C02F1/467(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I
摘要
本申请涉及废水处理的技术领域，改善了传统并联单极式电催化氧化装置占用空间大，电缆配备要求过高的问题，公开了一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，包括绝缘的壳体，壳体内部具有污水处理腔室，壳体上设置有进水口和出水口，污水处理腔室内相对的两个侧壁分为A面板和B面板，A面板和B面板上均设置有平行布置的至少两列电极板，不同列电极板之间存在间距，且每列中相邻的两个电极板之间也存在间距，A面板上的电极板与B面板上的电极板之间于阵列走向方向上交错设置，且A面板位于阵列的两个端部分别设置有单极式阴极电极板和单极式阳极电极板，本申请无需高要求的电缆即可实现功能，且节省占用空间。
权利要求书
1.一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：包括绝缘的壳体（1），所述壳体（1）内部具有污水处理腔室，所述壳体（1）上设置有进水口（31）和出水口（32），所述污水处理腔室内相对的两个侧壁分为A面板（2）和B面板（3），所述A面板（2）和所述B面板（3）上均设置有平行布置的至少两列电极板，不同列所述电极板之间存在间距，且每列中相邻的两个电极板之间也存在间距，所述A面板（2）上的电极板与所述B面板（3）上的电极板之间于阵列走向方向上交错设置，且所述A面板（2）位于阵列的两个端部分别设置有单极式阴极电极板（21）和单极式阳极电极板（22）；每列所述电极板均为纵向复极式电极板（23），所述A面板（2）位于相邻两列所述纵向复极式电极板（23）的同一侧设置有共用的一块横向复极式电极板（24）；所述单极式阴极电极板（21）以及所述单极式阳极电极板（22）均与相邻的纵向复极式电极板（23）之间存在第一间距，所述第一间距为1-5cm，位于同一列上的相邻两个所述纵向复极式电极板（23）之间存在第二间距，所述第二间距与所述第一间距大小一致，所述横向复极式电极板（24）与相邻的纵向复极式电极板（23）之间存在第三间距，所述第三间距同样与所述第一间距大小一致；所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22）的尺寸一致，所述横向复极式电极板（24）宽度=所述单极式阴极电极板（21）或所述单极式阳极电极板（22）的宽度，所述横向复极式电极板（24）的长度=所述单极式阴极电极板（21）的长度+所述单极式阳极电极板（22）的长度+两列所述电极板之间的间距；所述纵向复极式电极板（23）的长度=所述单极式阴极电极板（21）或所述单极式阳极电极板（22）的长度，所述纵向复极式电极板（23）的宽度=所述单极式阴极电极板（21）的宽度+所述单极式阳极电极板（22）的宽度+同一列中相邻两所述电极板间距。
2.根据权利要求1所述的一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22）均贯穿至所述壳体（1）外侧，且所述壳体（1）上设置有接线盒（6）用于保护所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22），且所述接线盒（6）上连接有接线柱用于使所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22）与外部的直流电源相连。
3.根据权利要求1所述的一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22）与水直接接触的一面涂敷金属涂层。
4.根据权利要求1所述的一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：所述电极板共有两列，所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22）分别位于所述A面板（2）上两列电极板的同一侧，两列所述电极板的另一侧位置设置有共用的一块横向复极式电极板（24）。
5.根据权利要求4所述的一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：所述A面板（2）和所述B面板（3）的中部开设有反应区（4），所述电极板设置在所述反应区（4）内，所述A面板（2）和所述B面板（3）的周侧通过绝缘的橡胶圈（5）封闭形成所述壳体（1）。
6.根据权利要求5所述的一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：所述A面板（2）上的两列所述纵向复极式电极板（23）分别位于所述单极式阳极电极板（22）与所述横向复极式电极板（24）之间以及所述单极式阴极电极板（21）和所述横向复极式电极板（24）之间，所述B面板（3）上的纵向复极式电极板（23）均匀排列在所述反应区（4）内；所述B面板（3）上最上一行的纵向复极式电极板（23）的上沿与所述A面板（2）上的所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22）的上沿相平齐，所述B面板（3）上最下一行的纵向复极式电极板（23）的下沿与所述A面板（2）上的所述横向复极式电极板（24）的下沿相平齐，或所述B面板（3）上最上一行的纵向复极式电极板（23）的上沿与所述A面板（2）上的所述横向复极式电极板（24）的上沿相平齐，所述B面板（3）上最下一行的纵向复极式电极板（23）的下沿与所述A面板（2）上的所述单极式阴极电极板（21）和所述单极式阳极电极板（22）的下沿相平齐。
7.根据权利要求6所述的一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：所述A面板（2）和所述B面板（3）上的两列的所述电极板之间的间距一致，间距为1-10cm。
8.根据权利要求5所述的一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，其特征在于：所述进水口（31）位于所述反应区（4）内的下部位置，所述出水口（32）位于所述反应区（4）的上部位置。
发明内容
针对传统并联单极式电催化的短板，本发明采用一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，和传统并联单极式电催化氧化装置内部极板单独并联的连接方式不同，本发明采用一种串联复极式的安装方式，通过一种完全不同的排列方式和极板类型，实现倍增电压、倍减电流，但不降低总功率的作用，进而实现整体电催化氧化设备的小型化和便利化，方便拓宽其工业化应用场景。
本申请提供一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，采用如下的技术方案：
一种串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，包括绝缘的壳体，所述壳体内部具有污水处理腔室，所述壳体上设置有进水口和出水口，所述污水处理腔室内相对的两个侧壁分为A面板和B面板，所述A面板和所述B面板上均设置有平行布置的至少两列电极板，不同列所述电极板之间存在间距，且每列中相邻的两个电极板之间也存在间距，所述A面板上的电极板与所述B面板上的电极板之间于阵列走向方向上交错设置，且所述A面板位于阵列的两个端部分别设置有单极式阴极电极板和单极式阳极电极板；
每列所述电极板均为纵向复极式电极板，所述A面板位于相邻两列所述纵向复极式电极板的同一侧设置有共用的一块横向复极式电极板；
所述单极式阴极电极板以及所述单极式阳极电极板均与相邻的纵向复极式电极板之间存在第一间距，所述第一间距为1-5cm，位于同一列上的相邻两个所述纵向复极式电极板之间存在第二间距，所述第二间距与所述第一间距大小一致，所述横向复极式电极板与相邻的纵向复极式电极板之间存在第三间距，所述第三间距同样与所述第一间距大小一致；
所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板的尺寸一致，所述横向复极式电极板宽度=所述单极式阴极电极板或所述单极式阳极电极板的宽度，所述横向复极式电极板的长度=所述单极式阴极电极板的长度+所述单极式阳极电极板的长度+两列所述电极板之间的间距；
所述纵向复极式电极板的长度=所述单极式阴极电极板或所述单极式阳极电极板的长度，所述纵向复极式电极板的宽度=所述单极式阴极电极板的宽度+所述单极式阳极电极板的宽度+同一列中相邻两所述电极板间距。
通过采用上述技术方案，电子从单极式阴极电极板开始，然后通过水体进入到B面板上与单极式电极板对应的电极板上，由于A面板上和B面板上的电极板交错设置，此时电极板形成复极式电极，电极板会相当于分成三个部分，一部分是与前一个电极板极性相对部分，中间是与间距相对的空白部分，下一部分是与第一部分相对的极性部分，因此电子会依次再从B面板上的电极板进入到A面板上相对的电极板上，最后从单极式阳极电极板流出，从而实现电极板整体的串联。假设单组电极板间的槽电压为U，单组电极板间的电流为I，一共有N组电极板，则传统并联单极式电催化的运行属于电压相同而电流相加的特点，因此运行电压即为单组相邻极板间的槽电压U，而运行电流则为N×I，运行总功率W=U×N×I。而依照本发明所述的串联复极式薄板刀片电催化污水处理装置，因为其属于串联运行，电流相同而电压相加，则总的运行电流=I，总的运行电压=U×N，运行总功率W=U×N×I。可见两者运行总功率相等，向水中释放的电子总量也相等，但前者的运行电流却是后者的N倍，其配备的电缆规格也会更大、热能损耗更高，更不利于工业化大规模推广；
第一间距为1-5cm这个范围内，能够使相邻的两个电极板之间的距离不过长，也不会两个电极板距离过近而互相影响；能够保持两列电极板的一致性，提高电极板的利用率。
可选的，所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板均贯穿至所述壳体外侧，且所述壳体上设置有接线盒用于保护所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板，且所述接线盒上连接有接线柱用于使所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板与外部的直流电源相连。
通过采用上述技术方案，能够方便直流电源从壳体外部接入，同时保证了整体的防水以及绝缘性。
可选的，所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板与水直接接触的一面涂敷金属涂层。
通过采用上述技术方案，金属涂层能够保护电极板不被腐蚀，但是不影响电子的传输。
可选的，所述电极板共有两列，所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板分别位于所述A面板上两列电极板的同一侧，两列所述电极板的另一侧位置设置有共用的一块横向复极式电极板。
通过采用上述技术方案，设置有两列的电极板，电子会先从一列的电极板上纵向依次经过，然后到了横向复极式电极板上转移至另一列上，然后再从该列的电极板上依次经过。
可选的，所述A面板和所述B面板的中部开设有反应区，所述电极板设置在所述反应区内，所述A面板和所述B面板的周侧通过绝缘的橡胶圈封闭形成所述壳体。
通过采用上述技术方案，如此能够方便壳体整体的制作，便于污水处理装置整体的生产。
可选的，两列所述电极板均为纵向复极式电极板，其中所述A面板上的两列纵向复极式电极板分别位于所述单极式阳极电极板与所述横向复极式电极板之间以及所述单极式阴极电极板和所述横向复极式电极板之间，所述B面板上的纵向复极式电极板均匀排列在所述反应区内；
所述B面板上最上一行的纵向复极式电极板的上沿与所述A面板上的所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板的上沿相平齐，所述B面板上最下一行的纵向复极式电极板的下沿与所述A面板上的所述横向复极式电极板的下沿相平齐，
或所述B面板上最上一行的纵向复极式电极板的上沿与所述A面板上的所述横向复极式电极板的上沿相平齐，所述B面板上最下一行的纵向复极式电极板的下沿与所述A面板上的所述单极式阴极电极板和所述单极式阳极电极板的下沿相平齐。
通过采用上述技术方案，能够保持两列电极板的一致性，提高电极板的利用率。
可选的，所述A面板和所述B面板上的两列的所述电极板之间的间距一致，间距为1-10cm。
通过采用上述技术方案，在1-10cm这个范围内，能够使两列电极板之间的距离不过长，也不会两列电极板距离过近而互相影响。
可选的，所述进水口位于所述反应区内的下部位置，所述出水口位于所述反应区的上部位置。
通过采用上述技术方案，下进水上出水的方式能够保证污水具有足够的反应时间和距离，同时可以保证反应区内始终充满水体。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：
1.本申请与并列单极式电催化的运行相比运行总功率相等，向水中释放的电子总量也相等，但前者的运行电流却是后者的N倍，其配备的电缆规格也会更大、热能损耗更高，更不利于工业化大规模推广；
2.本申请的污水处理装置由于厚度更薄导致其体积更小，更加有利于节约占地面积。
（发明人：许昌相;汪艳;许天琦;景刚;陈兴伟;范秀丽）
