一种污泥中重金属电化学处理装置

1.本实用新型涉及资源回收和环境工程技术领域，尤其涉及一种污泥中重金属电化学处理装置。


背景技术：

2.目前国内大多数污水处理厂采用的污水处理手段为活性污泥法，该工艺在处理污水的同时也产生了大量的污泥，对于生活废水和工业废水混合排放处置的地区，污泥中很可能含有害重金属(例如cu
2
、zn
2
、cr
3
等)物质，若是处置不当，会对环境造成严重的重金属污染，且对于重金属资源本身也是一种流失。当前，污泥的主要去处为农用或林用，但国内对于土质的要求越发重视，如何高效合理的处理污泥中的有害重金属，减少其对于环境的危害，同时实现对污泥的资源化处置是十分重要的。常见的污泥处置手段包括化学浸出、生物浸出、土壤固定、电动修复等，但化学方法需要消耗大量化学药剂，处置过程中也易于产生二次污染，而生物法处置周期长，对于环境的要求较高，不易于控制，固定法没有彻底解决重金属污染问题，资源化效率低。而电化学法在污水处理上应用较多，但是在污泥中处理报道不多，基于此，有必要提供一种电化学处理装置以便于对污泥中的重金属进行处理。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提出了一种污泥中重金属电化学处理装置，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
4.第一方面，本实用新型提供了一种污泥中重金属电化学处理装置，包括：
5.电解槽，其内间隔相对设置有阳极和阴极，所述阳极、阴极将电解槽内部分成阳极池、污泥池和阴极池；
6.阴极电解液储存罐，其内分别设有第一导管、第二导管，所述第一导管一端靠近所述阴极电解液储存罐顶部、另一端穿出所述阴极电解液储存罐后经第一蠕动泵伸入至所述阴极池内，所述第一导管另一端靠近所述阴极池顶部；所述第二导管一端靠近所述阴极电解液储存罐底部、另一端穿出所述阴极电解液储存罐后伸入至所述阴极池内，所述第二导管另一端靠近所述阴极池底部；
7.电源，其正负极分别与所述阳极和所述阴极电连接；
8.其中，所述阳极和阴极均为多孔电极。
9.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，还包括：阳极电解液储存罐；所述阳极电解液储存罐内设有第三导管，所述第三导管一端靠近所述阳极电解液储存罐底部、另一端穿出所述阳极电解液储存罐后伸入至所述阳极池内，所述第三导管另一端靠近所述阳极池底部。
10.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，所述阳极电解液储存罐内还设有第四导管，所述第四导管的一端靠近所述阳极电解液储存罐顶部，所述第四导管另一端穿出所述阳极电解液储存罐后经第二蠕动泵伸入至所述阳极池内，所述第四导管另一端靠
近所述阳极池顶部。
11.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，所述阳极、所述阴极均为多孔钛电极。
12.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，所述阳极为多孔钛电极且多孔钛电极上涂覆有铱钽涂层。
13.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，所述多孔钛电极上包覆有不锈钢网。
14.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，所述电解槽对应所述阴极池处设有阴极盖板，所述阴极盖板上对应第一导管、第二导管处设有分别设有第一通孔、第二通孔，所述第一导管、第二导管分别经过所述第一通孔、第二通孔伸入所述阴极池内。
15.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，所述电解槽对应所述阳极池处设有阳极盖板，所述阳极盖板上对应第三导管、第四导管处设有分别设有第三通孔、第四通孔，所述第三导管、第四导管分别经过所述第三通孔、第四通孔伸入所述阳极池内。
16.优选的是，所述的污泥中重金属电化学处理装置，所述电解槽内壁两侧分别间隔设有多个卡槽，所述卡槽分别与所述阳极、阴极相适配，所述阳极、阴极分别可插入任选的卡槽内。
17.本实用新型的一种污泥中重金属电化学处理装置，相对于现有技术具有以下有益效果：
18.1、本实用新型的污泥中重金属电化学处理装置，包括电解槽、阳极和阴极，污泥池、阳极池和阴极池；工作时，阴阳两极上施加电压，污泥中的金属离子向阴极一侧移动，并进入至阴极池内与电解液络合，这样即可将污泥中的重金属元素分离出来；进一步还包括第一蠕动泵，在工作时，可通过第一蠕动泵将重金属含量高的电解液被带入阴极电解液储存罐中，减少了高浓度重金属溶液对金属离子迁移的阻力，可以减少浓差极化带来的影响；同时，第一蠕动泵使得阴极池内的电解液循环流动，起到了稳定阴极池内电解液ph的作用，从而提升了污泥中金属离子的去除率；
19.2、本实用新型的污泥中重金属电化学处理装置，阴阳电极用薄不锈钢网包覆，这样避免了污泥与电极表面的直接接触从而造成的对电极表面的侵蚀；
20.3、本实用新型的污泥中重金属电化学处理装置，在电解槽内壁两侧均间隔开设有多个卡槽，当阳极和阴极分别插入不同的卡槽内，使得阳极和阴极之间的距离可以调整，这样可以调整污泥池、阳极池和阴极池的大小，进而满足使用要求。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型其中一个实施例中污泥中重金属电化学处理装置的结构示意图。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，如“上”等指示方位或位置的关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。
27.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
29.本技术实施例提供了一种污泥中重金属电化学处理装置，如图1所示(图1中箭头显示了电解液的流向)，包括：
30.电解槽1，其内间隔相对设置有阳极2和阴极3，阳极2、阴极3以及电解槽1内壁之间形成污泥池11，阳极2和电解槽11内壁之间形成阳极池12，阴极3和电解槽1内壁之间形成阴极池13；
31.阴极电解液储存罐4，其内分别设有第一导管41、第二导管42，第一导管41一端靠近阴极电解液储存罐4顶部、另一端穿出阴极电解液储存罐4后经第一蠕动泵7伸入至阴极池13内，第一导管41另一端靠近阴极池13顶部；第二导管42一端靠近阴极电解液储存罐4底部、另一端穿出阴极电解液储存罐4后伸入至阴极池13内，第二导管42另一端靠近阴极池13底部；
32.电源6，其正负极分别与阳极2和阴极3电连接；
33.其中，阳极2和阴极3均为多孔钛电极。
34.需要说明的是，本技术实施例提供的污泥中重金属电化学处理装置，包括电解槽1，电解槽1上端开口，电解槽1呈类似长方体状，电解槽1内依次间隔设置有阳极2和阴极3，阳极2和阴极3将电解槽1内分成三个区域，即为污泥池11、阳极池12和阴极池13，具体的，阳极2、阴极3以及电解槽1内壁之间形成污泥池11，阳极2和电解槽11内壁之间形成阳极池12，阴极3和电解槽1内壁之间形成阴极池13；第一导管41一端伸入阴极电解液储存罐4内且靠
近阴极电解液储存罐4顶部，而第一导管41一端穿出阴极电解液储存罐4后经第一蠕动泵7伸入至阴极池13内且靠近阴极池13顶部；第二导管42一端伸入阴极电解液储存罐4底部、另一端伸入阴极池13底部。
35.本技术的污泥中重金属电化学处理装置的工作原理为：将污水厂中污泥(主要含cu
2
、zn
2
、cr
3
)加入至电解槽1的污泥池11内，然后向阴极电解液储存罐4、阴极池13、阳极池12内均加入电解液，具体电解液为ph为1.0～4.0的柠檬酸溶液；初始时，阳极池12和阴极池13液面均低于污泥池11中污泥表面约0.5cm；同时，第一导管41一端位于阴极电解液储存罐4顶部且位于电解液上方，第一导管41另一端位于阴极池13内，且靠近阴极池13液面附近并且不伸入液面以下。在工作时，电源6正极接阳极2、负极接阴极3，阴阳两极上施加0.5～3.0v/cm的直流电势，同时开启第一蠕动泵7，反应时，污泥中的金属离子向阴极3一侧移动，并进入至阴极池内与柠檬酸溶液络合，而阳极则发生析氧反应；随着反应的进行阴极池内液面会升高，此时通过第一蠕动泵7使得阴极池13的电解液经第一导管41泵入阴极电解液储存罐4内，使得阴极池13内的液面重新回到初始高度，这样可通过第一蠕动泵7将重金属含量高的电解液被带入阴极电解液储存罐4中，减少了高浓度重金属溶液对金属离子迁移的阻力，可以减少浓差极化带来的影响；同时第一蠕动泵7运行时，可将阴极电解液储存罐4中的电解液重新泵入至阴极池13内，即在电解反应过程中阴极侧电解液循环流动；而在电解过程中，阴极侧无法避免的发生水的电解，这样导致ph上升，阴极产生oh-，而产生的oh-会与污泥中金属离子生成金属氢氧化物，这样会阻止污泥中金属离子进入阴极池内与柠檬酸络合，极大的降低了污泥中金属离子的去除率；而通过使用第一蠕动泵7使得阴极池内的电解液循环流动，起到了稳定阴极池内电解液ph的作用，进一步提升了污泥中金属离子的去除率。
36.在一些实施例中，还包括阳极电解液储存罐5，其内设有第三导管51，第三导管51一端靠近阳极电解液储存罐5底部、另一端穿出阳极电解液储存罐5后伸入至阳极池13内，第三导管51另一端靠近阳极池13底部。
37.在上述实施例中，除了可直接向阳极池13内加入电解液，还可以先向阳极电解液储存罐5内加入电解液，利用第三导管51将阳极电解液储存罐5中的电解液导入至阳极池13内。
38.在一些实施例中，阳极电解液储存罐5内还设有第四导管52，第四导管52的一端靠近阳极电解液储存罐5顶部，第四导管52另一端穿出阳极电解液储存罐5后经第二蠕动泵8伸入至阳极池12内，第四导管52另一端靠近阳极池12顶部。
39.在上述实施例中，第四导管52一端伸入阳极电解液储存罐5内且靠近其顶部、另一端伸入阳极池12内且靠近其顶部，在工作时，第四导管52一端位于阳极电解液储存罐5顶部且位于电解液上方，第四导管52另一端位于阳极池12内，且靠近阳极池12液面附近并且不伸入液面以下。在工作时，随着反应的进行阳极池12内的液面会降低，此时通过启动第二蠕动泵8使得阳极电解液储存罐5内的电解液重新泵入阳极池12内进而维持阳极池12内液面不变。
40.在一些实施例中，阳极2、阴极3均为多孔状电极，具体的，阳极2、阴极3均可采用网状钛电极。污泥中金属离子可通过多孔状电极进入阴极池的电解液内。
41.在一些实施例中，阳极2为多孔状电极，具体的，可采用网状钛电极且网状钛电极
上涂覆有铱钽涂层。
42.在一些实施例中，多孔状电极上包覆有不锈钢网，具体的网状钛电极上包覆有不锈钢网。
43.具体的，阴极3为多孔状电极具体为网状钛电极，且网状钛电极上包覆有不锈钢网，具体的，不锈钢网的孔径小于网状钛电极上的孔径，这样可以减少污泥进入阴极池13内。阳极2为网状钛电极且网状钛电极上涂覆有铱钽涂层，且网状钛电极包覆有不锈钢网，不锈钢网的孔径小于网状钛电极上的孔径，这样可以减少污泥进入阳极池12内。且将阴阳电极用薄不锈钢网包覆，避免了污泥与电极表面的直接接触从而造成的对电极表面的侵蚀。
44.在一些实施例中，电解槽1对应阴极池13处设有阴极盖板9，阴极盖板9上对应第一导管41、第二导管42处设有分别设有第一通孔、第二通孔，第一导管41、第二导管42分别经过第一通孔、第二通孔伸入阴极池13内。
45.在上述实施例中，第一通孔、第二通孔的孔径分别与第一导管41、第二导管42的外径相适配，第一导管41、第二导管42分别经过阴极盖板9上开设的第一通孔、第二通孔伸入阴极池13，阴极盖板9起到固定第一导管41、第二导管42的作用。
46.在一些实施例中，电解槽1对应阳极池12处设有阳极盖板14，阳极盖板14上对应第三导管51、第四导管52处设有分别设有第三通孔、第四通孔，第三导管51、第四导管52分别经过第三通孔、第四通孔伸入阳极池12内。
47.在上述实施例中，第三通孔、第四通孔的孔径分别与第三导管51、第四导管52的外径相适配，第三导管51、第四导管52分别经过阳极盖板14上开设的第三通孔、第四通孔伸入阳极池12，阳极盖板14起到固定第三导管51、第四导管52的作用。
48.在一些实施例中，电解槽1内壁两侧分别间隔设有多个卡槽，卡槽分别与阳极2、阴极3相适配，阳极2、阴极3分别可插入任选的卡槽内。
49.在上述实施例中，通过在电解槽1内壁两侧均间隔开设有多个卡槽，例如相邻的卡槽间距为1cm，而阳极2、阴极3的厚度分别与卡槽的宽度相适配，阳极2和阴极3均可以插设在卡槽内，当阳极2和阴极3分别插入不同的卡槽内，使得阳极2和阴极3之间的距离可以调整，这样可以调整污泥池11、阳极池12和阴极池13的大小，进而满足使用要求。
50.在一些实施例中，阴极电解液储存罐4、阳极电解液储存罐5均包括储存罐体以及储存罐盖，储存罐盖盖设于储存罐体上，具体的，储存罐盖可以螺接在储存罐体上，第一导管41、第二导管42、第三导管51、第四导管52经过储存罐盖伸入储存罐体内。
51.在一些实施例中，第二导管42、第三导管51上也可设置有水泵或蠕动泵，以便于将阴极电解液储存罐4或阳极电解液储存罐5中的电解液泵入至阴极池13或阳极池12内。
52.在一些实施例中，阴极电解液储存罐4、阳极电解液储存罐5、电解槽1均采用透明材料制成。
53.上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。