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1、电凝聚基础参数实验测定电凝聚基础参数实验测定及电絮凝反应器设计及电絮凝反应器设计姓姓 名：名： 温温 静静导导 师：师： 王王 惠惠 丰丰 主要内容主要内容一、实验研究的目的及意义一、实验研究的目的及意义二、实验研究的内容及方法二、实验研究的内容及方法三、实验结果与分析三、实验结果与分析四、电絮凝过程模拟及电絮凝反应器设计四、电絮凝过程模拟及电絮凝反应器设计五、结论五、结论一、实验研究的目的及意义一、实验研究的目的及意义电凝聚工艺是利用可溶性阳极在电解过程中产电凝聚工艺是利用可溶性阳极在电解过程中产生的金属阳离子的絮凝作用去除废水中污染物生的金属阳离子的絮凝作用去除废水中污染物的过程。的过程。
2、其具有产污泥量少、操作简单等优点，但是能其具有产污泥量少、操作简单等优点，但是能耗及运行费用偏高耗及运行费用偏高 对电絮凝技术基础系数的深入研究可以促进解对电絮凝技术基础系数的深入研究可以促进解决这个不足，促进电凝聚反应器的标准化，降决这个不足，促进电凝聚反应器的标准化，降低成本，减少费用，更有效地利用能源低成本，减少费用，更有效地利用能源实验研究的目的及意义实验研究的目的及意义为工程实际应用提供基本信息为工程实际应用提供基本信息促进电凝聚反应器设计标准化促进电凝聚反应器设计标准化提高生产效率，减少资源消耗提高生产效率，减少资源消耗二、实验研究的内容及方法二、实验研究的内容及方法主要研究内容主
3、要研究内容对电絮凝过程中的基础参数之间相互对电絮凝过程中的基础参数之间相互影响关系进行测定影响关系进行测定对电凝聚反应进行模拟以及反应器进对电凝聚反应进行模拟以及反应器进行优化设计行优化设计实验装置图实验装置图1-恒温夹套反应器；恒温夹套反应器；2-电极；电极；3-磁力搅拌器；磁力搅拌器；4-直直流电源；流电源；5-恒温水浴；恒温水浴；6-循环水泵循环水泵三、实验结果与分析三、实验结果与分析3.1电凝聚过程中电流密度、电导率电凝聚过程中电流密度、电导率 、极间距、极间距 与槽电压的关系与槽电压的关系铁电极在浓度分别为铁电极在浓度分别为0.1mol/L时时i-V曲线曲线3.1.1电凝聚过程中电流
4、密度与槽电压关系电凝聚过程中电流密度与槽电压关系铁电极在浓度分别为铁电极在浓度分别为0.005mol/L时时i-V曲线曲线铁电极在浓度分铁电极在浓度分别别2.5mol/L时时i-V曲线曲线表表3-1 3-1 不同浓度下对应趋势线方程及其相关系数不同浓度下对应趋势线方程及其相关系数3.1.2电导率、溶液浓度与槽电压的关系 图图3-10 20时电导率与浓度的关系时电导率与浓度的关系图图3-11 Fe3-11 Fe电极在相同电流密度下电极在相同电流密度下C-VC-V曲线曲线（2020）3.1.3极间距与槽电压的关系实际溶铁量随着电流密实际溶铁量随着电流密度的增加而逐渐增加，度的增加而逐渐增加，并且与
5、电流密度基本成并且与电流密度基本成正比关系，与理论溶铁正比关系，与理论溶铁量趋势相符。量趋势相符。3.2电流效能的测定电流效能的测定铁电极在电流密度在铁电极在电流密度在2001200A/m2范围内范围内发生电解反应时的电发生电解反应时的电流效能为流效能为2.910-4 gm-2s-1A-1电流效能的大小与电电流效能的大小与电流密度有关，选择适流密度有关，选择适当的电流密度可以提当的电流密度可以提高反应效率，缩短反高反应效率，缩短反应时间。应时间。四、电絮凝过程模拟及反应器设计四、电絮凝过程模拟及反应器设计4.1反应器设计基础反应器设计基础一、反应器设计应考虑的问题一、反应器设计应考虑的问题 反
6、应催化作用的性质、催化剂颗粒是否移动反应催化作用的性质、催化剂颗粒是否移动反应催化作用的性质、催化剂颗粒是否移动反应催化作用的性质、催化剂颗粒是否移动及移动方式、反应器操作方式、反应器内部的温及移动方式、反应器操作方式、反应器内部的温及移动方式、反应器操作方式、反应器内部的温及移动方式、反应器操作方式、反应器内部的温度分布、反应和器外部之间的换热程度度分布、反应和器外部之间的换热程度度分布、反应和器外部之间的换热程度度分布、反应和器外部之间的换热程度 二、反应器设计的基本内容二、反应器设计的基本内容 工艺设计、机械设计及稳定性研究工艺设计、机械设计及稳定性研究工艺设计、机械设计及稳定性研究工艺
7、设计、机械设计及稳定性研究4.2电凝聚气浮工艺及装置构成电凝聚气浮工艺及装置构成1-调节池；调节池；2-供料泵；供料泵；3-流量计；流量计；4-电解反应器；电解反应器；5-分离装分离装置；置；6-直流电源；直流电源；7-搅拌装置；搅拌装置；8-浮渣处理处理系统浮渣处理处理系统图图4-1 电凝聚气浮工艺构成图电凝聚气浮工艺构成图4.3电凝聚气浮反应器工艺设计电凝聚气浮反应器工艺设计4.3.1电流效能设计电流效能设计假设电解反应中总溶铁量为假设电解反应中总溶铁量为m(g)，总电，总电流为流为I(A)，电流密度为，电流密度为i(A/m2)，电极面积为，电极面积为A(m2)，电解时间为，电解时间为t(
8、s)，电流效能为，电流效能为K。可以得出可以得出K=m/Ait (4-1)即即m=KAit (4-2)m=ki=0.0013i （4-3）K=k/At=0.0013/At （4-4）4.3.2电解反应器尺寸电解反应器尺寸 设反应器处理流量为设反应器处理流量为设反应器处理流量为设反应器处理流量为q(mq(m3 3/h)/h)，所需溶铁浓度为，所需溶铁浓度为，所需溶铁浓度为，所需溶铁浓度为m(mgm(mg/L)/L)，电解时间为，电解时间为，电解时间为，电解时间为t(st(s) ) 则电解反应总溶铁量则电解反应总溶铁量则电解反应总溶铁量则电解反应总溶铁量m=m=mqtmqt （4-54-5）式（式
9、（式（式（4-24-2）（）（）（）（4-54-5）联立得）联立得）联立得）联立得mqmq= =KAiKAi （4-64-6）电解反应器有效尺寸电解反应器有效尺寸假设单个正方形电极板面积为假设单个正方形电极板面积为假设单个正方形电极板面积为假设单个正方形电极板面积为A A0 0，所需要的电极，所需要的电极，所需要的电极，所需要的电极板数目为板数目为板数目为板数目为n n，电极极间距为，电极极间距为，电极极间距为，电极极间距为d d，电极极板厚为，电极极板厚为，电极极板厚为，电极极板厚为d d0 0长长长长= =宽宽宽宽= = （4-74-7）高高高高=nd=nd0 0+ +（n-1n-1）d
10、d （4-84-8）4.3.3电极参数电极参数选择电极材料为铁电极，设定电极极间距选择电极材料为铁电极，设定电极极间距d为为12mm，电极板厚度，电极板厚度d0为为3mm，单个电极，单个电极板面积为板面积为A0 电极板尺寸：长电极板尺寸：长=宽宽= （4-9） 高高=0.015n-0.012 （4-10）电极面积计算公式：电极面积计算公式：A=mq/Ki （4-11）电极数目：电极数目：n=mq/A0Ki （4-12）4.3.4电极连接方式电极连接方式 采用复极式连接方式采用复极式连接方式4.3.5电源参数设计电源参数设计设单个电极槽电压为设单个电极槽电压为V0，电极数目，电极数目n，可得出所
11、需总电压可得出所需总电压V=nV0，故电源电压，故电源电压应选取大于所需总电压应选取大于所需总电压V 4.3.6分离装置参数分离装置参数 选用气浮池作为分离装置选用气浮池作为分离装置接触室平面面积接触室平面面积接触室平面面积接触室平面面积A A0 0(m(m2 2) )：A A0 0=Q/3600v=Q/3600v0 0 （4-134-13） v v0 0选定的接触室水流上升平均速度选定的接触室水流上升平均速度选定的接触室水流上升平均速度选定的接触室水流上升平均速度( (m/sm/s) ) Q Q设计水量设计水量设计水量设计水量(m(m3 3/h)/h)分离室平面面积分离室平面面积分离室平面面
12、积分离室平面面积A AS S(m(m2 2) )：A AS S=Q/3600v=Q/3600vs s （4-144-14） v vs s 选定的分离室水流向下平均速度选定的分离室水流向下平均速度选定的分离室水流向下平均速度选定的分离室水流向下平均速度( (m/sm/s) )池水深池水深池水深池水深H(mH(m) )：H=H=v vs st t （4-154-15） t t分离室中水流停留时间分离室中水流停留时间分离室中水流停留时间分离室中水流停留时间(s)(s)4.3.7浮渣量浮渣量 m mFe(OH)Fe(OH)2=1.6071/m m （4-164-16）4.4电凝聚气浮反应器结构设计电凝
13、聚气浮反应器结构设计水力结构设计水力结构设计水力结构设计水力结构设计 接电结构设计接电结构设计接电结构设计接电结构设计 分离装置结构设计分离装置结构设计分离装置结构设计分离装置结构设计4.5电凝聚气浮反应器机械设计电凝聚气浮反应器机械设计 材料：材料：材料：材料：PVCPVC或或或或PPRPPR 加工方法：焊接加工方法：焊接加工方法：焊接加工方法：焊接 密封：橡胶垫密封密封：橡胶垫密封密封：橡胶垫密封密封：橡胶垫密封4.6电化学反应器安全设计电化学反应器安全设计五、结论五、结论固定其余条件，电解反应过程中，槽电压随着电固定其余条件，电解反应过程中，槽电压随着电固定其余条件，电解反应过程中，槽电
14、压随着电固定其余条件，电解反应过程中，槽电压随着电流密度、电极极间距的增大而增大流密度、电极极间距的增大而增大流密度、电极极间距的增大而增大流密度、电极极间距的增大而增大固定其余条件，槽电压随着溶液电导率、浓度的固定其余条件，槽电压随着溶液电导率、浓度的固定其余条件，槽电压随着溶液电导率、浓度的固定其余条件，槽电压随着溶液电导率、浓度的增加而不断减少增加而不断减少增加而不断减少增加而不断减少在电絮凝过程中铁电极在电流密度在在电絮凝过程中铁电极在电流密度在在电絮凝过程中铁电极在电流密度在在电絮凝过程中铁电极在电流密度在200200至至至至1200A/m1200A/m2 2范围内，电流效率均能达到范围内，电流效率均能达到范围内，电流效率均能达到范围内，电流效率均能达到97%97%以上，以上，以上，以上，溶铁量与电流密度成正比关系溶铁量与电流密度成正比关系溶铁量与电流密度成正比关系溶铁量与电流密度成正比关系对电絮凝反应器的工艺、结构、机械设计方面进对电絮凝反应器的工艺、结构、机械设计方面进对电絮凝反应器的工艺、结构、机械设计方面进对电絮凝反应器的工艺、结构、机械设计方面进行了设计行了设计行了设计行了设计谢 谢！
