三、电解槽的设计

三、电解槽的设计

1.电解槽的结构特点

电解槽多为矩形。按照槽内水流的情况，可分为翻腾式、回流式；按电极与电源连接方式的不同，将电解槽分为单极性电极电解槽和双极性电极电解槽两种。

翻腾式电解槽结构如图4-16所示，整个电解槽用极板分成数段，槽内水流方向与板面平行，水流沿着极板做上下翻腾流动。其特点是电极利用率较高，施工和管理较方便，极板分组悬挂于槽中，在电解消耗过程中，不会引起变形，可避免极板与极板、极板与槽壁互相接触，从而减少漏电现象。但水流路线短，不利于离子的充分扩散，槽的容积利用率较低。实际生产中多采用这种槽型。

图4-16　翻腾式电解槽

1—电极板　2—吊管　3—吊钩　4—固定卡　5—导流板　6—布水槽　7—集水槽　8—进水管　9—出水管　10—空气管　11—空气阀　12—排空阀

回流式电解槽的结构如图4-17所示。这种电解槽中阴、阳电极交替排列，构成许多折流式水流通道。电极板与进水方向垂直，水流沿着极板往返流动。其特点是水流路线长，接触时间长，死角少，离子扩散与对流能力好，电解槽的利用率高，阳极钝化现象也较缓慢，但更换极板比较困难。

当作为电解凝聚处理或具有凝聚作用时，采用回转式电解槽，其结构如图4-18所示。

这种电解槽是将废铁屑或铝屑加入聚氯乙烯槽框中，并插入石墨棒作为阳极，中心的铁管作阴极。在两极上施加直流电压，进行电解。接通电源后，阳极旋转，污水流动状态好，容易排除浮渣。另外，由于搅拌作用，促进了凝聚体的凝集。这种电解槽的特点是利用废铁屑处理废水，以废治废；缺点是电极结构复杂，接触电阻较大，电能消耗较大。

图4-17　回流式电解槽

1—压缩空气管　2—螺钉　3—阳极板　4—阴极板　5—母线　6—母线支座　7—水封板　8—排空板

图4-18　回转式电解槽

1—搅拌电动机　2—石墨电极　3—铁阴极筒　4—聚乙烯外框　5—聚乙烯内框　6—铁屑

2.电解装置的极板电路

电解需要直流电源，其整流设备应根据电解所需的总电流和总电压进行选择。电解所需要的电压和电流，不仅取决于电解反应，也取决于电极与电源母线的连接方式。

电解槽电极与电源母线的连接方式有单极式和双极式两种，如图4-19所示。其中双极式极板电路中极板腐蚀均匀，相邻极板接触的机会少，即使接触也不致发生电路短路而引起事故，因此，双极式极板电路便于缩小极板间距，提高极板有效利用率，减少投资和节省运行费用等。所以，在实际生产中，双极式极板电路应用较为普遍。(https://www.daowen.com)

图4-19　电解槽的极板电路

3.电解槽工艺参数的确定

（1）电解槽有效容积。

式中：V——电解槽有效容积，m3；

Q——废水设计流量，m3/h；

T——操作时间，min。

（2）阳极面积A。由选定的极水比（生产中极水比一般常取2～3m2/L）和已求出的电解槽有效容积V推得，也可由选定的电流密度和总电流推得。

（3）电流。应根据废水情况和要求的处理程度由试验确定。

（4）电压。电压等于极间电压和导线上的电压降之和。

4.设计电解槽时还应考虑的问题

（1）电解槽长宽比取5～6，深宽比取1～1.5。进出水端要有配水和稳流措施，以均匀布水，并维持良好流态。

（2）冰冻地区的电解槽应设在室内，其他地区可设在棚内。

（3）空气搅拌可减少浓差极化，防止槽内积泥，但增加Fe2+的氧化，降低电解效率。因此空气量要适当。

（4）阳极在氧化剂和电流的作用下，会形成一层钝化膜，使电阻和电耗增加。可以通过投加适量NaCl，增加水流速度等方法防止钝化。

（5）耗铁量主要与电解时间、pH、盐浓度、阳极电位有关。