公布日：2022.07.26
申請日：2022.05.05
分類(lèi)號：C02F9/06(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本申請涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了電絮凝污水處理系統和方法。電絮凝污水處理系統包括電絮凝反應區，所述電絮凝反應區內設置有錐斗式上升流電絮凝系統，所述錐斗式上升流電絮凝系統基本上由電絮凝陽(yáng)極板、電絮凝陰極板和電絮凝脈沖電源組成，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板為上大下小的錐斗式設置，且所述電絮凝陰極板套設在所述電絮凝陽(yáng)極板內部，所述電絮凝陽(yáng)極板與所述電絮凝陰極板之間的間隙形成污水導流通道，所述污水導流通道的上側連通有進(jìn)水管道，所述污水導流通道的下側連通有用以對污水加入助凝劑的加藥系統，所述電絮凝陰極板的側壁上開(kāi)設有過(guò)水孔。本申請的優(yōu)點(diǎn)是：適用各種類(lèi)型污水的深度除磷以及難降解有機污染物的去除。
權利要求書(shū)
1.電絮凝污水處理系統，其特征在于：包括電絮凝反應區，所述電絮凝反應區內設置有錐斗式上升流電絮凝系統，所述錐斗式上升流電絮凝系統基本上由電絮凝陽(yáng)極板(2)、電絮凝陰極板(3)和電絮凝脈沖電源(4)組成，所述電絮凝陽(yáng)極板(2)和電絮凝陰極板(3)為上大下小的錐斗式設置，且所述電絮凝陰極板(3)套設在所述電絮凝陽(yáng)極板(2)內部，所述電絮凝陽(yáng)極板(2)與所述電絮凝陰極板(3)之間的間隙形成污水導流通道，所述污水導流通道的上側連通有進(jìn)水管道(1)，所述污水導流通道的下側連通有用以對污水加入助凝劑的加藥系統(20)，所述電絮凝陰極板(3)的側壁上開(kāi)設有過(guò)水孔。
2.根據權利要求1所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：所述電絮凝陽(yáng)極板(2)和電絮凝陰極板(3)之間的電流密度為10-100A/m2。
3.根據權利要求1所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：所述電絮凝陽(yáng)極板(2)和電絮凝陰極板(3)之間的間距為1-10cm。
4.根據權利要求1所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：所述電絮凝陽(yáng)極板(2)和電絮凝陰極板(3)的面積與處理水量關(guān)系為0.01-0.05m2/m3。
5.根據權利要求1所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：所述電絮凝反應區的一側依次連通有釋放區、斜管沉淀區和出水回流區，所述出水回流區設置有回流系統，所述回流系統包括回流管(9)、溶氣泵(10)、溶氣罐(11)、溶氣釋放管(12)和溶氣釋放器（13），所述溶氣釋放器（13）的末端位于釋放區內。
6.根據權利要求5所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：所述回流系統的回流比為20%-30%。
7.根據權利要求5所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：總水力停留值為0.5h-0.6h。
8.根據權利要求5所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：所述溶氣釋放器（13）控制反應壓力為0.30-0.45MPa。
9.根據權利要求1所述的電絮凝污水處理系統，其特征在于：所述助凝劑為聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺中的任意一種或多種。10.電絮凝污水處理方法，其特征在于：采用上述1-9任意一項所述的電絮凝污水處理系統，包括以下步驟：將污水通入污水導流通道內，同時(shí)開(kāi)啟電絮凝脈沖電源(4)，并通過(guò)加藥系統(20)向污水導流通道內通入助凝劑；電絮凝反應區出水繼續進(jìn)入釋放區，溶氣泵(10)與溶氣罐(11)加壓組合回流的溶氣水通過(guò)溶氣釋放器控制反應壓力0.30-0.45MPa，形成“乳白色”氣-液混合物，將電絮凝產(chǎn)生的絮體雜質(zhì)和固態(tài)污染物結合，形成三相“固-液-氣”的三態(tài)混合物，利用比重＜1的特性上浮至斜管沉淀區內進(jìn)行沉淀；經(jīng)過(guò)斜管沉淀區分離后水體經(jīng)過(guò)集水管(7)的收集后流入出水回流區；出水回流區20%-30%的水量通過(guò)回流管(9)回流至溶氣泵(10)和溶氣罐(11)組成的溶氣系統內，繼續制造溶氣水通過(guò)溶氣釋放器（13）回流至釋放區內；出水回流區的清水在控制總水力停留值為0.5h-0.6h后通過(guò)出水管(19)外排。
發(fā)明內容
為了適用各種類(lèi)型污水的深度除磷以及難降解有機污染物的去除，本申請提供電絮凝污水處理系統和方法。
第一方面，本申請提供電絮凝污水處理系統，采用如下的技術(shù)方案：電絮凝污水處理系統，包括電絮凝反應區，所述電絮凝反應區內設置有錐斗式上升流電絮凝系統，所述錐斗式上升流電絮凝系統基本上由電絮凝陽(yáng)極板、電絮凝陰極板和電絮凝脈沖電源組成，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板為上大下小的錐斗式設置，且所述電絮凝陰極板套設在所述電絮凝陽(yáng)極板內部，所述電絮凝陽(yáng)極板與所述電絮凝陰極板之間的間隙形成污水導流通道，所述污水導流通道的上側連通有進(jìn)水管道，所述污水導流通道的下側連通有用以對污水加入助凝劑的加藥系統，所述電絮凝陰極板的側壁上開(kāi)設有過(guò)水孔。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在電絮凝反應區內呈錐斗式設置并相互套設的電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板形成電絮凝電解導流板，隨后污水通過(guò)進(jìn)水管道由上而下進(jìn)入到污水導流通道，開(kāi)啟電絮凝脈沖電源使得電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板發(fā)生電解反應，通過(guò)電解反應生成的羥基氧化物，可以對難降解物質(zhì)進(jìn)行強氧化分解，同時(shí)羥基氧化物可以與水中的雜質(zhì)、金屬離子等發(fā)生絡(luò )合反應、混凝反應，生成細小顆粒的絮體。絮體與污水經(jīng)過(guò)電絮凝雙極板電解后通過(guò)過(guò)水孔進(jìn)入到錐斗內部，借助“渦流反應”原理，污水在錐斗底部緩慢上升反應，得益于上大下小的錐斗式結構，污水流速從底部到頂部有漸變梯度變化，利于混合充分，同時(shí)利用電解氣浮原理，電絮凝陰極板和電絮凝陽(yáng)極板表面分別析出氫氣和氧氣，新生成的氣泡直徑非常微小，氫氣泡約為10-30μm，氧氣泡約為20-60μm，電解產(chǎn)生的氣泡捕獲雜質(zhì)微粒的能力較強且分散度高，作為載體粘附污水中的絮體而上浮，可減輕或消除因推動(dòng)力不足引起產(chǎn)生絮體下沉等問(wèn)題；進(jìn)而將較小的電絮凝絮體逐漸助凝增大，形成大塊絮體，使得絮凝完全，從而將污水中的有機污染物和總磷進(jìn)行有效的去除。
優(yōu)選的，電絮凝陽(yáng)極板為鐵陽(yáng)極、鋁陽(yáng)極、鐵鋁復合陽(yáng)極、不銹鋼陽(yáng)極中的任意一種。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，根據不同的污水中污染物的情況，調整電絮凝陽(yáng)極板的型號，從而使得本申請的電絮凝污水處理系統能夠適用各種類(lèi)型污水的深度除磷以及難降解有機污染物的去除。
優(yōu)選的，所述污水為生活污水，電絮凝陽(yáng)極板為鐵陽(yáng)極。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，采用鐵陽(yáng)極，不僅成本較低，而且還可有效的去除生活污水中的有機污染物和總磷的氧化分解效率。
優(yōu)選的，所述污水為印染廢水，電絮凝陽(yáng)極板為鐵鋁復合陽(yáng)極。
通過(guò)采用鐵鋁復合陽(yáng)極，能夠在污水中發(fā)生如下反應：鐵鋁復合陽(yáng)極：Al-3e→Al3+，在堿性條件下Al3++3OH-→Al(OH)3鐵鋁復合陽(yáng)極：Fe-2e→Fe2+，在堿性條件下Fe2++2OH-→Fe(OH)2水的電解，陽(yáng)極：2H2O-2e→O2+4H+陰極：4H2O+4e→2H2+4OH-；即鐵鋁復合陽(yáng)極兼具鐵陽(yáng)極和鋁陽(yáng)極的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的氧化分解和絮凝吸附效果，從而有效的將印染廢水中的COD、TP、色度等污染物進(jìn)行去除。
優(yōu)選的，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板之間的電流密度為10-100A/m2。
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板之間的電流密度可以為20A/m2、40A/m2、60A/m2、80A/m2。
在一些具體的實(shí)施方案中，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板之間的電流密度還可以為10-20A/m2、10-40A/m2、10-60A/m2、10-80A/m2、20-40A/m2、20-60A/m2、20-80A/m2、20-100A/m2、40-60A/m2、40-80A/m2、40-100A/m2、60-80A/m2、60-100A/m2、80-100A/m2。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電絮凝過(guò)程中極板溶出、絮凝和氣浮作用的動(dòng)力來(lái)源于電流，通常電流密度大電絮凝效率就高，然而電流密度過(guò)大易引起電極板過(guò)度極化，加速電極板鈍化和增加槽壓，引起更多的副反應，同時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生過(guò)多的金屬陽(yáng)離子，影響絮凝劑的生成；陰極析氫過(guò)多，干擾和削弱絮凝作用。
優(yōu)選的，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板之間的間距為1-10cm。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，板間距從時(shí)空關(guān)系上影響著(zhù)電絮凝劑生長(cháng)和后續絮凝效果，板間距過(guò)大或過(guò)小均不利于提高電絮凝效率和降低能耗，間距過(guò)大則導致電解效率低和電解時(shí)間長(cháng)，濃差極化增加；而板間距過(guò)小，易發(fā)生短路和絮團在極板間的堵塞。
優(yōu)選的，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板的面積與處理水量關(guān)系為0.01-0.05m2/m3。
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板的面積與處理水量關(guān)系可以為0.02m2/m3、0.03m2/m3、0.04m2/m3、0.06m2/m3。
在一些具體的實(shí)施方案中，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板的面積與處理水量關(guān)系可以為0.01-0.02m2/m3、0.01-0.03m2/m3、0.01-0.04m2/m3、0.01-0.05m2/m3、0.01-0.06m2/m3、0.02-0.03m2/m3、0.02-0.04m2/m3、0.02-0.05m2/m3、0.02-0.06m2/m3、0.03-0.04m2/m3、0.03-0.05m2/m3、0.03-0.06m2/m3、0.04-0.05m2/m3、0.04-0.06m2/m3、0.05-0.06m2/m3。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板的面積從時(shí)空關(guān)系上影響著(zhù)電絮凝劑生長(cháng)和后續絮凝效果，電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板的面積較小時(shí)，絮凝效果較差，且容易發(fā)生極化，造成頻繁更換極板；而電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板的面積較大時(shí)，能耗較高，且不便于安裝和更換，且極板容易發(fā)生極化，降低絮凝效果。
優(yōu)選的，所述電絮凝反應區的一側依次連通有釋放區、斜管沉淀區和出水回流區，所述出水回流區設置有回流系統，所述回流系統包括回流管、溶氣泵、溶氣罐、溶氣釋放管和溶氣釋放器，所述溶氣釋放器的末端位于釋放區內。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電絮凝反應區出水繼續進(jìn)入釋放區內，隨后與溶氣釋放器釋放的溶氣水進(jìn)行混合，隨后進(jìn)入到斜管沉淀區內進(jìn)行沉淀，從而將有機污染物和總磷進(jìn)行有效的去除。
優(yōu)選的，所述回流系統的回流比為20％-30％。
優(yōu)選的，總水力停留值為0.5h-0.6h。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，回流比在20％-30％、總水力停留值為0.5h-0.6h時(shí)，可以保證出水的COD、TP、色度等污染物的高效去除。
優(yōu)選的，所述溶氣釋放器控制反應壓力為0.30-0.45MPa。
在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述溶氣釋放器控制反應壓力為0.25MPa、0.35MPa、0.40MPa、0.45MPa、0.50MPa。
在一些具體的實(shí)施方式中，所述溶氣釋放器控制反應壓力為0.25-0.30MPa、0.25-0.35MPa、0.25-0.40MPa、0.25-0.45MPa、0.25-0.50MPa、0.30-0.35MPa、0.30-0.40MPa、0.30-0.50MPa、0.35-0.40MPa、0.35-0.45MPa、0.35-0.50MPa、0.40-0.45MPa、0.40-0.50MPa、0.45-0.50MPa。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，此時(shí)溶氣釋放器釋放的回流的溶氣水，能夠與電絮凝反應區出水形成“乳白色”氣-液混合物，此時(shí)加壓溶氣產(chǎn)生的氣泡直徑為100-150μm，溶氣水的上升浮力較大，可有效的將較大的絮凝體帶入斜管沉淀區內。
優(yōu)選的，所述助凝劑為聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺中的任意一種或多種。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，助凝劑可輔助電絮凝的電解絮凝效果，使得電絮凝產(chǎn)生的聚鋁或聚鐵絮凝劑的下浮架橋能力更強，絮凝效果更好，并可在電絮凝反應區內形成較大的絮體，增強污染物的去除效果，節省電絮凝污水處理系統的空間和占地面積、降低故障率。
優(yōu)選的，所述電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板上設置有對接螺栓，所述對接螺栓上設置有橡膠隔絕板。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，電絮凝電極板采用對接螺栓+橡膠隔絕板，方便快速拆卸更換，解決了電絮凝電極板損耗后的更換問(wèn)題。
第二方面，本申請提供電絮凝污水處理方法，采用如下的技術(shù)方案：電絮凝污水處理方法，采用上述電絮凝污水處理系統，包括以下步驟：將污水通入污水導流通道內，同時(shí)開(kāi)啟電絮凝脈沖電源，并通過(guò)加藥系統向污水導流通道內通入助凝劑；電絮凝反應區出水繼續進(jìn)入釋放區，溶氣泵與溶氣罐加壓組合回流的溶氣水通過(guò)溶氣釋放器控制反應壓力0.3-0.45MPa，形成“乳白色”氣-液混合物，將電絮凝產(chǎn)生的絮體雜質(zhì)和固態(tài)污染物結合，形成三相“固-液-氣”的三態(tài)混合物，利用比重＜1的特性上浮至斜管沉淀區內進(jìn)行沉淀；經(jīng)過(guò)斜管沉淀區分離后水體經(jīng)過(guò)集水管的收集后流入出水回流區；出水回流區20％-30％的水量通過(guò)回流管回流至溶氣泵和溶氣罐組成的溶氣系統內，繼續制造溶氣水通過(guò)溶氣釋放器回流至釋放區內；出水回流區的清水在控制總水力停留值為0.5h-0.6h后通過(guò)出水管外排。
通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本申請中，通過(guò)改進(jìn)電絮凝電極板的形式結合污水絮凝方式，結合助凝劑，可有效的提升絮凝反應速率，將較小的電絮凝絮體逐漸助凝增大，形成大塊絮體，使得絮凝完全，從而將污水中的有機污染物和總磷進(jìn)行有效的去除。而后通過(guò)釋放區、斜管沉淀區和出水回流區的進(jìn)一步凈化，從而進(jìn)一步保證污水中的COD、TP等污染物的高效去除。
當污水為生活污水時(shí)，COD的去除率在70％以上、TP去除率在90％以上；當污水為有機污染物濃度更高的印染廢水時(shí)，其COD的去除率在70％以上、TP去除率在90％以上�？梢钥闯�，通過(guò)各方法步驟之間的相互協(xié)同作用，使得污水處理方法對于污水處理具有優(yōu)良的效果，應用范圍廣泛，不僅適用于農村分散污水及中小型城鎮等低濃度微污染的污水處理，還適用于有機污染物濃度更高的工業(yè)廢水的處理，符合市場(chǎng)需求。
綜上所述，本申請具有以下有益效果：1、本申請通過(guò)改進(jìn)電絮凝陽(yáng)極板和電絮凝陰極板的設置形式，污水導流通道采用錐斗式的設計，電絮凝陰陽(yáng)極板之間再根據水質(zhì)調整間距為1-10cm，水量情況設置電極板面積，其與處理水量關(guān)系0.01-0.05㎡/m3，電流密度根據水質(zhì)情況不同，適用范圍10-100A/㎡，結合助凝劑，可將污水中的有機污染物和總磷進(jìn)行有效的去除。
2、污水通過(guò)釋放區、斜管沉淀區和出水回流區的進(jìn)一步凈化，并通過(guò)控制回流比為20％-30％、總水力停留值為0.5h-0.6h和溶氣釋放器控制反應壓力為0.30-0.45MPa，從而進(jìn)一步保證污水中的COD、TP等污染物的高效去除。
（發(fā)明人：董浩;袁境;何云飛）
