CN100591629C - 一种高频脉冲电化学废水处理工艺及其装置 - Google Patents
一种高频脉冲电化学废水处理工艺及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100591629C CN100591629C CN200710164483A CN200710164483A CN100591629C CN 100591629 C CN100591629 C CN 100591629C CN 200710164483 A CN200710164483 A CN 200710164483A CN 200710164483 A CN200710164483 A CN 200710164483A CN 100591629 C CN100591629 C CN 100591629C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency pulse
- frequency
- water
- power supply
- wastewater treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 9
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims description 4
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims description 4
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 abstract 2
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 abstract 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 13
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 11
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 4
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 4
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 iron ion Chemical class 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical class CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 238000000247 postprecipitation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitro-1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C2=C1 FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017119 AlPO Inorganic materials 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- HMEKVHWROSNWPD-UHFFFAOYSA-N Erioglaucine A Chemical compound [NH4+].[NH4+].C=1C=C(C(=C2C=CC(C=C2)=[N+](CC)CC=2C=C(C=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=2C(=CC=CC=2)S([O-])(=O)=O)C=CC=1N(CC)CC1=CC=CC(S([O-])(=O)=O)=C1 HMEKVHWROSNWPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000628997 Flos Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018661 Ni(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 235000012745 brilliant blue FCF Nutrition 0.000 description 1
- 239000004161 brilliant blue FCF Substances 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K chromium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Cr+3] VQWFNAGFNGABOH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000005690 diesters Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001463 metal phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- PPSSQRUPSRPZON-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene;sodium Chemical compound [Na].[O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 PPSSQRUPSRPZON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000003403 water pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高频脉冲电化学废水处理工艺，废水经缓冲，充分混合后，均匀喷射到与高频脉冲电源导通的极板上进行电化学反应，反应后的废水中絮凝物沉淀后排入污泥浓缩池；废水中的浮渣通过分离后排入污泥浓缩池；去除了固形物的废水排出，进入后续处理流程。本发明还公开了实施上述方法的装置。本发明方法采用直流高频脉冲方波电源和多极板并行导电技术，在极化高频感应下，金属极板形成瞬态交变感应电极，并进一步在水中的正、负离子之间产生脉动极化，从而有效使水中离子发生均布，有效地解决了液体隔离钝化现象，反应速度大大提高，对含有高浓度BOD5、CODCr、NH4-N、SS，中低盐度工业废水有明显效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理技术及其装置，特别是一种高频脉冲电化学废水处理技术及其装置，属电化工设备技术领域和环保领域。
背景技术
目前，我国污水处理基本分为四大类，即物理处理方法(如过滤、沉淀、隔油等)、化学处理方法(离子交换、化学沉淀、高级氧化等)、物理化学方法(如混凝沉淀、气浮等)和生物处理方法(如活性污泥法、生物膜法等)。这些方法通常作为一个处理单元，通过不同的组合，形成了目前各种常见的废水处理工艺。如常规城市污水处理工艺包括过滤、沉砂、活性污泥法、沉淀、消毒等单元，处理后的废水能够达到排放标准。
而对于高浓度、难处理的一些特种废水如垃圾填埋场渗滤液、电镀废水、染料废水、造纸废水等，通过常规的污水处理单元很难达到排放标准，即使能够达标排放，也需要较高的投资和运行费用，经济上难以承受。如垃圾渗滤液，其CODCr浓度从2000mg/L到100000mg/L不等，氨氮浓度1000mg/L以上，BOD5/CODCr为0.1～0.5，并且随着垃圾填埋时间的推移逐渐降低，为生化处理带来了很大的难度，处理后的废水很难达到设计的排放标准，全国只有少数几个大型的垃圾填埋场利用超滤及反渗透工艺使出水达到一级排放标准，但是运行费用大大提高。
电化学处理法是废水处理领域内一种比较特殊的处理方法，涉及到现代物理学和现代化学结合而产生的一门交叉学科——电化学。电化学处理法是运用现代电化学理论，综合物理电场、电子、电压、电吸附、带电物质电极化理论和化学反应中的离子反应、氧化还原反应、催化氧化还原反应等理论，形成独有的电化学反应污水处理机理。污水在电解过程中，一般可产生四种效应，即电解氧化、电解还原、电解絮凝和电解气浮。
现有技术中，污水的电解处理分为直流法和交流正弦脉冲法。直流电解处理法，在开始工作后，就会在正负电极周围形成高浓度正负离子隔离层，对污水中的其它物质产生屏障作用，进一步减少了离子的产生，使得在屏障外的污水得不到有效处理，而产生电解电离的液体隔离钝化，使处理效果大为降低，同时提高处理的电流量，增加电功率。交流正弦脉冲法，能有效减少这种隔离层，但是，由于其脉冲宽度较大，电极关断时间短，使其电极的有效放电时间短，从而产生电极周围的隔离层得不到有效释放，故其液体隔离钝化，得不到根本解决。而在金属电极钝化方面，国内已有用铁合金来减少因铁与水中电离出来的氧产生氧化锈蚀而沉积在电极表面，使电极表面与污水隔离而产生的钝化。但是，它还不能有效解决因电离出来的铁离子与水中氧产生氧化作用而沉积在电极表面这一根本问题。同样也不能从根本上解决金属电极钝化对电解电离作用的负面影响。
发明内容
本发明提供了一种高频脉冲电化学废水处理工艺，利用高频脉冲电化学处理技术，大大提高了污水的处理效率，有效降低了处理成本，提高了各种污染物的去除率，能够达到大处理量高浓度污染物废水的连续处理。
本发明还提供了一种高频脉冲电化学废水处理装置，通过高频脉冲电化学技术处理，可有效减少后续处理的负荷和费用，大大地降低建造成本。
一种高频脉冲电化学废水处理工艺，包括：废水经缓冲，充分混合后，均匀喷射到极板上，极板与高频脉冲电源连通，当极板间电压、极板间电流密度、脉冲频率、极板间距离与反应区废水停留时间达到一定的条件时，废水中的组分与极板发生氧化还原反应，并形成吸附上浮和絮凝沉淀的固液分离效果，废水中的絮凝物沉淀后排入污泥浓缩池；废水中的浮渣通过刮板分离进入排渣槽，最终排入污泥浓缩池；去除了固态物质的废水排出，进入后续处理流程。
所述的高频脉冲电源，运用微电脑控制调制，采用直流高频脉冲方波电源，在极化高频感应下，金属极板形成瞬态交变感应电极，并进一步在水中的正、负离子之间产生脉动极化，从而有效使水中离子发生均布，正负电极上的离子积累不再发生。有效地解决了液体隔离钝化现象，最大限度地降低极板周围Fe2+的浓度，Fe2+与OH-在电解液中均匀分布，反应速度大大提高。在采用铁合金或铝合金电极的情况下，金属钝化的可能性也降到了最小。所述的高频脉冲电源为直流高频脉冲方波电源，输入电压为AC380V，输入电源频率为50Hz，逆变频率为1000kHz，输出电源电压0～500V可调，输出频率300～2000Hz可调，占空比为0.1～0.6可调，输出功率2～30kW，冷却方式为风冷。
本发明工艺的电化学反应的主要作用有：
1、还原作用
在阴极上发生还原反应，产生氢分子。
2H++2e→2H→H2↑
新生态(H)具有很强的还原能力，可将六价铬还原成三价铬，并以氢氧化铬沉淀去除。对于许多以氧化态成分为主的色素染料，可将其还原成无色物质，从而将废水中色度去除。
2、除重金属离子
重金属离子与电解水中的OH-生成金属氢氧化物，形成固态沉淀。
Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓
Ni2++2OH-→Ni(OH)2↓
3、氧化反应可去除CODcr及CN-
阳极板主要反应：
Fe-2e→Fe2+
Al-3e→Al3+
4OH--4e→2H2O+2O→2H2O+O2↑
阳极产生的新生态(O)具有很强的氧化能力，可以氧化水中有机或无机化合物，去除水中的CODCr。阳极上由于放出新生态(O)作为氧化剂，氧化CN-，将CN-去除。
4、除磷
极板受电化学作用析出的金属离子，和磷酸根反应产生沉淀，而且能与其它金属形成共沉淀，达到最好的除磷效果。
Al3++PO4 3-→AlPO4↓
Fe3++PO4 3-→FePO4↓
5、混凝作用去除SS
金属极板在阳极板上离解出金属离子，产生Al(OH)3或Fe(OH)3沉淀。Al(OH)3或Fe(OH)3沉淀具有絮凝作用。
6、浮除作用去除油脂和胶体
在电凝过程中，阳极与阴极表面不断产生氧气和氢气，并以微细气泡逸出，可以粘附于废水中的絮状物及油类物，令其密度变小而浮至水面，产生气浮作用。它比传统气浮法用释放器溶气水产生的气泡微小，效果更强。
7、杀菌作用
通常工业废水，尤其是化工废水，含有较高浓度的Cl-，当外界电压达到氧化电极电位之时，Cl-被氧化成氯分子，氯分子在水中继续水解产生HClO，HClO能将绝大部分的病菌灭活，产生杀菌作用。
2Cl--2e→Cl2
Cl2+H2O→HCl+HClO
废水进入反应器前应保证略显酸性(pH3～5)，这样通过金属(铁或铝)与酸之间的化学反应，加快了极板溶解速度，金属离子浓度有一定的提高，有利于氧化、还原及混凝作用的进行，又不致于溶解太快，增加极板损耗。
一种高频脉冲电化学废水处理装置，主要由高频脉冲电源和反应器两部分组成。
所述的高频脉冲电源分为五部分：
1、给定部分：根据污水及处理要求的板间电压、电流密度与极板数量，计算出工作频率、占空比和工作电流。
2、控制与保护部分：根据给定部分来控制高频发生器工作状态，同时，根据电化学反应器电流、温度对系统进行保护。
3、高频波发生器：产生电凝机所需要的高频脉冲方波。
4、隔离与放大部分：将高频脉冲波信号放大、隔离来驱动IGBT逆变器。
5、IGBT逆变器：采用IGBT构成桥式逆变器，产生脉冲电源。
所述的反应器包括壳体和壳体外的操作平台，壳体内设有进水布水区、反应区、出水出渣区、沉淀区，进水布水区在壳体上部一侧，由进水管、均布缓冲槽、均布缓冲槽出水管和与出水管相连的布水管构成；反应区设于布水管上部，由极板插槽、极板支架和若干极板构成，极板与高频脉冲电源导通；出水出渣区设于壳体上部，由刮渣机、排渣槽、排渣管和排渣槽出水管构成；沉淀区设于壳体下部，包括泥斗和排泥管。操作平台设在壳体外一侧，设有爬梯、走道板、扶栏和走道支撑。
本发明所述的电化学废水处理装置，容积可根据废水处理量的大小决定，材质为不锈钢制作，外衬多层玻璃塑胶，底部为钢结构支撑，同时接地保护，即保证槽体整体结构牢固，又保证绝缘。极板材料采用金属铁或铁合金，也可用铝或铝合金。
本发明具有以下优势：
1、本发明采用直流高频脉冲方波电源作为电解电源，可以使废水中正负离子均匀分布，反应充分，提高了金属极板的利用率，损耗降低50％以上；并且电耗大大降低，约为普通电解法的1/15～1/20。
2、本发明实现手动和自动控制，自动化程度高，处理系统可实现pH、ORP、液位等自动控制和自动加酸、加碱、加药等。
3、本发明所述极板正极和负极可以定期互换活化，有效防止极板钝化现象。
4、本发明对废水中的有机物和无机污染物具有还原、氧化、中和、絮凝、浮除分离、脱色、杀菌等综合作用，一步完成，大大简化污水处理工艺流程，并且对含有高浓度BOD5、CODCr、NH4-N、SS，中低盐度工业废水有明显效果。
5、本发明所述的电化学反应器设备占地小，一次性投资少，调节方便。并且设置了均布缓冲槽，既能均匀布水，又能调剂水质；布水管既保证均匀布水，又防止阻塞定向射流孔；刮渣机设计新颖，牢固有效，泥斗及时排除沉渣，使电解反应顺利进行。
本发明运行参数及处理效果如下表
附图说明
图1为一种高频脉冲电化学反应器废水处理流程图
图2为为高频脉冲电源工作原理图
图3为一种高频脉冲电化学反应器装置主视图
图4为一种高频脉冲电化学反应器装置侧视图
图5为一种高频脉冲电化学反应器装置俯视图
图6为一种高频脉冲电化学反应器装置极板分布图
图7为一种高频脉冲电化学反应器装置均布缓冲槽详图
图8为一种高频脉冲电化学反应器装置布水管详图
图9为一种高频脉冲电化学反应器装置刮渣机刮板详图
图10为一种高频脉冲电化学反应器装置排渣槽详图
具体实施方式
如图1所示，一种高频脉冲电化学废水处理工艺，包括：废水经均布缓冲槽缓冲，充分混合后，均匀喷射到与高频脉冲电源导通的反应区的极板上进行电化学反应，反应后的废水中絮凝物沉淀后排入污泥浓缩池；废水中的浮渣通过分离后排入污泥浓缩池；去除了固形物的废水排出，进入后续处理流程
如图2所示，高频脉冲电源，由给定部分、控制与保护部分、高频波发生器、隔离与放大部分、IGBT逆变器组成，其中控制与保护部分和高频波发生器由微机控制，控制与保护部分根据给定部分控制高频发生器工作状态，高频发生器产生的高频脉冲波，隔离放大部分将脉冲波信号放大、隔离，驱动IGBT逆变器产生脉冲电波。
如图3～6，反应器包括壳体5和壳体外的操作平台，壳体内设有进水布水区1、反应区2、出水出渣区3、沉淀区4。
壳体5设有支撑加强装置，由支撑底板50、支撑柱51、横支撑52和斜支撑53、槽顶加强筋54构成，通过支撑加强装置，均分整个反应器的重量，使得反应器稳定牢固。
进水布水区1由进水管10、均布缓冲槽11、均布缓冲槽出水管12和与出水管相连的布水管13构成，根据水量设置布水管3～5根。每根布水管设有一只蝶阀15，利于调节流速和开停。布水管末端设有支架16，保证布水管稳固。均布缓冲槽(如图7)内部带有两个隔板，与进水管10相邻的隔板底部和与均布缓冲槽出水管12相邻的隔板顶部分别设有一个过流孔17，采用上下折流的流态，这样既能够控制流速稳定，又能够均和水质。均布缓冲槽使得流到各个极板下的布水管的水压均等，达到流过每个电极极板的水流量相等，最大限度地满足了污水均衡处理的要求。
如图8所示，布水管13上沿布水管垂直轴线向下45度均匀分布定向射流孔14。废水进入布水管后，由射流孔进入反应区，因为孔径较小，废水以较快的速度射入反应区。通过定向射流，使得水流定向流射到每个极板，使水流与电极板的接触面积达到了最大，并能够有效地冲击发生在极板周围的铁离子与水中氧发生氧化后所形成的沉淀物，使其不能在板极上发生有效沉积，而随着水流流到沉淀槽中进行沉淀。由于定向射流孔延布水管垂直轴线向下45度均匀分布，在装置停止运行时，又可避免沉淀物堵塞定向射流孔。
反应区2包括极板插槽20、极板支架21，极板22，反应区采用多极板并行导电技术，两端极板分别接电源正负极，其余极板不接接电源，而是直接插入废水中均匀分布，充分利用废水中的盐分的导电能力，并将离子浓度控制在一定的范围之内，使得极板之间达到电解所需的电压与电流，这种方式大大增加了极板与废水的接触面积，并且简化了极板的接线结构，降低了设备故障的可能性。极板正极和负极可以定期互换活化，有效防止极板钝化现象。
出水出渣区3主要由排渣槽37(如图10)、排渣管32、刮渣机36、排渣槽出水管33构成。浮渣在刮渣机的作用下，进入排渣槽，排渣槽内设一斜坡，与水平面角度约0.2°，浮渣能自流入排渣管进入污泥浓缩池。刮渣机由减速机30和刮板31组成，电机座设筋板34支撑。其中刮板(如图9)由固定在刮板轴38上的两块结构相同的桨片39组成，根据古代水车运转原理设计，通过自转带动浮渣的流动，将浮渣刮入排渣槽。浆片端部设有软毛刷35，能够减缓由于刮板转速太快而将浮渣扬起，并且避免出现刚性刮板将太多水带入排渣槽的现象。刮渣机减速机以不锈钢螺栓固定在壳体的电机座上，通过皮带带动刮板轴转动，浆片固定在刮板轴上，随轴转动，将浮渣刮出。刮渣机可以现场安装，利于维修与运输。刮渣机的固定安装使得设备所占空间小、运行简单，与移动式刮渣设备相比，能够提高设备的稳定性和使用寿命。反应区水位略高于排渣槽底，避免浮渣随出水流出，而废水也能顺利流入出水管，进入后续处理单元。
沉淀区4由泥斗40与排泥管41组成，并设置阀门。反应区产生的比重较大的固体沉淀沿着极板沉入泥斗，并定期排入污泥浓缩池。
操作区包括，爬梯55、走道板56、扶栏58及走道支撑57，所有部分均涂有绝缘漆，保证安全。操作人员可以在走道操作平台上观察处理现象，及时调整。
采用本发明装置的废水处理过程：废水由进水管10进入均布缓冲槽11，经均布缓冲槽出水管12和布水管13进入反应区，在直流高频脉冲电源的作用下，废水发生电解、氧化还原、混凝气浮等过程，水中污染物浓度大大降低，反应后废水中的絮凝物沉入泥斗40，由排泥管41排入污泥浓缩池；废水及浮渣一起进入刮渣机36处理，浮渣由排渣管32排入污泥浓缩池，去除固形物的废水由排渣槽出水管33进入后续处理流程。
应用例：
温州某化工有限公司主要产品有海藻酸钠、间硝基苯磺酸钠、薛佛氏盐和N-乙基-N-苄基苯胺-3′-磺酸、颜料阳光红、高含量食品蓝2#(酸性兰9#)产品。
其废水主要来源是反应后有机废液、洗涤用水和颜料水洗水。废水主要包含乙醇、二酯类、胺盐以及其它未反应物品，废水成分较为复杂，按颜色分主要有金黄色、红色及蓝色三股废水。
原水COD、色度都较高，经过实验分析，决定采用电解+物化+生化的方法处理该废水。
电解采用本发明电化学反应装置，处理水量为10t/h，操作条件为U＝300V，I＝80A，输出频率300Hz，占空比为0.5，电流密度为0.8～0.9dA/m2，经过电化学反应器后进出水水质如下：
| 指标 | 进水 | 出水 | 去除率 |
| COD(mg/l) | 32000 | 14000 | 57％ |
| BOD(mg/l) | 9000 | 8000 | 11％ |
| BOD/COD | 0.28 | 0.57 | |
| PH | 5.0 | 7～7.5 | |
| 色度(倍) | 100000 | 200 | 99.8％ |
| SS(mg/l) | 600 | 70 | 88％ |
| NH<sub>4</sub>-N | 300 | 250 | 16％ |
废水经过电化学反应器处理后，COD、色度、SS均大幅下降，尤其是BOD/COD比从0.28提升到0.57，可生化性大大加强，为后续的生化处理单元提供了非常好的条件，处理成本为1.68元/m3，这是其他处理技术无法比拟的。
Claims (9)
1.一种高频脉冲电化学废水处理工艺，包括：废水经缓冲，充分混合后，均匀喷射到极板上，极板与高频脉冲电源连通，调整板间电压、极板间电流密度、脉冲频率、占空比、极板间距离与反应时间，使废水中的组分与极板发生氧化还原反应，反应后形成吸附上浮和絮凝沉淀的固液分离效果，废水中絮凝物经沉淀后排入污泥浓缩池；废水中的浮渣通过刮渣机分离进入排渣槽，最终排入污泥浓缩池；初步去除固态物质的废水排出，进入后续处理流程；所述的高频脉冲电源为直流高频脉冲方波电源，输出电源电压为0～500V，输出频率为300～2000Hz，占空比为0.1～0.6；所述的板间电压＞2.0V，极板间电流密度0.2～2A/dm2，板间距离5～20mm，反应时间10～45min。
2.一种高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：由高频脉冲电源和反应器两部分组成；
所述的高频脉冲电源由给定部分、控制与保护部分、高频波发生器、隔离与放大部分、IGBT逆变器组成，其中控制与保护部分和高频波发生器由微机控制，控制与保护部分根据给定部分控制高频发生器工作状态，高频发生器产生的高频脉冲波，隔离放大部分将脉冲波信号放大、隔离，驱动IGBT逆变器产生脉冲电波；
所述的反应器包括壳体(5)和壳体外的操作平台，壳体内设有进水布水区(1)、反应区(2)、出水出渣区(3)、沉淀区(4)，进水布水区(1)在壳体上部一侧，由进水管(10)、均布缓冲槽(11)、均布缓冲槽出水管(12)和与出水管相连的布水管(13)构成；反应区(2)设于布水管(13)上部，由极板插槽(20)、极板支架(21)和若干极板(22)构成，极板(22)与高频脉冲电源导通；出水出渣区(3)设于壳体上部，由刮渣机(36)、排渣槽(37)、排渣管(32)和排渣槽出水管(33)构成；沉淀区(4)设于壳体下部，包括泥斗(40)和排泥管(41)。
3.如权利要求2所述的高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：所述的壳体(5)上设有支撑加强装置，支撑加强装置由壳体底部的支撑底板(50)、支撑柱(51)、横支撑(52)、斜支撑(53)和壳体顶部的槽顶加强筋(54)构成。
4.如权利要求2所述的高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：所述的均布缓冲槽(11)内部带有两个隔板，与进水管(10)相邻的隔板底部和与均布缓冲槽出水管(12)相邻的隔板顶部分别设有一个过流孔(17)。
5.如权利要求2所述的高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：所述的布水管(13)上沿布水管垂直轴线向下45度均匀分布定向射流孔(14)。
6.如权利要求2所述的高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：所述的刮渣机(36)由减速机(30)和刮板(31)组成，刮板(31)由固定在刮板轴(38)上的两块结构相同的桨片(39)组成，减速机(30)通过皮带带动刮板轴(38)转动，浆片(39)端部设有软毛刷(35)。
7.如权利要求2所述的高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：所述的刮渣机(36)由螺纹紧固件与壳体固定。
8.如权利要求2所述的高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：所述的排渣槽(37)内设一斜坡，斜坡与水平面夹角0.2°。
9.如权利要求2所述的高频脉冲电化学废水处理装置，其特征在于：所述的操作平台设在壳体外一侧，设有爬梯(55)、走道板(56)、扶栏(58)和走道支撑(57)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200710164483A CN100591629C (zh) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | 一种高频脉冲电化学废水处理工艺及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200710164483A CN100591629C (zh) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | 一种高频脉冲电化学废水处理工艺及其装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101186359A CN101186359A (zh) | 2008-05-28 |
| CN100591629C true CN100591629C (zh) | 2010-02-24 |
Family
ID=39479024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200710164483A Active CN100591629C (zh) | 2007-12-05 | 2007-12-05 | 一种高频脉冲电化学废水处理工艺及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100591629C (zh) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2397959C2 (ru) * | 2008-09-10 | 2010-08-27 | Николай Александрович Яворовский | Способ очистки сточных вод от тяжелых металлов |
| CN101913686A (zh) * | 2010-09-06 | 2010-12-15 | 华中科技大学 | 脉冲功率水处理反应器 |
| CN102241071A (zh) * | 2011-07-15 | 2011-11-16 | 中铁六局集团有限公司 | 膨润土泥浆搅拌发酵箱 |
| CN102259957A (zh) * | 2011-07-28 | 2011-11-30 | 成都凯迈科技有限公司 | 一种污水处理电解池 |
| CN102500137B (zh) * | 2011-11-22 | 2016-01-20 | 上海寰胜自动化设备科技有限公司 | 智能餐饮污油水分离器及其分离方法 |
| CN102557198B (zh) * | 2012-01-15 | 2013-11-06 | 安徽中环环保科技有限公司 | 多维电催化反应器 |
| CN103304010B (zh) * | 2013-06-19 | 2014-12-24 | 广东沃杰森环保科技有限公司 | 一种污水处理高效电凝装置 |
| CN103613170A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-05 | 苏州优德通力电气有限公司 | 一种双铝电极电解除磷装置及其使用方法 |
| CN103601271A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-26 | 苏州优德通力电气有限公司 | 一种带高效搅拌装置的电解除磷装置 |
| CN108698863A (zh) * | 2015-12-18 | 2018-10-23 | 亚拉国际有限公司 | 从肥料废水去除氯离子的方法 |
| CN106904693B (zh) * | 2017-03-23 | 2019-11-12 | 江苏省环境科学研究院 | 一种脉冲电吸附-电催化氧化协同处理污水的方法 |
| CN111112324B (zh) * | 2019-12-20 | 2021-09-03 | 清华大学 | 土壤及地下水中的有机污染物处理装置及设备 |
| CN111470733A (zh) * | 2020-05-12 | 2020-07-31 | 普洱致诚环保设备有限公司 | 咖啡加工废水处理工艺 |
| CN111762929A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-13 | 河南工学院 | 一种基于电化学氧化技术的垃圾渗透液处理方法 |
| CN113754025A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-07 | 华设设计集团股份有限公司 | 一种脉冲电化学改善反渗透浓水可生化性的方法 |
| CN116395919B (zh) * | 2023-06-09 | 2023-11-14 | 威海蓝创环保设备有限公司 | 一种含硝基咪唑废水处理工艺 |
| CN117003341A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-11-07 | 成都四方电气有限公司 | 一种鱼塘尾水处理系统及方法 |
-
2007
- 2007-12-05 CN CN200710164483A patent/CN100591629C/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101186359A (zh) | 2008-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100591629C (zh) | 一种高频脉冲电化学废水处理工艺及其装置 | |
| CN102936072B (zh) | 一种纳米催化电解絮凝气浮装置 | |
| CN201437512U (zh) | 高压脉冲电絮凝污水处理器 | |
| CN103304010B (zh) | 一种污水处理高效电凝装置 | |
| CN206142964U (zh) | 一种一体化高浓度污水高级氧化处理设备 | |
| CN201309849Y (zh) | 处理废水用电凝装置 | |
| CN210559547U (zh) | 一种连续处理有机废水的脉冲三维电极装置 | |
| CN202519115U (zh) | 一种纳米催化电解絮凝气浮装置 | |
| CN105692814B (zh) | 一种高浓度悬浮物电絮凝与絮体分离沉淀一体化处理装置 | |
| CN102010037A (zh) | 一种标准化电絮凝设备设计方案 | |
| CN116589060A (zh) | 一种电絮凝气浮沉淀一体化装置 | |
| CN205892821U (zh) | 一种用于污水处理可调极板间距的电化学反应池 | |
| CN201971667U (zh) | 用于有机废水处理的高压脉冲电凝设备 | |
| CN209890411U (zh) | 一体化垃圾中转站渗滤液预混合电解气浮预处理装置 | |
| CN101985372A (zh) | Eft污水处理电解设备 | |
| CN213708002U (zh) | 一种复合污水处理装置 | |
| CN111018201A (zh) | 一种电化学除磷装置及除磷方法 | |
| CN110510710A (zh) | 电絮凝与电催化氧化一体化废水处理装置 | |
| CN212425722U (zh) | 一种电化学除磷装置 | |
| CN201850163U (zh) | Eft污水处理电解设备 | |
| CN210855619U (zh) | 一种含盐有机废水电催化氧化耦合预处理装置 | |
| CN111115923A (zh) | 一种基于电絮凝技术的含油污水处理系统及方法 | |
| CN119858996A (zh) | 一种用于污水处理的重金属分离设备及使用方法 | |
| CN211004911U (zh) | 一种组合式高浓度含铜废水处理装置 | |
| CN220317489U (zh) | 一种表面自清洁型电解除磷装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHEJIANG PROVINCE BOSHIHUA ENVIRONMENTAL PROTECTIO Free format text: FORMER OWNER: CHEN KUNBO Effective date: 20090807 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20090807 Address after: Room 604, building A, Hua Hong Building, 238 Tian Tian Shan Road, Zhejiang, Hangzhou, China: 310013 Applicant after: Zhejiang Bestwa Environmental Protection Science and Technology Co., Ltd. Address before: Room 604, building A, Hua Hong Building, 238 Tian Tian Shan Road, Xihu District, Zhejiang, Hangzhou 310013, China Applicant before: Chen Kunbai |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: High-frequency impulse electrochemistry waste water treatment process and device thereof Effective date of registration: 20111128 Granted publication date: 20100224 Pledgee: Bank of Hangzhou Limited by Share Ltd science and Technology Branch Pledgor: Zhejiang Bestwa Environmental Protection Science and Technology Co., Ltd. Registration number: 2011990000456 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20140128 Granted publication date: 20100224 Pledgee: Bank of Hangzhou Limited by Share Ltd science and Technology Branch Pledgor: Zhejiang Bestwa Environmental Protection Science and Technology Co., Ltd. Registration number: 2011990000456 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: High-frequency impulse electrochemistry waste water treatment process and device thereof Effective date of registration: 20140331 Granted publication date: 20100224 Pledgee: Uni-Power Group Co.,Ltd. Pledgor: Zhejiang Bestwa Environmental Protection Science and Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000216 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20160419 Granted publication date: 20100224 Pledgee: Uni-Power Group Co.,Ltd. Pledgor: Zhejiang Bestwa Environmental Protection Science and Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000216 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model |