CN101983941A

CN101983941A - 一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备

Info

Publication number: CN101983941A
Application number: CN 201010574061
Authority: CN
Inventors: 王惠丰
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: CN101983941B

Abstract

本发明涉及一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，该设备由布水区、电解区、气浮区、沉淀区和出水区构成。布水区采用大阻力配水系统；电解区采用电极固定架固定电极，电极采用复极式连接，直流电源间歇倒极，以防止钝化；电解后废水在气浮区和沉淀区完成渣水分离，气浮区上部设有刮渣设备和渣槽，沉淀区下部设有集泥板和排泥管；经气浮沉淀分离后的废水出水区排出。与原有电絮凝设备相比，本发明具有结构简单、投资低、占地面积小、运行维护简便等优点，适用于各类废水的处理。

Description

一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备

技术领域：

本发明属于废水处理技术领域，主要涉及一种废水处理设备，特别是涉及一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备。

背景技术：

电絮凝是利用可溶性金属阳极在电解过程中产生的金属氢氧化物絮凝去除水中污染物质的水处理工艺。现实中，阳极材料通常采用铝、铁等易得而价廉的金属，以铁为例，其基本反应过程如下：

阳极反应：Fe＋2e→Fe²⁺

阴极反应：2H₂O＋2e→H₂↑＋2OH^-

水解反应：Fe²⁺＋2OH^-→Fe(OH)₂↓

电解生成的氢氧化亚铁沉淀具有良好的絮凝、吸附性能，能有效地从废水中去除污染物质。同时电解时阴极析出的氢气能形成大量微小的气泡，具有良好的气浮分离效果，因此电絮凝通常也称作电絮凝-气浮工艺。另外，电解过程中阳极表面会发生电氧化反应，而电解产生的亚铁离子和阴极析出的新生态氢具有较强还原性，因此电絮凝工艺还具有氧化还原功能。

电絮凝工艺能有效去除水中胶体和悬浮类污染物质，并对乳化油、大分子有机物、微生物、重金属离子、氟离子、浊度和部分有色类物质具有良好的去除效果，因此能广泛地应用于各类废水治理和给水处理工程。和传统化学混凝相比，电絮凝工艺具有分离效果好、泥渣含水率低、占地面积小、易于实现自动控制等优点，具有广阔的应用前景。

早在上世纪初，国外就有报道采用专利电絮凝技术处理含油废水。经过百余年的发展，电絮凝工艺业已被广泛地用于各种废水处理和给水净化工程。在研究和应用过程中，电絮凝工艺获得了很大改进，并取得了大量发明专利。这些专利技术对电絮凝工艺处理效果和能量效率的提高、应用范围的拓展做出了改进，推动了电絮凝工艺的发展。到目前为止，电絮凝工艺已经初步完成了设备化，国际上已有部分公司专业生产电絮凝设备，这些设备具有良好的适应性和较高的处理效果和能量效率。

国内早在上世纪六七十年代就开始研究电絮凝工艺。近二十年以来，国内科研单位和工业企业对电絮凝工艺进行了大量研究。这些研究涵盖了电镀、含油、印染等大部分难处理的行业废水，但这些研究还仅限于实验室规模，应用于工程实际的还很少。电絮凝工艺在国内没有得到广泛应用，其主要原因是电絮凝反应器设计方案不成熟，导致电解过程能耗高、处理费用过高，同时电解反应器加工制造难以标准化，电极易发生钝化，电极连接及更换困难，运行管理及维护麻烦等。

综上所述，为了推动电絮凝工艺在废水处理行业中的应用，必须对传统电絮凝处理反应器做进一步改进，以降低处理能耗和简化运行维护操作。

发明内容：

1、发明目的：

本发明针对电絮凝工艺存在的缺陷，提供了一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备。

2、技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：

（1）通过结构设计使电解反应与絮凝气浮分离过程在同一个反应器中完成，形成电絮凝-气浮一体化设备，该设备由布水区、电解区、气浮分离区、沉淀分离区和出水区构成。

（2）布水区位于电解区下部，其目的是保证废水均匀地进入电解区，防止发生短流现象。本设备采用大阻力配水系统，该系统由一系列下部穿孔的配水管组成。经该系统配水，能保证废水均匀地分布在整个布水区的断面上，然后向上流入电解区。

（3）电解区由一系列平行放置的金属电极构成。当电极通过直流电时，阳极会溶解产生大量金属离子并进一步水解生成金属氢氧化物絮体；而阴极则会析出大量微小气泡，从而实现电解絮凝、气浮功能。电极间距和相对位置通过电极固定架确定，电极固定架上设有电极卡槽，金属极板插入上下两条电极固定架的电极卡槽位置就能固定。

电极固定架是由PVC、PPR或聚四氟乙烯等工程塑料加工而成的条状支架，上面铣有一系列间距一定的凹槽，即电极卡槽。电极固定架可以焊接或通过螺栓连接在反应器壁上，两面壁上下各两条，电极卡槽上下对齐。电极卡槽宽度可比电极厚度稍大，金属板电极可顺利实现插拔。

电极连接方式可根据现实情况和客户要求任意选择单极式连接或复极式连接，但本发明使用复极式连接，这种连接方式不但可以有效降低设备投资和运行能耗，而且还能实现电极的自由插拔，减少了运行维护的劳动强度。电极间距可简单的通过调整电极固定架上电极卡槽的距离进行调整。

电极通过线缆或铜排与直流电源相连接，直流电源可采用线性直流稳压电源或脉冲直流电源，电源要求具有颠倒正负极的功能，每30秒到1800秒颠倒正负极一次，使电极表面交替呈阳极和阴极反应，能有效防止电极钝化。

（4）气浮分离区在电解区的上部，电解完的废水向上流入气浮分离区。在气浮分离区中，电解产生的金属离子及其水解生成的氢氧化物通过混凝作用与印染废水中的悬浮颗粒、胶体、染料及表面活性剂等形成大量絮体，这些絮体则进一步与阴极析出的大量微小气泡相结合，形成了表观密度小于水的三相颗粒体系。在废水向反应器末端水平运动过程中，这些颗粒将会浮到水面上，而废水则得以澄清。水面上的浮渣通过设在池顶的刮渣机收集到储渣槽内，当储渣槽内的浮渣积累到一定量后，就可以通过排渣管排放。

（5）沉淀分离区设在气浮分离区的下部，用以沉淀分离密度较大的絮体和颗粒。沉淀分离区底部设有呈一定坡度倾斜的集泥板，当沉淀物累积到一定厚度就会自动滑入池底，并经由设在底部的排泥管排出。

（6）出水区设在反应器末端，由溢流堰、集水槽和排水管构成。出水区前端设有挡板，防止浮渣随水排出。经气浮和沉淀分离得以澄清的废水经溢流堰流入集水槽，最后由排水管排出。出水区前端的挡板伸入水面下的深度要适宜，不能太浅，以防止浮渣被水流带动随水排出。溢流堰采用三角堰或直角堰，用塑料或金属薄板加工，堰体上加工有腰孔，用螺栓固定在反应器池壁上，以便调节水平和上下位置，保证出水均匀和调节池内液位高度。

3、优点及效果：

本发明是一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，具有如下优点：

第一、电解絮凝、气浮和沉淀分离等工艺过程都集中在同一个反应器内完成，设备结构紧凑，节省固定投资和占地面积；

第二、采用电极固定架上的电极卡槽固定电极，不但可以实现电极的自由插拔，便于维修和更换，而且能根据实际需要更换电极支架来调整电极间距，使极间距处于最佳范围，降低槽电压和能耗；

第三、直流电源具有倒极功能，每隔一段时间颠倒正负极输出，使电极表面交替呈现阳极和阴极反应，能有效防止电极钝化现象。

附图说明：

图1为本发明设备结构示意图。

附图标记说明：

图1中：A为布水区、B为电解区、C为气浮分离区、D为沉淀分离区、E为出水区。

1. 大阻力配水系统、2. 电极支撑架、3. 电极固定架、4. 电极卡槽、5. 电极、6. 挡板、7. 溢流堰、8. 集水槽、9. 排水管、10. 储渣槽、11. 刮渣机、12. 排渣管、13. 放空管、14. 排泥管、15.集泥板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，如图1中所示，电解反应与絮凝气浮分离过程在同一个反应器中完成，该设备由布水区A、电解区B、气浮分离区C、沉淀分离区D和出水区E构成；布水区位于电解区下部，布水区内设有大阻力配水系统1；电解区内设有多个平行放置的金属电极5，电极5间距和相对位置通过电极固定架3确定，电极固定架3上设有电极卡槽4；气浮分离区内设有刮渣机11，刮渣机11侧下方设有储渣槽10和排渣管12，可以用来刮除和收集浮渣；沉淀分离区设在气浮分离区的下部；出水区前端设置有挡板6，用于防止浮渣随水排出，出水区末端分别设有溢流堰7，集水槽8和排水管9。

所述布水区由多个下部穿孔的配水管组成，在布水区下部设有放空管13。

在电极固定架3下部设有电极支撑架2，金属电极5插入电极固定架3的电极卡槽4位置，被固定在电极支撑架2上。

在所述沉淀分离区的底部还设有排泥管14和倾斜的集泥板15，集泥可以通过排泥管14排放。

所述溢流堰7采用塑料或金属薄板加工的三角堰或直角堰，堰体上加工有腰孔，并且被螺栓固定在反应器池壁上，这样便于调节水平和垂直位置，保证出水均匀和调节池内液位高度。

所述电极5采用负极式连接方式，并通过线缆或铜排与直流电源相连接。

所述直流电源具有正负极颠倒的功能，每隔30～1800秒颠倒正负极一次，使电极表面交替呈阳极和阴极反应，能有效防止电极钝化。

本发明这种电絮凝-气浮一体化废水处理设备使用时，废水在布水区A中由大阻力配水系统1分配，在整个断面上均匀地向上流入电解区B。电解区有一系列平行放置的金属电极5构成，电极在直流电解过程中，阳极产生大量金属离子并水解生成金属氢氧化物絮体，阴极产生大量微小气泡，从而具有凝聚气浮功能。电极相对位置通过电极固定架3固定，电极固定架上设有电极卡槽4，金属电极插入上下两条电极固定架的电极卡槽位置就能固定。

电解后废水进入气浮分离区C，电解产生的絮体与微小气泡相结合，形成密度小于水的颗粒，并在废水水平流动过程中上浮至水面形成浮渣。浮渣通过刮渣机11收集，进入储渣槽10与水分离，当浮渣收集到一定量后由排渣管12排出。在气浮分离区下部设有沉淀分离区D，用以分离密度较大的絮体和颗粒。废水通过气浮分离和沉淀分离得以澄清后进入出水区E。出水区前端设置挡板6，以防止浮渣随水流出。澄清液经挡板折流后经溢流堰7流入集水槽8，最后经由排水管9排出。

另外在布水区A下部设有放空管13，在沉淀分离区D下部设有排泥管14，以便于放空和排泥。

实施例：2008年6月在沈阳某制衣厂印染车间建立了一套以电絮凝-气浮一体化设备为核心的印染废水处理设施进行实验，经实验证明，处理能力为5m³/h。该废水处理设施流程简单，设备结构紧凑，易于实现自动控制，连续稳定运行至今，并未出现安全和技术问题。该废水处理设施出水水质稳定，各类指标均达到国家污水综合排放二级标准。该处理设备占地面积不足10m²，总投资14万元。吨水运行费用为1.2～1.5元，能为企业所接受。与同类废水其它处理工艺相比，本处理设施工艺流程简单，节约了大量占地面积和一次性投资，适合广大小规模的制衣和印染企业的废水污染治理工程。

Claims

1.一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：电解反应与絮凝气浮分离过程在同一个反应器中完成，该设备由布水区、电解区、气浮分离区、沉淀分离区和出水区构成；布水区位于电解区下部，布水区内设有大阻力配水系统（1）；电解区内设有多个平行放置的金属电极（5），电极（5）间距和相对位置通过电极固定架（3）确定，电极固定架（3）上设有电极卡槽（4）；气浮分离区内设有刮渣机（11），刮渣机（11）侧下方设有储渣槽（10）和排渣管（12）；沉淀分离区设在气浮分离区的下部；出水区前端设置有挡板（6），末端分别设有溢流堰（7），集水槽（8）和排水管（9）。

2.根据权利要求1所述的一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：所述布水区由多个下部穿孔的配水管组成，在布水区下部设有放空管（13）。

3.根据权利要求1所述的一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：在电极固定架（3）下部设有电极支撑架（2），金属电极（5）插入电极固定架（3）的电极卡槽（4）位置，被固定在电极支撑架（2）上。

4.根据权利要求1所述的一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：在所述沉淀分离区的底部还设有排泥管（14）和倾斜的集泥板（15）。

5.根据权利要求1所述的一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：所述溢流堰（7）采用塑料或金属薄板加工的三角堰或直角堰，堰体上加工有腰孔，被螺栓固定在反应器池壁上。

6.根据权利要求1所述的一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：所述电极（5）采用负极式连接方式，并通过线缆或铜排与直流电源相连接。

7.根据权利要求6所述的一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，其特征在于：所述直流电源每隔30～1800秒颠倒正负极一次。