CN103304010A - 一种污水处理高效电凝装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理设备技术领域，特指一种污水处理高效电凝装置，槽体为绝缘槽体，槽体的内部设有电极絮凝装置，电极絮凝装置由若干个电极絮凝模块叠堆在槽体构成，电极絮凝模块A由网状筐内安装若干块并列电极板构成，槽体的两端内表面上设有一号极板、二号极板，位于电极絮凝装置的上方设有刮渣装置，刮渣装置由电机驱动刮渣轴构成，刮渣轴上设有柔性刮渣板，位于电极絮凝装置一端的槽体内设有锥形浮渣容置区，锥形浮渣容置区通过一号通道与排渣槽连通，排渣槽的底部设有排渣口，使废水被二次以上的电解得到充分处理，避免了受到进水源的变化而影响稳定性，保证出水水质。该技术具有操作简便.运行稳定，占地小，节约能源，便于科学管理的优点。

Description

一种污水处理高效电凝装置

技术领域：

本发明涉及污水处理设备技术领域，特指一种污水处理高效电凝装置。

背景技术：

随着汽车、电镀、家用电器、航空、航天工业、建筑工业及相应的装饰工业的发展，我国电镀行业面临着巨大的发展机遇。据不完全统计，我国电镀厂现有一万多家，每年排放的电镀废水达40亿立方。当前发展循环经济，对提高资源利用率和建设资源节约型、环境友好型社会具有重要意义。资源减量化、再利用、再循环是贯彻实施循环经济，资源综合利用和清洁生产的三大基本原则，也是环境污染防治从末端治理转向前端控制，实现社会经济可持续发展战略的必然要求。

2008年8月1日新的《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）正式实施，随着该标准的实施，大幅度提高了电镀行业污染物排放的控制要求，因此企业需要采用更先进的工艺、更清洁的生产技术和更有效地污染治理措施才能适应新形势下我国电镀产业发展。

废水处理技术多种多样，就针对我国家目前电镀行业废水的处理现状的统计和调查，采用的主要有7种不同分类的方法：（1）化学沉淀法，又分为中和沉淀法和硫化物沉淀法。（2）氧化还原处理，分为化学还原法、铁氧化法和电解法。（3）溶剂萃取分离法。（4）吸附法。（5）膜分离技术。（6）离子交换法。（7）生物处理技术，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法。其中使用较多的方法有化学法、铁氧化法、电解法和离子交换法。

近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。

但在实际运行中发现，铁氧化法原料方便、价廉，但出水色感差、污泥量大；电解法投资大、耗电多、不经济；离子交换法和薄膜法水质好，但再生、更换树脂和膜片操作复杂，不易掌握。废水的处理和回用方法通常是：对各类废水进行合理的分类排放，经过处理后的各类废水在达到排放标准后汇入综合集水池进行均化，先采用混凝、过滤等工艺进行处理，然后再采用反渗透膜分离技术进行深度处理。出水根据实际生产要求或直接使用，或再次经过深度处理使用。

现有的电解治理技术与工艺如下：

1、传统高频脉冲技术：处理效率高，一般可达到90%以上。通过不断的重复进行供电--断电--供电，使电解效率得到大幅度的提高，脉冲时间小于电解处理总反应时间，铁离子大于直流电解时的溶解量，因此，脉冲电解与直流电解相比，节电的同时也大幅度的降低，但存在电解槽电压过低时，根据电解床水体变化电流输出会变大，同时能耗上升，此时无功功率释放在模块上，导致供电器可控硅容易击穿出现故障，采用高频脉冲；频率高，能耗高，容易出现故障，

2、传统的直流电解技术：电解过程中，电流通过平行金属电极发生氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，在阳离子失去电子生成新的较强的氧化活性物质起到氧化分解的作用，以降低原水中COD NH3-N，由于电解是每块极板都要给它供电，所以电流密度大，且电流都比较高，因此存在着能耗高，极板消耗快，极板容易钝化的问题，采用直流电解，处理效率较底，极板结垢难以克服，导致钝化影响处理效率急速下降，消耗大量能源，造成能耗上升。

3、低压脉冲电凝技术：低压脉冲电凝是通过对极板中间水加上一定的电压，当脉冲电流经电极通过电解水(废水)使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，能有效的降低COD，最终会有部分成为细微的分子粒状态沉淀或仍然以金属离子的氢氧化物沉淀形式与Fe,Al氢氧化物共沉析出。但水里很多离子的化学电位价很高，电压太低很难击破水中的分子键，只有用大电流的方法处理，而电流密度大，电压就会降低，所以存在能耗会高，极板消耗快缺陷。采用低压脉冲，投资及运行成本低，但处理效果不好，不符合我国现在提倡的节能减排的环保政策，并且难以实施；目前电絮凝存在阻力过大和极板极易堵塞钝化问题，暂时没有很好地解决方法，以上工艺存在能耗高运行不稳定及处理效果低，操作不方便，设备投资大等缺点；存在极大的安全隐患等诸多问题。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种污水处理高效电凝装置，对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%-30%；电解时间缩短30%-40%；节省电能达到30%-40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达96%-99%。创立了高压脉冲电凝技术和硅藻精土技术整合成套治理综合废水的新技术。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，其包括槽体、电极絮凝装置、刮渣装置、锥形浮渣容置区，槽体为绝缘槽体，槽体的内部设有电极絮凝装置，电极絮凝装置由若干个电极絮凝模块A叠堆在槽体构成，电极絮凝模块A由网状筐内安装若干块并列电极板构成，槽体的两端内表面上设有一号极板、二号极板，位于电极絮凝装置的上方设有刮渣装置，刮渣装置由电机驱动刮渣轴构成，刮渣轴上设有柔性刮渣板，位于电极絮凝装置一端的槽体内设有锥形浮渣容置区，锥形浮渣容置区通过一号通道与排渣槽连通，排渣槽的底部设有排渣口，位于电极絮凝装置尾端的槽体上设有二号通道，二号通道与出水口之间设有水位调节装置，槽体的下部设有锥形沉淀斗，锥形沉淀斗上分别安装有排污管，槽体上设有进水管、导气管，导气管上设有若干曝气盘，进水管上设有若干分布均匀的布水孔，锥形沉淀斗外部设有超声波杀菌器。

所述的网状筐上设有安装槽，电极板安装在安装槽内，网状筐上设有把手。

所述的导气管至少为两根以上。

所述的水位调节装置由一块固定挡水板与一块滑动挡水板构成，固定挡水板与一块滑动挡水板上分别开设有通孔，滑动挡水板上设有调节旋转盘。

所述的电极絮凝装置为若干块电极板插入槽体内构成，电极板的两边包有塑胶条。

所述的一号极板、二号极板为表面电镀防腐处理极板。

所述的电极板可为石墨、钛、铁铝合金、不锈钢材料。

本发明有益效果为：槽体的内部设有电极絮凝装置，电极絮凝装置由若干个电极絮凝模块叠堆在槽体构成，电极絮凝模块A由网状筐内安装若干块并列电极板构成，槽体的两端内表面上设有一号极板、二号极板，位于电极絮凝装置的上方设有刮渣装置，刮渣装置由电机驱动刮渣轴构成，刮渣轴上设有柔性刮渣板，位于电极絮凝装置一端的槽体内设有锥形浮渣容置区，锥形浮渣容置区通过一号通道与排渣槽连通，排渣槽的底部设有排渣口，位于电极絮凝装置尾端的槽体上设有二号通道，二号通道与出水口之间设有水位调节装置，通过曝气的方式定期将电解槽带电的大分子链打断。避免在形成电凝电极换向时水体带电粒子形成电容，当二次供电时电容放电短路影响设备正常运行，当电解槽水质变化阴极上产生氢气将微细的有机物及表面合性剂浮出水面，当覆盖在水面太厚时可能会让氢气没有地方释放形成氢爆，故在电解槽上方设有一刮渣机，能够及时将浮渣刮走，同时阳极上产生氧气，能够将水中有机物氧化，此时产生的初生态氧，羟基自由链能够有效的降低COD,是传统化学氧化10倍以上的功效,有效降低COD（需氧量），同时与极板反应生成氢氧化铁絮凝，巧妙地将电化学技术和传统的化学沉淀技术相融合，在直流电场作用下同时实现离子的深度脱除，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。使废水被二次以上的电解得到充分处理，避免了受到进水源的变化而影响稳定性，保证出水水质。该技术具有操作简便.运行稳定，占地小，节约能源，便于科学管理的优点。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的另一方向内部结构示意图。

图3是本发明的又一方向左视图。

图4是本发明电极絮凝模块的结构示意图。

图5是本发明的正视图。

图6是本发明的侧视图。

图7是本发明的一号极板、二号极板结构示意图。

具体实施方式：

见图1至图7所示：本发明包括槽体1、电极絮凝装置2、刮渣装置4、锥形浮渣容置区9，槽体1为绝缘槽体，槽体1的内部设有电极絮凝装置2，电极絮凝装置2由若干个电极絮凝模块A叠堆在槽体1构成，电极絮凝模块A由网状筐21内安装若干块并列电极板3构成，槽体1的两端内表面上设有一号极板32、二号极板33，位于电极絮凝装置2的上方设有刮渣装置4，刮渣装置4由电机10驱动刮渣轴41构成，刮渣轴41上设有柔性刮渣板42，位于电极絮凝装置2一端的槽体1内设有锥形浮渣容置区9，锥形浮渣容置区9通过一号通道81与排渣槽82连通，排渣槽82的底部设有排渣口8，位于电极絮凝装置2尾端的槽体1上设有二号通道63，二号通道63与出水口7之间设有水位调节装置6，槽体1的下部设有锥形沉淀斗15，锥形沉淀斗15上分别安装有排污管14，槽体1上设有进水管11、导气管12，导气管12上设有若干曝气盘，进水管11上设有若干分布均匀的布水孔，通过曝气盘曝气的方式定期将电解槽带电的大分子链打断。避免在水体形成短路影响设备正常运行，当电解槽水质变化阴极上产生氢气将微细的有机物及表面合性剂浮出水面，当覆盖在水面太厚时可能会让氢气没有地方释放形成氢爆，故在电解槽上方设有一刮渣装置4，柔性刮渣板42能够及时将浮渣刮走，性能更稳定。巧妙地将电化学技术和传统的化学沉淀技术相融合，在直流电场作用下同时实现离子的深度脱除，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，使废水被二次以上的电解得到充分处理，避免了受到进水水源的变化而影响稳定性，保证出水水质。

锥形沉淀斗15外部设有超声波杀菌器100，污水经进水口进入超声波杀菌器机体，频率在40KHZ以上的超声波对水具有空化、混合、裂解、氧化、推流、杀菌、灭藻、清洗、除垢防垢等一系列作用，超声波空化实现了辅助杀菌和对有机物的降解，其产生的局部激波能使被处理水产生紊流现象，使水与氧化剂更加充分均匀的接触，达到更加高效的杀菌效果；同时超声波对腔体到了关键的清洗、除垢、防垢作用，结合氧化剂，实现进一步广谱杀菌，使被处理水在很短的时间内达到非常好的杀菌效果。当水中的细菌、病毒、藻类、生物等受到一定剂量的氧化剂后，其细胞的DNA、RNA结构再生无法进行，细菌病毒丧失自我复制的能力，从而达到水的杀菌和净化的目的，因此已被广泛应用于各类污水的杀菌消毒，利用超声波的超声空化效应，超声空化即：液体中的微小气泡核在超声波作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡将继续膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，这种膨胀、闭合、振荡等一系列动力学过程称为超声空化。这些小气泡急速崩溃时在气泡内产生了高温（5000C）、高压（上千个大气压），并且由于气泡周围的液体高速冲入气泡，而在气泡附近的液体中产生了强烈的局部激波，也形成了局部的高温高压，从而产生了超声波的混合、清洗、粉碎、裂解、推流、氧化、杀菌、灭藻、除垢、加速电化学反应。

所述的网状筐21上设有安装槽22，电极板3安装在安装槽22内，网状筐21上设有把手23，使用方便，方便维修更换。

所述的导气管12至少为两根以上，本实施例为三根。

所述的水位调节装置6由一块固定挡水板与一块滑动挡水板构成，固定挡水板与一块滑动挡水板上分别开设有通孔61，滑动挡水板上设有调节旋转盘62。

所述的电极絮凝装置2为若干块电极板3插入槽体1内构成，电极板3的两边包有塑胶条31。

所述的一号极板32、二号极板33为表面电镀防腐处理极板，可有效地防止使用中腐蚀的问题存在。

所述的电极板3可为石墨、钛、铁铝合金、不锈钢材料。

本发明使用时，槽体1上设有进水管11、导气管12，导气管12上设有若干曝气盘，导气管12接入高压风机，高压风机输出气体进水管11上上设有若干出水孔，通过曝气盘曝气的方式定期将电解槽带电的大分子链打断，一号极板32、二号极板33高电压通电（具体的化学反应下面工作原理具体描述），处理好的水会从二号通道63流至水位调节装置6处，由于水位调节装置6由一块固定挡水板与一块滑动挡水板构成，固定挡水板与一块滑动挡水板上分别开设有通孔61，如果水中还存在微量杂物可通过固定挡水板挡下，有效保证水质清洁，刮渣装置4将产生的气泡刮下，进入锥形浮渣容置区9内，锥形浮渣容置区9沉淀一下后由排渣口8排出。

本发明的工作原理如下：利用高效智能控制电凝技术采用电化学原理，借助外加高电压加在一号极板32、二号极板33上，作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，经单一电凝设备即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离。同时具有很强的氧化能力，可以氧化水中有机或无机化合物。通过对间距为1cm—2cm或2—5CM之间的水加上一定的电压，当脉冲电流经电极通过电解水(废水)使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，使(电解床)产生电子迁移，形成电化学反应，最终与铁极板或铝极板析出的铁盐或铝盐产生共沉析出，而水中重金属离子则在一定的电压、电流作用下先打断其在水中复杂的络合链或鳌合链，再参与得到电子或失去电子的置换反应（主要是与水中的Fe、Al离子）最终会有部分成为细微的分子粒状态沉淀或仍然以金属离子的氢氧化物沉淀形式与Fe、Al氢氧化物共沉析出。其反应是一个复杂的物理、电化学的过程产生的羟基自由基具有很强的氧化能力，能有效的降低COD（需氧量），并具有紫外线及臭氧十倍以上的杀菌效果，因此本发明具有强氧化，强还原，自产絮凝剂，气浮超细泡以及灭菌，脱色与脱臭七大功能，且能利用水中的离子导电不同来自动控制电流及电压。

过程中的反应如下：

1、正极产生氧化反应：

电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化；和间接氧化，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，废水在惰性阳极产生OH放电而产生氧气(O),这是一种新生化能力初生态氧,具备紫外线,次氯酸钠,臭氧等功效,对水中有机物,无机物进行氧化。利用这些活性物质使污染物失去电子，起到氧化分解作用，以降低原液中的BOD、COD、NH3-N等。

2、负极产生还原反应：

电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。在电解的同时阴极的离子获得电子形成氢分子,此种初生态氢(H)具有很强的还原能力,能将六价铬还原成三价铬,并对许多以氧化态成分为主的色素染料将其还原成无色物质而将其去。

3、气浮：

电解过程中阳极，阴极表面不断产生氧气和氢气，形成很小的气泡，分散度高，作为载体粘附在水中的悬浮固体及油脂而上浮，电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物，也可以去除废水中的亲水性污染物,很容易将污染物去除，而较大的颗粒以氢氧化物沉淀。

4、絮凝剂：

可溶性阳极例如铁铝等，通过直流电后，阳极失去电子后，形成金属阳离子Fe2+、Al3+，与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附共沉而去除。金属极板受电化学反应析出二价铁被氧化成三价铁与磷酸根反应沉淀,同时氢氧化铁和性很强,能与水中有机物，无机物凝聚产生羽胶絮凝剂而重金属最后以氢氧化物形式沉淀，比化学投加铁盐、铝盐的混凝剂在废水处理中的效果要好。

基于传统的电源运行不稳定以及处理效果不好和占地大操作复杂的基础上，我司巧妙的研发出最先进的直流智能电源技术与PLC配套控制，利用高电压，小电流的脉冲技术，根据进水特点，实时测得的水质水量，及时调整计量加药、供水泵工作状态，能自动对来水进行PH调整，为避免电极板钝化现象能够定时自动更换正负电极，同时具备欠相,欠压，过电流,异常电流或超温等报警功能.合理的设计工艺流程，进行结构优化，将高浓度费水和极板室合并成一室，通过进水折流式分两段经极板由下而上流出，利用跨步电压和液路连接的方式进行电解，整个设备底部配有自动曝气，清洗阀门以及自动排污阀，同时顶部配有浮渣出口，为防止电场产生的溶解性金属离子在电解槽沉积形成电容放电造成回路冲击，影响电源的稳定运行，智能型电源能定时对极板进行自动清洗和对槽体污泥进行定时定量排放。当运行过程中废水的离子变化造成导电不稳定会影响电源供应器的电压，电流波动，影响出水水质，智能型电源会自动通过其内部脉宽及波形将调整电流稳定在一范围运行，而电压波动是随水中的离子状态变化而波动，确保了系统的科学合理性。通过曝气的方式定期将电解槽带电的大分子链打断。避免在水体形成短路影响设备正常运行，当电解槽水质变化阴极上产生氢气将微细的有机物及表面合性剂浮出水面，当覆盖在水面太厚时可能会让氢气没有地方释放形成氢爆，故在电解槽上方设有一刮渣装置4，能够及时将浮渣刮走。巧妙地将电化学技术和传统的化学沉淀技术相融合，在直流电场作用下同时实现离子的深度脱除，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。使废水被二次以上的电解得到充分处理，避免了受到进水水源的变化而影响稳定性，保证出水水质。该技术具有操作简便.运行稳定，占地小，节约能源，便于科学管理的优点

目前，国内现在大部分采用小电压，大电流的原理，此工艺会造成极板消耗快，耗电大，电源供应器占地空间大，必须具备庞大的变压器，本发明体积小，能耗低，且性能稳定，占地小，填补了市场的空白。

以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种污水处理高效电凝装置，其包括槽体（1）、电极絮凝装置（2）、刮渣装置（4）、锥形浮渣容置区（9），其特征在于：槽体（1）为绝缘槽体，槽体（1）的内部设有电极絮凝装置（2），电极絮凝装置（2）由若干个电极絮凝模块（A）叠堆在槽体（1）构成，电极絮凝模块（A）由网状筐（21）内安装若干块并列电极板（3）构成，槽体（1）的两端内表面上设有一号极板（32）、二号极板（33），位于电极絮凝装置（2）的上方设有刮渣装置（4），刮渣装置（4）由电机（10）驱动刮渣轴（41）构成，刮渣轴（41）上设有柔性刮渣板（42），位于电极絮凝装置（2）一端的槽体（1）内设有锥形浮渣容置区（9），锥形浮渣容置区（9）通过一号通道（81）与排渣槽（82）连通，排渣槽（82）的底部设有排渣口（8），位于电极絮凝装置（2）尾端的槽体（1）上设有二号通道（63），二号通道（63）与出水口（7）之间设有水位调节装置（6），槽体（1）的下部设有锥形沉淀斗（15），锥形沉淀斗（15）上分别安装有排污管（14），槽体（1）上设有进水管（11）、导气管（12），导气管（12）上设有若干曝气盘，进水管（11）上设有若干分布均匀的布水孔，锥形沉淀斗（15）外部设有超声波杀菌器（100）。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理高效电凝装置，其特征在于：所述的网状筐（21）上设有安装槽（22），电极板（3）安装在安装槽（22）内，网状筐（21）上设有把手（23）。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理高效电凝装置，其特征在于：所述的导气管（12）至少为两根以上。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理高效电凝装置，其特征在于：所述的水位调节装置（6）由一块固定挡水板与一块滑动挡水板构成，固定挡水板与一块滑动挡水板上分别开设有通孔（61），滑动挡水板上设有调节旋转盘（62）。

5.根据权利要求1所述的一种污水处理高效电凝装置，其特征在于：所述的电极絮凝装置（2）为若干块电极板（3）插入槽体（1）内构成，电极板（3）的两边包有塑胶条（31）。

6.根据权利要求1所述的一种污水处理高效电凝装置，其特征在于：所述的一号极板（32）、二号极板（33）为表面电镀防腐处理极板。

7.根据权利要求1所述的一种污水处理高效电凝装置，其特征在于：所述的电极板（3）可为石墨、钛、铁铝合金、不锈钢材料。

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