CN103570168B - 一种模块化电絮凝水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块化电絮凝水处理装置，它包括酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、快速沉淀池、酸液桶、第一泵、自吸泵、出水管、PLC，酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、快速沉淀池依次连通，酸性pH调整槽与酸液桶通过第一泵连接，微电解-电絮凝槽内上部的一侧设置有浮渣收集槽，微电解-电絮凝槽内设置有多个相互平行的电极板，微电解-电絮凝槽的上端活动设置有倾斜的浮渣盖板，浮渣收集槽底部设置有排渣管，快速沉淀池内设有膜单元，膜单元由多个膜片与产水管构成，快速沉淀池的外侧设有水箱，产水管通过出水管与自吸泵连接，自吸泵与水箱连接。本发明能保证出水区水质、沉淀快速、自动化控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种模块化电絮凝水处理装置。
背景技术
电絮凝是在外电场作用下，牺牲可溶性阳极产生大量阳离子对废水进行絮凝，从而将污染物去除的水质净化技术，它兼具电化学氧化、絮凝和气浮三个特点。随着电化学科学和电力工业的发展，电絮凝技术因为其处理成本低而成为一项极具竞争力的水处理技术。
目前相关的诸多理论还不是很成熟，尤其缺乏对电絮凝反应器成型设计的理论，因此对于某一特定水质，采用何种结构的反应器、工艺参数、如何优化等，仅凭经验或试验来确定，不能完全从理论上推断。
因此，为了推动电絮凝技术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，使其适合多种行业废水的处理。
授权公告号为CN101983941B的中国发明专利，公开了一种电絮凝-气浮一体化废水处理设备，在该设备中，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；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，使电极间距处于最佳范围，降低槽电压和能耗；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。
但是，该电絮凝-气浮一体化废水处理设备在出水区易于出现短流，其水质质量无法保证；沉淀池利用污泥自身重力作用，这通常需要较长的停留时间才能实现较好的泥水分离效果，由于通过污泥的自身重力作用下沉，则需要面积较大的沉淀池，增加了占地面积；该设备运行过程中，需作业人员进行实时操作并观察，增加了作业人员的工作量。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种能保证出水区水质质量、沉淀快速、自动化控制、方便清晰地观察废水处理进程并进行操作的一种模块化电絮凝水处理装置。
本发明的技术方案是这样实现的：一种模块化电絮凝水处理装置，它包括酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、快速沉淀池、酸液桶、第一泵、自吸泵、出水管、PLC，所述酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、快速沉淀池依次连通，所述酸性pH调整槽与酸液桶通过第一泵连接，所述微电解-电絮凝槽内上部的一侧设置有浮渣收集槽，所述微电解-电絮凝槽内设置有多个相互平行的电极板，所述微电解-电絮凝槽的上端活动设置有倾斜的浮渣盖板，浮渣盖板倾斜的放置于微电解-电絮凝槽的上方，靠近浮渣收集槽的盖板一端高于另一端，所述浮渣收集槽底部设置有排渣管，所述快速沉淀池内设有膜单元，所述膜单元由多个膜片与产水管构成，所述多个膜片通过产水管串联，所述快速沉淀池的外侧设有水箱，所述产水管通过出水管与自吸泵连接，所述自吸泵与水箱连接，所述第一泵、自吸泵分别与PLC联接。
优选地，所述水箱高于快速沉淀池，所述水箱底部与膜片之间设有反冲洗管，所述反冲洗管上设置有阀门，所述阀门与PLC联接。
优选地，所述微电解-电絮凝槽内的下部设置有多个相互平行的电极卡槽，所述多个电极板与多个电机卡槽数量一致且一一对应，每个所述电极板插设在与其对应的电极卡槽内，所述电极卡槽的底部设置有至少两条用以固定电极板的托架。
优选地，所述电极板包括铁和碳。
优选地，还包括第二泵，所述酸性pH调整槽与微电解-电絮凝槽通过第二泵连接，所述第二泵与PLC联接。
优选地，还包括碱性pH调整槽、胶羽池、碱液桶、絮凝剂桶、第三泵、第四泵，所述碱性pH调整槽、胶羽池依次设置在出水槽与快速沉淀池之间，所述出水槽、碱性pH调整槽、胶羽池、快速沉淀池依次连通，所述碱性pH调整槽与碱液桶通过第三泵连接，所述胶羽池与絮凝剂桶之间通过第四泵连接，第三泵、第四泵分别与PLC联接。
优选地，还包括主体槽，所述酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、碱性pH调整槽、胶羽池设置在主体槽内，所述快速沉淀池可拆卸式设置在主体槽外侧。
优选地，所述酸性pH调整槽、出水槽、碱性pH调整槽、胶羽池的底部分别设置有曝气盘。
优选地，与所述微电解-电絮凝槽相邻的出水渠的一侧的顶部设置有浮渣挡板。
优选地，所述微电解-电絮凝槽底壁的侧截面、快速沉淀池底壁的侧截面均呈“V”字型，所述微电解-电絮凝槽下部的侧壁上设置有第一排泥管，所述快速沉淀池底壁的最底端设置有与快速沉淀池连通的第二排泥管。
本发明的有益效果是：
其一，出水渠的设置能使得出水槽的水质均匀，同时避免短流现象的出现；浮渣盖板用以将经过微电解-电絮凝槽内发生电化学反应后所产生的水面浮渣引导至浮渣收集槽中，最后通过底部的排渣管排出，浮渣盖板倾斜的放置于微电解-电絮凝槽的上方，靠近浮渣收集槽的盖板一端高于另一端，这样在水流压力及浮渣盖板的引导下，水面浮渣可以完全进入浮渣收集槽中；在快速沉淀池内设置膜单元，并与水箱、自吸泵的配合，通过自吸泵的抽吸，利用压差的作用，废水不断进入膜片中进行泥水分离，泥水中的沉淀物沉入快速沉淀池底部，分离干净的水依次进入产水管、出水管、最终进入水箱中，相较于普通通过污泥的重力作用沉淀的沉淀池而言，缩短了沉淀时间，继而无需使用较大的沉淀池来进行沉淀，从而减小沉淀池的占地面积；此外，通过PLC自动化控制，实现了人机交互的操作界面，可方便清晰地观察废水处理进程，减少了作业人员的工作量；
其二，通过反冲洗管，水箱高于快速沉淀池的设置，待膜片上附着了一定污泥中的沉淀物，PLC控制阀门打开，利用水箱内水的重力势能，大量的水通过反冲洗管压回膜单元中，对膜片进行清洗，解决了膜片上面积累过多的污泥中的沉淀物从而堵塞膜孔的问题，利于膜片单元的多次使用；
其三，电极板插设在电极卡槽内，电极板的底部由托架固定，一旦电极板到达了其使用寿命需要更换时，仅需将电极板从电极卡槽的上部拔出即可，更换补充方便；
其四，电极板包括铁和碳，可以进一步的吸附废水中大分子有机物，继而进一步提高B/C比；以及进一步去除废水中的色度；
其五，通过碱性pH调整槽、胶羽池的设置，可进一步加强絮凝效果，更好的去除废水中的大分子有机污染物和大分子悬浮颗粒物；
其六、将快速沉淀池外挂式可拆卸式设置在主体槽外侧，可便于运输和安装。
其七，通过酸性pH调整槽、出水槽、碱性pH调整槽和胶羽池底部曝气盘的设置，使得酸性pH调整槽、出水槽、碱性pH调整槽、胶羽池内的液体混合均匀；
其八，通过浮渣挡板的设置，可防止浮渣进入出水渠；
其九，微电解-电絮凝槽的底壁设置呈“V”字型，便于收集经过微电解-电絮凝槽内发生电化学反应后的絮凝沉淀物，快速沉淀池的底壁设置呈“V”字型可方便收集污泥；快速沉淀池底壁的侧截面呈“V”字型，同样是为了方便收集被膜片隔离在外的泥水中的沉淀物。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本实施例的主视图；
图2是本实施例的后视图；
图3是本实施例的俯视图；
图4为本实施例中膜单元的结构示意图。
图中：
1-酸性pH调整槽；2-微电解-电絮凝槽；3-出水渠；4-出水槽；5-碱性pH调整槽；6-胶羽池；7-快速沉淀池；8-PLC；9-曝气盘；10-浮渣挡板；11-膜单元；12-水箱；13-自吸泵；14-出水口；15-电极卡槽；16-托架；17-电极板；18-浮渣盖板；19-浮渣收集槽；20-排渣管；21-第二排泥管；22-出水管；23-反冲洗管；24-膜片；25-产水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1-图4所示，一种模块化电絮凝水处理装置，它包括酸性pH调整槽1、微电解-电絮凝槽2、出水渠3、出水槽4、快速沉淀池7、酸液桶、第一泵、自吸泵13、出水管22、PLC8，酸性pH调整槽1、微电解-电絮凝槽2、出水渠3、出水槽4、快速沉淀池7依次连通，酸性pH调整槽1与酸液桶通过第一泵连接，微电解-电絮凝槽2内上部的一侧设置有浮渣收集槽19，微电解-电絮凝槽2内设置有多个相互平行的电极板17，微电解-电絮凝槽2的上端活动设置有倾斜的浮渣盖板18，浮渣盖板18倾斜的放置于微电解-电絮凝槽2的上方，靠近浮渣收集槽19的盖板一端高于另一端，浮渣收集槽19底部设置有排渣管20，快速沉淀池7内设有膜单元11，膜单元11由多个膜片24与产水管25构成，多个膜片24通过产水管25串联，快速沉淀池7的外侧设有水箱12，产水管25通过出水管22与自吸泵13连接，自吸泵13与水箱12连接，第一泵、自吸泵13分别与PLC联接。
与现有技术相同的是，本实施例中的电极17采用复极式连接方式，通以直流电源，随着阳极金属离子的析出以及水解反应的发生，金属氢氧化物会吸附网捕废水中的大分子有机污染物和胶体物质，产生絮凝效果，水解产生的微小气泡可作为载体黏附废水中的悬浮物，产生气浮效果。其中，出水渠3的设置能使得出水槽4的水质均匀，同时避免短流现象的出现；微电解-电絮凝槽2的浮渣盖板18用以将由水解产生的微小气泡可作为载体黏附废水中的悬浮物形成的水面浮渣引导至浮渣收集槽19中，最后通过底部的排渣管20排出，浮渣盖板18倾斜放置，这样在水流压力及浮渣盖板18的引导下，水面浮渣可以完全进入浮渣收集槽19中，浮渣盖板18与微电解-电絮凝槽2活动连接，便于安装和拆卸多个电极板17；膜单元11位于快速沉淀池7内的中心，经过处理后的废水再进入快速沉淀池7内的经过微电解电絮凝废水，通过自吸泵13的作用产生压差，快速沉淀池7内的经过处理后的废水会不断进入膜片24中，通过膜片24进行处理后的废水中残留的泥水分离，泥水中的沉淀物被膜片24隔离在外，最终泥水中的沉淀物沉入快速沉淀池7底部，分离干净的水则依次进入产水管25、出水管22，最终进入水箱12中，膜单元11的设置起到了快速沉淀的作用，水箱12通过铁架固定在快速沉淀池7的外侧，水箱12上端设置有出水口14，用于将排出水箱12内干净的水；通过PLC8分别控制第一泵与自吸泵13，实现了自动化控制，可进行人机交互的操作界面，方便清晰地观察废水处理进程。
膜单元11使用一段时间后，其膜片24上面会积累泥水中的沉淀物，泥水中的沉淀物多会堵塞膜片24上的膜孔，影响膜片24的使用效率和使用寿命，为了解决这一问题，本实施例中的水箱12高于快速沉淀池7，水箱12底部与膜片24之间设有反冲洗管23，反冲洗管23上设置有阀门，阀门与PLC8联接，当膜片24上附着了一定泥水中的沉淀物，PLC8控制阀门打开，利用水箱12内水的重力势能，大量的水通过反冲洗管23压回膜单元11中，对膜片24进行清洗，解决了膜片24上的膜孔堵塞的问题，此外还有利于膜片单元11多次使用。
微电解-电絮凝槽2内的下部设置有多个相互平行的电极卡槽15，多个电极板17与多个电机卡槽15数量一致且一一对应，每个电极板17插设在与其对应的电极卡槽15内，电极卡槽15的底部设置有至少两条用以固定电极板17的托架16。电极板17之间的间距摆放位置由电极卡槽15确定，电极板17由托架16固定，由于该电极板17仅由底部的托架16固定，一旦电极板17到达了其使用寿命需要更换时，仅需将电极板17从电极卡槽15的上部拔出即可，更换补充方便。
本实施例中的电极板17包括铁和碳。与现有电极板不同的是，铁碳混合制成的电极板17浸没在具有传导性的废水中能够形成无数原电池，产生微电解反应，而最两端的电极通以外加直流电，利用可溶性阳极铁产生的阳离子产生电絮凝反应。因此在微电解-电絮凝槽2内同时发生了微电解和电絮凝反应，这两种反应的结合突破了传统电絮凝技术高能耗、微电解技术效率低的问题，增加了微电解法的处理效率，提高了微电解法在复合电解中承担的处理负荷，降低电解能耗，使电解电耗达到实用水平。此外，通过电絮凝-微电解技术还能降低废水中的大分子有机物，从而能够提高B/C比，其中，B/C是可生化性的指标，B为BOD，是生化需氧量，C为COD，是化学需氧量，本装置通过电絮凝-微电解技术去除大分子有机物，从而降低COD，继而提高B/C比，为后续的生化处理减轻负荷。现有的废水中存在色度，色度具有以下几点缺点：一是感官不好，二是光的透射度低，生物无法生存(水中藻类需要光合作用)，三是像印染废水中的色度体现通常是化学染料，具有毒性，微电解对色度去除有明显的效果，这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物的发色基团硝基—NO2、亚硝基—NO还原成胺基—NH2，另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物，新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的双键打开，使发色基团破坏而除去色度，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外，二价和三价铁离子是良好的絮凝剂，特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，调节废水的pH，可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附废水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子，可进一步降低废水的色度，同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。除此之外，相较于现有的电极板而言，本实施例中的碳可以进一步的吸附废水中大分子有机物，继而进一步提高B/C比；以及进一步去除废水中的色度。
为了保证微电解-电絮凝槽2内的水质水量，模块化电絮凝水处理装置还包括第二泵，酸性pH调整槽1与微电解-电絮凝槽2通过第二泵连接，第二泵与PLC8联接。第二泵的启动与关闭通过PLC8控制，自动化控制，较为便捷、方便。
为了加强絮凝效果，更好的去除废水中的大分子有机污染物和大分子悬浮颗粒物，则模块化电絮凝水处理装置还包括碱性pH调整槽5、胶羽池6、碱液桶、絮凝剂桶、第三泵、第四泵，碱性pH调整槽5、胶羽池6依次设置在出水槽4与快速沉淀池7之间，出水槽4、碱性pH调整槽5、胶羽池6、快速沉淀池7依次连通，碱性pH调整槽5与碱液桶通过第三泵连接，胶羽池6与絮凝剂桶之间通过第四泵连接，第三泵、第四泵分别与PLC8联接。碱性pH调整槽5的设置是为了调节pH，由于絮凝剂产生效果的适宜pH为碱性，碱液桶会通过第三泵打入碱性pH调整槽5中，调节pH至碱性至8-11，为后续絮凝效果提供保证；胶羽池6的设置是用来加絮凝剂的，絮凝剂通过第四泵打入胶羽池6，絮凝剂的加入会进一步吸附絮凝水中大分子物质，在快速沉淀池前加这一步是为了增强装置去除废水中的色度以及去除悬浮颗粒物的能力。
模块化电絮凝水处理装置还包括主体槽，酸性pH调整槽1、微电解-电絮凝槽2、出水渠3、出水槽4、碱性pH调整槽5、胶羽池6设置在主体槽内，快速沉淀池7可拆卸式设置在主体槽外侧。将快速沉淀池7外挂式可拆卸式设置在主体槽外侧，可便于运输和安装，本实施例中的主体槽的外侧通过法兰盘连接。
酸性pH调整槽1、出水槽4、碱性pH调整槽5、胶羽池6的底部分别设置有曝气盘9，曝气盘9的设置可以保证酸性pH调整槽1、出水槽4、碱性pH调整槽5、胶羽池6内的液体混合均匀。
为防止水面浮渣进入后续工艺，即为了防止水面浮渣进入出水渠3，影响处理效果和成本，则本实施例与微电解-电絮凝槽2相邻的出水渠3的一侧的顶部设置有浮渣挡板10。
此外，微电解-电絮凝槽2底壁的侧截面、快速沉淀池7底壁的侧截面均呈“V”字型，微电解-电絮凝槽2下部的侧壁上设置有第一排泥管。微电解-电絮凝槽2底壁的侧截面呈“V”字型，可便于收集在微电解-电絮凝槽2内发生电化学反应后的由金属氢氧化物会吸附网捕废水中的大分子有机污染物和胶体物质形成的絮凝沉淀物，收集后的絮凝沉淀物从第一排泥管排出；快速沉淀池7底壁的侧截面呈“V”字型同样是为了方便收集被膜片24隔离在外的泥水中的沉淀物，收集好泥水中的沉淀物后，从第二排泥管21排出。
模块化电絮凝水处理装置的具体工作原理为：PLC8通过控制第一泵将酸液抽入酸性pH调整槽1、控制第三泵将碱液抽入碱性pH调整槽5、控制第四泵将絮凝剂抽入胶羽池6，废水先通过酸性pH调整槽1使得废水的pH调至3-6,PLC8通过控制第二泵将pH调至3-6废水抽至微电解-电絮凝槽2，微电解-电絮凝槽2内的电极板工作，进行电化学反应，电化学反应后，絮凝沉淀物从第一排泥管排出，水面浮渣经过浮渣盖板18引流至浮渣收集槽19内，再从排渣管20排出，实现对废水的一次处理；经过微电解-电絮凝槽2一次处理后的废水再依次进入出水渠3、出水槽4、碱性pH调整槽5、加入有絮凝剂的胶羽池6，进一步吸附废中大分子物质，实现对废水的二次处理；经过二次处理后的废水最终进入快速沉淀池7，PLC8启动自吸泵13，快速沉淀池7内产生压力差，经过二次处理后的废水经过膜单元11，膜片24将二次处理后的废水中残留的泥水进行分离，泥水中的沉淀物从第二排泥管21排出，澄清的水通过自吸泵13由膜单元11抽至水箱12中排出，实现对废水的三次处理。当膜片24上附着了一定泥水中的沉淀物，PLC8控制阀门打开，水箱12内的水通过反冲洗管23压回膜单元11中，对膜片24进行清洗，利于膜单元11多次使用。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：它包括酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、快速沉淀池、酸液桶、第一泵、自吸泵、出水管、PLC，所述酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、快速沉淀池依次连通，所述酸性pH调整槽与酸液桶通过第一泵连接，所述微电解-电絮凝槽内上部的一侧设置有浮渣收集槽，所述微电解-电絮凝槽内设置有多个相互平行的电极板，所述微电解-电絮凝槽的上端活动设置有倾斜的浮渣盖板，浮渣盖板倾斜的放置于微电解-电絮凝槽的上方，靠近浮渣收集槽的盖板一端高于另一端，所述浮渣收集槽底部设置有排渣管，所述快速沉淀池内设有膜单元，所述膜单元由多个膜片与产水管构成，所述多个膜片通过产水管串联，所述快速沉淀池的外侧设有水箱，所述产水管通过出水管与自吸泵连接，所述自吸泵与水箱连接，所述第一泵、自吸泵分别与PLC联接。
2.根据权利要求1所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：所述水箱高于快速沉淀池，所述水箱底部与膜片之间设有反冲洗管，所述反冲洗管上设置有阀门，所述阀门与PLC联接。
3.根据权利要求1所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：所述微电解-电絮凝槽内的下部设置有多个相互平行的电极卡槽，所述多个电极板与多个电极卡槽数量一致且一一对应，每个所述电极板插设在与其对应的电极卡槽内，所述电极卡槽的底部设置有至少两条用以固定电极板的托架。
4.根据权利要求3所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：所述电极板包括铁和碳。
5.根据权利要求1所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：还包括第二泵，所述酸性pH调整槽与微电解-电絮凝槽通过第二泵连接，所述第二泵与PLC联接。
6.根据权利要求1所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：还包括碱性pH调整槽、胶羽池、碱液桶、絮凝剂桶、第三泵、第四泵，所述碱性pH调整槽、胶羽池依次设置在出水槽与快速沉淀池之间，所述出水槽、碱性pH调整槽、胶羽池、快速沉淀池依次连通，所述碱性pH调整槽与碱液桶通过第三泵连接，所述胶羽池与絮凝剂桶之间通过第四泵连接，第三泵、第四泵分别与PLC联接。
7.根据权利要求6所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：还包括主体槽，所述酸性pH调整槽、微电解-电絮凝槽、出水渠、出水槽、碱性pH调整槽、胶羽池设置在主体槽内，所述快速沉淀池可拆卸式设置在主体槽外侧。
8.根据权利要求7所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：所述酸性pH调整槽、出水槽、碱性pH调整槽、胶羽池的底部分别设置有曝气盘。
9.根据权利要求1所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：与所述微电解-电絮凝槽相邻的出水渠的一侧的顶部设置有浮渣挡板。
10.根据权利要求1所述的一种模块化电絮凝水处理装置，其特征在于：所述微电解-电絮凝槽底壁的侧截面、快速沉淀池底壁的侧截面均呈“V”字型，所述微电解-电絮凝槽下部的侧壁上设置有第一排泥管，所述快速沉淀池底壁的最底端设置有与快速沉淀池连通的第二排泥管。
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