CN104829015A - 压力式电氧化气浮废水处理装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电化学废水处理领域，具体为一种压力式电氧化气浮废水处理装置及其使用方法。一种压力式电氧化气浮废水处理装置，包括原水箱(11)，其特征是：还包括产水箱(12)、压力电解罐(13)、气浮池(14)、溢流堰(15)、吸水管(21)、进水管(22)、布水连接管(23)、布水管(24)、出水管(25)、排渣管(26)、高压水泵(3)、压力表(41)、流量计(42)和刮渣机(5)，原水箱(11)的一侧设有产水箱(12)，原水箱(11)外设有吸水管(21)，压力电解罐(13)内设有偶数个电极(131)，刮渣机(5)设于气浮池(14)的水面上。本发明水处理效果好，使用寿命长，节省设备投资。
Description
技术领域
本发明涉及电化学废水处理领域，具体为一种压力式电氧化气浮废水处理装置及其使用方法。
背景技术
目前，气浮法是工业废水处理中固液分离或液液分离的典型方法之一，其中，最常用的是加压溶气气浮法，其原理是在加压条件下，使空气溶于水中，达到空气过饱和状态。之后减至常压，令空气析出，空气微小气泡释放在水中，进而实现气浮。该方法的缺点是，气泡尺寸较电解法产生的气泡尺寸大，且气泡产生不均，容易发生紊流，不具有脱色杀菌、氧化还原有机污染物的作用。同时，目前废水处理的电解设备均由电解槽、沉淀槽和电气控制柜组成，工作时需要在废水中投加NaCl作导电物质，在强电解质溶液的氛围下，主设备极板使用寿命短，一般3～5个月即需更换，且耗电量高、污染大。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种处理效果好、使用寿命长、节省设备投资的废水处理设备，本发明公开了一种压力式电氧化气浮废水处理装置及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种压力式电氧化气浮废水处理装置，包括原水箱，其特征是：还包括产水箱、压力电解罐、气浮池、溢流堰、吸水管、进水管、布水连接管、布水管、出水管、排渣管、高压水泵、压力表、流量计和刮渣机，
原水箱的一侧设有产水箱，原水箱外设有吸水管，吸水管上设有加药口，吸水管的进水口贯通至原水箱内，高压水泵的抽水口贯通至原水箱内且位于水面以下，进水管的进水口和吸水管的出水口连接，进水管的出水口和至少一个压力电解罐的进水口连接；
压力电解罐的底部设有进水口，压力电解罐的顶部设有出水口，压力电解罐内设有偶数个电极，电极之间衬有绝缘块，压力电解罐上设有两个接线端子，一个接线端子作为阳极端通过导线连接一半电极，另一个接线端子作为阴极端通过导线连接另一半电极，每一个和阳极端的接线端子连接的电极都和一个和阴极端的接线端子连接的电极相邻设置；
压力电解罐的出水口都通过布水连接管和布水管连接，布水连接管上依次串联有压力表和流量计，气浮池设于原水箱的上方，布水管设于气浮池的底部；
刮渣机包括刮渣链轮、刮渣链和刮渣板，刮渣链为环形，分别绕在两个刮渣链轮外，刮渣链上固定至少两块刮渣板，刮渣板位于刮渣链的等分点上，刮渣机设于气浮池的水面上，位于下方的刮渣链上的刮渣板的顶端没于气浮池的水面下；
气浮池的一侧设有溢流堰，溢流堰的外侧设有出水管，出水管的出水口连接产水箱，气浮池靠近溢流堰一侧的上部设有排渣管。
所述的压力式电氧化气浮废水处理装置，其特征是：当压力电解罐的数量不小于两个时，相邻的两个压力电解罐之间设有支管，支管的一端和布水连接管连接，支管的另一端和相邻的两个压力电解罐中位于水流方向下游的压力电解罐的进水口连接，支管上串联一个阀，和支管连接的水管在连接点的两侧也各串联一个阀。
所述的压力式电氧化气浮废水处理装置，其特征是：电极的形状为圆柱体或平板形，选用圆柱体时，所述圆柱体的直径为1mm～2mm，相邻电极的间距为0.5mm～3mm，选用平板形时，所述平板形的厚度为1mm～2mm，相邻电极的间距为0.5mm～3mm。
所述的压力式电氧化气浮废水处理装置，其特征是：压力电解罐内的水压不低于0.4MPa。
本发明使用时，将外接电源接入接线端子，从而在电极之间建立电场，酸性废水、稀碱废水、乳化液废水等几种不同种类的废水经过处理之后进入总排口地坑，在水泵抽吸下废水从吸水管进入原水箱，高压水泵在气浮池内达到0.4Mpa的压力，由于气浮池内水压的影响，气浮池内电解产生的气泡被控制在一定的体积内，从而提高电氧化的效率，在高压水泵的驱动下废水经进水管输入第一级的压力电解罐通过电解实施氧化降解处理，电解时产生H2，O2，Cl2气泡，气泡产生上浮效果，气泡直径D在8μm～15μm，由于气泡直径极小，因而气泡和废水中杂质接触面积大，对絮粒的吸附能力强。在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，微细气泡粘附在被去除物上后，粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油粒及密度接近于水的微细悬浮颗粒状态的杂质被分离去除。
处理后如果COD（全称Chemical Oxygen Demand，即化学需氧量）指标尚未达到目标值，则可经支管第二级的压力电解罐，实施第二次氧化降解处理，COD指标达到目标值后，从压力电解罐输出的废水依次经布水连接管和布水管输入气浮池，此时由于水压降低，因此水中的微小气泡迅速膨胀，水中的悬浮物和油在气泡的包裹下，迅速浮上水面，刮渣机运行时，通过刮渣链轮的转动，刮渣链带动刮渣板不断往复运行，刮渣板将水面上的杂物刮除，经过处理的水漫溢过溢流堰后经出水管进入产水箱，刮除的杂物经排渣管排出。出水可以直接外排，或者再经反渗透、电吸附等其他方法实施脱盐处理，产出优质水。
本发明的有益效果是：1. 气泡分布范围较窄，尺寸较小，可以获得很高的分离效率；2. 改变电流密度可调节气泡的数量，从而可提高气泡和污染物颗粒间的碰撞概率；3. 对于特定的分离过程，选择合适的电极材料和溶液条件即可获得最佳的分离效果。当气泡和颗粒物的ζ电位符号相反时，气浮分离效率最高；4. 具有固液分离、凝絮、脱色、氧化还原和杀菌灭毒等功能；5. 操作简单，只需要开启电源、调节电流、电压、自动倒极时间即可，设备不需要反洗；6. 介质消耗少，仅耗电，无需消耗药剂；7. 外排废物只有气浮浮渣，总排放量少。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中电极和接线端子的连接示意图；
图3是本发明中相邻的压力电解罐和支管的连接示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种压力式电氧化气浮废水处理装置，包括原水箱11、产水箱12、压力电解罐13、气浮池14、溢流堰15、吸水管21、进水管22、布水连接管23、布水管24、出水管25、排渣管26、高压水泵3、压力表41、流量计42和刮渣机5，如图1～图3所示，具体结构是：
原水箱11的一侧设有产水箱12，原水箱11外设有吸水管21，吸水管21上设有加药口，吸水管21的进水口贯通至原水箱11内，高压水泵3的抽水口贯通至原水箱11内且位于水面以下，进水管22的进水口和吸水管21的出水口连接，进水管22的出水口分别和2个压力电解罐13的进水口连接；
压力电解罐13的底部设有进水口，压力电解罐13的顶部设有出水口，压力电解罐13内设有6个电极131，电极131之间衬有用聚四氟乙烯制成的绝缘块，压力电解罐13上设有两个接线端子132，如图2所示，一个接线端子132作为阳极端通过导线连接3个电极131，另一个接线端子132作为阴极端通过导线连接另3个电极131，每一个和阳极端的接线端子132连接的电极131都和一个和阴极端的接线端子132连接的电极131相邻设置；
压力电解罐13的出水口都通过布水连接管23和布水管24连接，布水连接管23上依次串联有压力表41和流量计42，气浮池14设于原水箱11的上方，布水管24设于气浮池14的底部；
刮渣机5包括刮渣链轮51、刮渣链52和刮渣板53，刮渣链52为环形，分别绕在两个刮渣链轮51外，刮渣链52上固定至少2块刮渣板53，刮渣板53位于刮渣链52的等分点上，刮渣机5设于气浮池14的水面上，位于下方的刮渣链52上的刮渣板53的顶端没于气浮池14的水面下；
气浮池14的一侧设有溢流堰15，溢流堰15的外侧设有出水管25，出水管25的出水口连接产水箱12，气浮池14靠近溢流堰15一侧的上部设有排渣管26。
本实施例中，如图3所示，相邻的两个压力电解罐13之间设有支管27，支管27的一端和布水连接管23连接，支管27的另一端和相邻的两个压力电解罐13中位于水流方向下游的压力电解罐13的进水口连接，支管27上串联一个阀6，和支管27连接的水管在连接点的两侧也各串联一个阀6。
电极131的形状为圆柱体或平板形，选用圆柱体时，所述圆柱体的直径为1mm～2mm，相邻电极131的间距为0.5mm～3mm，选用平板形时，所述平板形的厚度为1mm～2mm，相邻电极131的间距为0.5mm～3mm。本实施例选用圆柱体的电极131，所述圆柱体的直径为1.5mm，相邻电极131的间距为3mm；
电极131采用钛制成并在钛表面镀导电层，所述导电层选用金、铂、钌铱合金和铱钽合金中的任意一种；接线端子132采用钛制成并在钛表面包覆铜，保证电流的传导通畅。
本实施例采用的电极是复合金属氧化物电极，包括基材即钛基板，表面材料即固化有良好催化作用的复合材料。经试验确定，Ti基PbO2电极（PbO1.95～1.98）处理废水效果最好。该电极导电性与金属铅类似，有两种晶型，即α-PbO2斜方晶型和β-PbO2四方晶型，其中β-PbO2四方晶型电阻率低、耐腐蚀性好、电沉积电流密度大，性能优于α-PbO2。新型钛基PbO2电极的制备流程包括：钛基体成型→钛基体预处理（酸洗、碱洗）→一般电镀方法制备底层（1μm左右）→制备中间层（0.1mm左右）→电沉积表面层β-PbO2→电极产品。
本实施例中，压力电解罐13内的水压不低于0.4MPa。
进水管22可设旁路以使部分水返回原水箱1从而起到调节流量的作用，原水箱1、产水箱12和气浮池14上都设有放空管。
本实施例使用时，将外接电源接入接线端子132，从而在电极131之间建立电场，外接电源采用直流电源或直流脉冲电源，输出电压在0～36V内可调；输出电流为直流在0～1000A（峰值）内连续可调，平均电流0～500A；输出波形为方波，换向时间可设定在2s～99min，正向和反向工作时间都可单独设定；输出频率在500Hz～3000Hz内连续可调，占空比在0～100%内连续可调；工作模式有恒流模式和恒压模式两种，输出状态为恒流时，输出电压随负载变化而变化，输出状态为恒压时，输出电流随负载变化而变化。
酸性废水、稀碱废水、乳化液废水等几种不同种类的废水经过处理之后进入总排口地坑，在水泵抽吸下废水从吸水管21进入原水箱11，高压水泵3在气浮池14内达到0.4Mpa的压力，由于气浮池14内水压的影响，气浮池14内电解产生的气泡被控制在一定的体积内，从而提高电氧化的效率，在高压水泵3的驱动下废水经进水管22输入第一级的压力电解罐13通过电解实施氧化降解处理，废水输入第一级的压力电解罐13的进水流量控制在0.6m3/hour，输入的废水的电导率控制在3830us/cm，电解时产生H2，O2，Cl2气泡，气泡产生上浮效果，气泡直径D在8μm～15μm，由于气泡直径极小，因而气泡和废水中杂质接触面积大，对絮粒的吸附能力强。在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差等多种力的共同作用下，微细气泡粘附在被去除物上后，粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油粒及密度接近于水的微细悬浮颗粒状态的杂质被分离去除。
处理后如果COD（全称Chemical Oxygen Demand，即化学需氧量）指标尚未达到目标值，则可经支管27第二级的压力电解罐13，实施第二次氧化降解处理，如图2所示，适当控制各个阀6的开启或关闭状态，即可使水流沿图3中箭头所示方向流动，此时两个压力电解罐13处于串联状态，水流的通道用粗实线示出；此外也可仅使用一个压力电解罐13投入运行。
COD指标达到目标值后，从压力电解罐13输出的废水依次经布水连接管23和布水管24输入气浮池14，此时由于水压降低，因此水中的微小气泡迅速膨胀，水中的悬浮物和油在气泡的包裹下，迅速浮上水面，刮渣机5运行时，通过刮渣链轮51的转动，刮渣链52带动刮渣板53不断往复运行，刮渣板53将水面上的杂物刮除，经过处理的水漫溢过溢流堰15后经出水管25进入产水箱12，刮除的杂物经排渣管26排出。经本实施例的处理，废水处理前的COD为40mg/L，处理后COD降为6mg/L，大大低于COD<30mg/L的《钢铁工业水污染物排放标准》。出水可以直接外排，或者再经反渗透、电吸附等其他方法实施脱盐处理，产出优质水。
Claims (5)
1. 一种压力式电氧化气浮废水处理装置，包括原水箱(11)，其特征是：还包括产水箱(12)、压力电解罐(13)、气浮池(14)、溢流堰(15)、吸水管(21)、进水管(22)、布水连接管(23)、布水管(24)、出水管(25)、排渣管(26)、高压水泵(3)、压力表(41)、流量计(42)和刮渣机(5)，
原水箱(11)的一侧设有产水箱(12)，原水箱(11)外设有吸水管(21)，吸水管(21)上设有加药口，吸水管(21)的进水口贯通至原水箱(11)内，高压水泵(3)的抽水口贯通至原水箱(11)内且位于水面以下，进水管(22)的进水口和吸水管(21)的出水口连接，进水管(22)的出水口和至少一个压力电解罐(13)的进水口连接；
压力电解罐(13)的底部设有进水口，压力电解罐(13)的顶部设有出水口，压力电解罐(13)内设有偶数个电极(131)，电极(131)之间衬有绝缘块，压力电解罐(13)上设有两个接线端子(132)，一个接线端子(132)作为阳极端通过导线连接一半电极(131)，另一个接线端子(132)作为阴极端通过导线连接另一半电极(131)，每一个和阳极端的接线端子(132)连接的电极(131)都和一个和阴极端的接线端子(132)连接的电极(131)相邻设置；
压力电解罐(13)的出水口都通过布水连接管(23)和布水管(24)连接，布水连接管(23)上依次串联有压力表(41)和流量计(42)，气浮池(14)设于原水箱(11)的上方，布水管(24)设于气浮池(14)的底部；
刮渣机(5)包括刮渣链轮(51)、刮渣链(52)和刮渣板(53)，刮渣链(52)为环形，分别绕在两个刮渣链轮(51)外，刮渣链(52)上固定至少两块刮渣板(53)，刮渣板(53)位于刮渣链(52)的等分点上，刮渣机(5)设于气浮池(14)的水面上，位于下方的刮渣链(52)上的刮渣板(53)的顶端没于气浮池(14)的水面下；
气浮池(14)的一侧设有溢流堰(15)，溢流堰(15)的外侧设有出水管(25)，出水管(25)的出水口连接产水箱(12)，气浮池(14)靠近溢流堰(15)一侧的上部设有排渣管(26)。
2. 如权利要求1所述的压力式电氧化气浮废水处理装置，其特征是：当压力电解罐(13)的数量不小于两个时，相邻的两个压力电解罐(13)之间设有支管(27)，支管(27)的一端和布水连接管(23)连接，支管(27)的另一端和相邻的两个压力电解罐(13)中位于水流方向下游的压力电解罐(13)的进水口连接，支管(27)上串联一个阀(6)，和支管(27)连接的水管在连接点的两侧也各串联一个阀(6)。
3. 如权利要求1或2所述的压力式电氧化气浮废水处理装置，其特征是：电极(131)的形状为圆柱体或平板形，选用圆柱体时，所述圆柱体的直径为1mm～2mm，相邻电极(131)的间距为0.5mm～3mm，选用平板形时，所述平板形的厚度为1mm～2mm，相邻电极(131)的间距为0.5mm～3mm；
电极(131)采用钛制成并在钛表面镀导电层，所述导电层选用金、铂、钌铱合金和铱钽合金中的任意一种；接线端子(132)采用钛制成并在钛表面包覆铜；
接入接线端子(132)的外接电源采用直流电源或直流脉冲电源，输出电压在0～36V内可调；输出电流为直流在0～1000A内连续可调，平均电流0～500A；输出波形为方波，换向时间设定在2s～99min；输出频率在500Hz～3000Hz内连续可调，占空比在0～100%内连续可调；
压力电解罐(13)内的水压不低于0.4MPa。
4. 如权利要求1或2所述的压力式电氧化气浮废水处理装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
将外接电源接入接线端子(132)，从而在电极(131)之间建立电场；
废水经过处理之后进入总排口地坑，在水泵抽吸下废水从吸水管(21)进入原水箱(11)，高压水泵(3)在气浮池(14)内达到0.4Mpa的压力，在高压水泵(3)的驱动下废水经进水管(22)输入第一级的压力电解罐(13)通过电解实施氧化降解处理，废水输入第一级的压力电解罐(13)的进水流量控制在0.6m3/hour，输入的废水的电导率控制在3830us/cm，电解时产生H2，O2，Cl2气泡，气泡产生上浮效果，气泡直径D在8μm～15μm，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差的共同作用下，微细气泡粘附在被去除物上后，粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油粒及密度接近于水的微细悬浮颗粒状态的杂质被分离去除；
处理后如果COD指标尚未达到目标值，则经支管(27)第二级的压力电解罐(13)，实施第二次氧化降解处理，使水流依次流经第一级的压力电解罐(13)和第二级的压力电解罐(13)，即使两个压力电解罐(13)处于串联状态；
COD指标达到目标值后，从压力电解罐(13)输出的废水依次经布水连接管(23)和布水管(24)输入气浮池(14)，此时由于水压降低，因此水中的微小气泡迅速膨胀，水中的悬浮物和油在气泡的包裹下，迅速浮上水面，刮渣机(5)运行时，通过刮渣链轮(51)的转动，刮渣链(52)带动刮渣板(53)不断往复运行，刮渣板(53)将水面上的杂物刮除，经过处理的水漫溢过溢流堰(15)后经出水管(25)进入产水箱(12)，刮除的杂物经排渣管(26)排出。
5. 如权利要求3所述的压力式电氧化气浮废水处理装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：
将外接电源接入接线端子(132)，从而在电极(131)之间建立电场；
废水经过处理之后进入总排口地坑，在水泵抽吸下废水从吸水管(21)进入原水箱(11)，高压水泵(3)在气浮池(14)内达到0.4Mpa的压力，在高压水泵(3)的驱动下废水经进水管(22)输入第一级的压力电解罐(13)通过电解实施氧化降解处理，废水输入第一级的压力电解罐(13)的进水流量控制在0.6m3/hour，输入的废水的电导率控制在3830us/cm，电解时产生H2，O2，Cl2气泡，气泡产生上浮效果，气泡直径D在8μm～15μm，在界面张力、气泡上升浮力和静水压力差的共同作用下，微细气泡粘附在被去除物上后，粘合体密度小于水而上浮到水面，从而使水中油粒及密度接近于水的微细悬浮颗粒状态的杂质被分离去除；
处理后如果COD指标尚未达到目标值，则经支管(27)第二级的压力电解罐(13)，实施第二次氧化降解处理，使水流依次流经第一级的压力电解罐(13)和第二级的压力电解罐(13)，即使两个压力电解罐(13)处于串联状态；
COD指标达到目标值后，从压力电解罐(13)输出的废水依次经布水连接管(23)和布水管(24)输入气浮池(14)，此时由于水压降低，因此水中的微小气泡迅速膨胀，水中的悬浮物和油在气泡的包裹下，迅速浮上水面，刮渣机(5)运行时，通过刮渣链轮(51)的转动，刮渣链(52)带动刮渣板(53)不断往复运行，刮渣板(53)将水面上的杂物刮除，经过处理的水漫溢过溢流堰(15)后经出水管(25)进入产水箱(12)，刮除的杂物经排渣管(26)排出。
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