CN105776442B - 模块化电化学废水处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模块化电化学废水处理系统，其包括设置在货柜式机动车内的电化学废水处理系统，电化学废水处理系统包括进水潜水泵、用于将废水调节为酸性溶液的调酸混合器、至少一个连接在一起用于对调酸处理后的废水进行电氧化、电还原、絮凝和气浮处理的电化学废水处理单元及用于将电化学处理后废水的pH进行回调的调碱混合器；电化学废水处理系统中的进水潜水泵、缓冲池、废水提升泵、调酸混合器、电化学废水处理单元和调碱混合器顺次连接。
Description
技术领域
本发明涉及电化学废水处理技术领域，具体涉及一种模块化电化学废水处理系统。
背景技术
在油气开采过程中会产生大量的废水，该废水具有成分复杂、污染物种类多、含量高、乳化程度高和高盐分等特点，因此处理难度大。传统的废水处理技术对于油气田开采废水处理效果差、成本高。目前，电化学技术已广泛应用到废水处理中，该技术作为一种“环境友好”的绿色废水处理技术，集电氧化-电还原-电解絮凝-气浮协同效应于一体，可在常温常压下操作，不需要使用大量化学药品，减少二次污染。
电化学技术处理废水通常采用牺牲阳极，在外加电压的作用下，产生金属阳离子，阴极电解水产生H2和OH-，在电场作用下金属阳离子和OH-离子发生电迁移，在溶液中互相结合并水解生成单核或多核羟基络合物絮体，该絮体具有良好的絮凝、吸附性能，能有效地从废水中去除污染物质。在该过程中，由于电极不断被消耗，因此现有设备普遍存在体积大的问题，而且电极更换难度大，从而导致其不适合野外作业、运输困难、集成化程度低、不便于移动等缺点。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种能够对其废水处理量进行调整的模块化电化学废水处理系统。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种模块化电化学废水处理系统，其包括设置在货柜式机动车内的电化学废水处理系统，电化学废水处理系统包括进水潜水泵、用于将废水调节为酸性溶液的调酸混合器、至少一个连接在一起用于对调酸处理后的废水进行电氧化、电还原、絮凝和气浮处理的电化学废水处理单元及用于将电化学处理后废水的pH进行回调的调碱混合器；电化学废水处理系统中的进水潜水泵、缓冲池、废水提升泵、调酸混合器、电化学废水处理单元和调碱混合器顺次连接。
在本发明的一个实施例中，电化学废水处理单元包括罐体和位于罐体内、且与一端穿出罐体顶壁的接线柱固定连接的导电片，罐体内交错设置有均呈圆形、且极性可对调的阳极电极片和阴极电极片；
相邻的阳极电极片和阴极电极片之间设有绝缘隔环，绝缘隔环、阳极电极片和阴极电极片通过导电元件固定连接；绝缘隔环使相邻的阳极电极片和阴极电极片之间形成一极板间隙；每片阳极电极片和阴极电极片上均开设有使废水在相邻极板间隙间流动的极板通孔。
在本发明的一个实施例中，阳极电极片上的极板通孔与相邻的阴极电极片上的极板通孔错位设置，且极板通孔均偏离各所在阳极电极片和阴极电极片的中心位置。
在本发明的一个实施例中，阳极电极片上的极板通孔与相邻的阴极电极片上的极板通孔之间的连线均过阳极电极片和阴极电极片的圆心。
本发明的有益效果为：本方案首先通过调整废水的pH值后再将其送入电化学废水处理单元进行电氧化、电还原、絮凝和气浮处理，从而提高了废水的处理效果；由于每个电化学废水处理单元都是一个独立的废水处理单元，在进行废水处理时，可以根据废水产生量的多少进行灵活的设置，有效应对废水水量的波动，实现资源合理使用；
本方案除了进水潜水泵外，其他部件均设置在货柜式机动车内，布局合理，集成化程度高，占地面积小，方便在不同废水处理场所之间的转移，同时还能够实现野外作业。
电化学废水处理单元进行废水处理时，废水在阳极电极片和阴极电极片的作用下发生氧化还原反应而降解，废水中降解后的污染物附着在电解产生的金属氢氧化物上，形成絮状物，同时阳极和阴极产生的气泡附着在絮状物上一起上浮，而完成污水的电化学处理；
电化学废水处理单元的阳极电极片和阴极电极片之间通过绝缘隔环进行隔开，使阳极电极片和阴极电极片之间不存在任何接触关系，避免了阳极电极片和阴极电极片之间出现短路的现象；另一方面绝缘隔环还可以起密封作用，从而保证废水只在极板间隙和极板通孔之间进行流动，从而增大了废水与阳极电极片和阴极电极片之间的接触面积，加快了废水处理速度。
导通阳极电极片和阴极电极片与导电片的导电元件，由于导电元件整体分别位于阳极电极片、阴极电极片、绝缘隔环和导电片内，不存在与废水接触的部位，不参与废水的氧化还原反应，不存在锈蚀现象，使所有阳极电极片、所有阴极电极片与导电片稳定地固定在一起，保证了整体内部电化学氧化还原的结构的稳定性。
附图说明
图1为模块化电化学废水处理系统的整体结构示意图。
图2为电化学废水处理单元局部剖后的结构的放大图。
其中，1、货柜式机动车；2、进水潜水泵；3、缓冲池；4、废水提升泵；5、过滤器；6、调酸混合器；7、电化学废水处理单元；71、罐体；711、上密封盖；712、下密封盖；713、出水口；714、进水口；72、阳极电极片；721、极板通孔；73、阴极电极片；74、绝缘隔环；75、导电片；76、接线柱；77、极板间隙；8、调碱混合器。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1，图1示出了模块化电化学废水处理系统的整体结构示意图。如图1所示，该模块化电化学废水处理系统包括设置在货柜式机动车1内的电化学废水处理系统，电化学废水处理系统包括顺次连接在一起的进水潜水泵2、缓冲池3、废水提升泵4、调酸混合器6、电化学废水处理单元7和调碱混合器8。
本方案除了进水潜水泵2外，其他部件均设置在柜式机动车内，布局合理，集成化程度高，占地面积小，方便在不同废水处理场所之间的转移，同时还能够实现野外作业。
其中，调酸混合器6用于将废水调节为酸性溶液，使废水的pH调节至3~5，使用的酸可以是草酸、硫酸或者盐酸中的一种。电化学废水处理单元7设置有至少一个，当为两个及两个以上时，电化学废水处理单元7顺次连接在一起就可以了，电化学废水处理单元7用于对调酸处理后的废水进行电氧化、电还原、絮凝和气浮处理。调碱混合器8用于将电化学处理后废水的pH进行回调，使用的碱可以是氢氧化钾、氢氧化钠、氧化钙或者碳酸钠中的一种或者多种。
每个电化学废水处理单元7都是一个圆柱体形的独立单元，可以根据废水产生量的多少进行灵活的设置，增加或者减少单元数目，避免水处理系统处理量的不足或者浪费，达到资源合理利用的目的；本方案首先通过调整废水的pH值后再将其送入电化学废水处理单元7进行电氧化、电还原、絮凝和气浮处理，从而提高了废水的处理效果。
如图1所示，在调酸混合器6与废水提升泵4之间具有用于对废水中大颗粒杂质进行过滤的过滤器5。过滤器5引入后，大颗粒杂质基本上能够被全部拦截，避免了大颗粒物质进入电化学废水处理单元7造成系统堵塞。
参考图2，图2示出了电化学废水处理单元局部剖后的结构放大图。如图2所示，电化学废水处理单元7包括罐体71和位于罐体71内、且与一端穿出罐体71顶壁的接线柱76固定连接的导电片75，罐体71内交错设置有均呈圆形、且极性可对调的阳极电极片72和阴极电极片73。
其中的罐体71可以由绝缘塑料圆柱壳制成的桶体及与桶体固定安装在一起、且均由PE塑料制成的上密封盖711和下密封盖712组成。其中电化学废水处理单元7的出水口713设置在上密封盖711上，进水口714设置在下密封盖712上。
罐体71采用塑料材质制成可以避免在电化学废水处理过程中对阳极电极片72和阴极电极片73的处理效果造成干扰，还能有效防止漏电的危险；同时由于塑料材质较轻，方便电化学废水处理单元7的搬运以及整个废水处理系统的转移。
再次参考图2，相邻的阳极电极片72和阴极电极片73之间设有绝缘隔环74，绝缘隔环74、阳极电极片72和阴极电极片73通过导电元件固定连接；绝缘隔环74设置之后，其能够将阳极电极片72和阴极电极片73之间进行隔开，使阳极电极片72和阴极电极片73之间不存在任何接触关系，避免了阳极电极片72和阴极电极片73之间出现短路的现象。
绝缘隔环74设置之后，其使相邻的阳极电极片72和阴极电极片73之间形成一极板间隙77；每片阳极电极片72和阴极电极片73上均开设有使废水在相邻极板间隙77间流动的极板通孔721。
另一方面绝缘隔环74还可以密封作用，从而保证废水只在极板间隙77和极板通孔721之间进行层状流动，整体形成唯一流道，从而增大了废水与阳极电极片72和阴极电极片73之间的接触面积，加快了废水处理速度。
导通阳极电极片72和阴极电极片73与导电片75的导电元件，由于导电元件整体分别位于阳极电极片72、阴极电极片73、绝缘隔环74和导电片75内，不存在与废水接触的部位，不参与废水的氧化还原反应，不存在锈蚀现象，使所有阳极电极片72、所有阴极电极片73与导电片75稳定地固定在一起，保证了罐体71整体内部电化学氧化还原的结构的稳定性。
使用时，优选阳极电极片72和阴极电极片73均选用铁圆片或铝圆片，导电元件优选选用铜质材质制成的螺钉。这样设置之后，即使在将阳极电极片72和阴极电极片73与导电片75固定在一起时出现疏漏，致使部分导电元件外漏接触废水，也不会致使导电元件参与电化学反应而影响罐体71内部电化学氧化还原的结构稳定性。
上述电化学废水处理单元7进行废水处理时的工作原理为：废水在阳极电极片72和阴极电极片73的作用下发生氧化还原反应，废水中污染物附着在电解产生的金属氢氧化物上，形成絮状物，同时阳极和阴极产生气泡附着在絮状物上一起上浮，而完成污水的电化学处理。
接线柱76通过导电片75和导电元件与阳极电极片72和阴极电极片73进行电连接，其不与阳极电极片72和阴极电极片73直接接触，在进行电化学处理废水时，接线柱76不会占用阳极电极片72和阴极电极片73的有效面积，保证了阳极电极片72和阴极电极片73能够与废水进行充分接触。
如图2所示，阳极电极片72上的极板通孔721与相邻的阴极电极片73上的极板通孔721错位设置，且极板通孔721均偏离各所在阳极电极片72和阴极电极片73的中心位置；这样设置后，可以大幅度增加废水在每个极板间隙77上的流道长度，增大了废水与阴极电极片73和阳极电极片72的有效接触面积，使废水能够更长时间地与阴极电极片73和阳极电极片72接触，从而使废水的处理效率得到了大幅度地提高。
使用时，优选阳极电极片72上的极板通孔721与相邻的阴极电极片73上的极板通孔721之间的连线均过阳极电极片72和阴极电极片73的圆心，这样设置后，能够使废水经过极板间隙77形成的流道最长，使废水与阴极电极片73和阳极电极片72之间的接触面积达到最大化，进而使废水处理效率达到最大化。
综上所述，本方案的模块化电化学废水处理系统可以根据废水量对其处理系统的结构进行调节，其具有废水量波动应变力强，整体集成化程度高，大部分部件安装在货柜式机动车1内，方便转运等优点。
Claims (5)
1.模块化电化学废水处理系统，其特征在于，包括设置在货柜式机动车内的电化学废水处理系统，所述电化学废水处理系统包括进水潜水泵、用于将废水调节为酸性溶液的调酸混合器、至少一个连接在一起用于对调酸处理后的废水进行电氧化、电还原、絮凝和气浮处理的电化学废水处理单元及用于将电化学处理后废水的pH进行回调的调碱混合器；所述电化学废水处理系统中的进水潜水泵、缓冲池、废水提升泵、调酸混合器、电化学废水处理单元和调碱混合器顺次连接；
所述电化学废水处理单元包括罐体和位于罐体内、且与一端穿出罐体顶壁的接线柱固定连接的导电片，所述罐体内交错设置有均呈圆形、且极性可对调的阳极电极片和阴极电极片；
相邻的阳极电极片和阴极电极片之间设有绝缘隔环，所述绝缘隔环、阳极电极片和阴极电极片通过导电元件固定连接；所述绝缘隔环使相邻的阳极电极片和阴极电极片之间形成一极板间隙；每片阳极电极片和阴极电极片上均开设有使废水在相邻极板间隙间流动的极板通孔；
所述阳极电极片上的极板通孔与相邻的阴极电极片上的极板通孔错位设置，且极板通孔均偏离各所在阳极电极片和阴极电极片的中心位置。
2.根据权利要求1所述的模块化电化学废水处理系统，其特征在于，阳极电极片上的极板通孔与相邻的阴极电极片上的极板通孔之间的连线均过阳极电极片和阴极电极片的圆心。
3.根据权利要求1所述的模块化电化学废水处理系统，其特征在于，所述罐体由绝缘塑料圆柱壳制成的桶体及与所述桶体固定安装在一起、且均由PE塑料制成的上密封盖和下密封盖组成。
4.根据权利要求1-3任一所述的模块化电化学废水处理系统，其特征在于，所述阳极电极片和阴极电极片均选用铁圆片或铝圆片。
5.根据权利要求1-3任一所述的模块化电化学废水处理系统，其特征在于，所述调酸混合器与所述废水提升泵之间具有用于对废水中大颗粒杂质进行过滤的过滤器。
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