CN105967428A - 一种电磁耦合斜板电絮凝反应器 - Google Patents

一种电磁耦合斜板电絮凝反应器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电磁耦合斜板电絮凝反应器，该反应器外壳采用PPR或PVDF等耐腐蚀、耐高温材质，反应器内部分为相互隔绝的电磁区和斜板电絮凝区，其中电磁区包含若干组电磁铁，斜板电絮凝区包含一套斜板锯齿状电极，电极采用铁电极或者铝电极。若干组电磁铁和电极采用串联连接，当有直流电通过时，电磁铁会产生一定强度的磁场，电极会在电流的作用下生成铁或铝的氢氧化物絮凝剂，通过向反应器中加入一定量的磁粉，磁粉混合在铁或铝的氢氧化物絮凝剂中形成磁性絮体，磁性絮体在电磁力和斜板电极的作用下，快速的向反应器底部锥台形集泥斗内沉降，和传统电絮凝装置比较，本反应器具有体积小、絮凝时间短、处理量大等优势。

Description

一种电磁耦合斜板电絮凝反应器
技术领域
本发明为一种电磁耦合斜板电絮凝反应器，适用于处理高悬浮物废水，属于环境工程专业领域。
背景技术
混凝沉淀技术是水处理领域中不可缺少的一个关键环节，无论是给水处理还是排水处理都离不开混凝沉淀技术，当前普遍应用的水处理的混凝沉淀工艺包含投加絮凝剂、助凝剂混凝沉淀和电絮凝沉淀，其中投加絮凝剂和助凝剂混凝沉淀工艺原理即在水体中加入适量的聚合氯化铝、三氯化铁、聚合硫酸铁等无机盐类絮凝剂，利用铁离子或铝离子水解产生的大量带电絮体，将水中的微小固体颗粒和部分有机物吸附在其表面，形成大颗粒的絮团，以固体沉淀的方式从水体中分离出来，通常为了加快絮体的成长和沉降速度，需加入聚丙烯酰胺等有机高分子助凝剂。电絮凝技术是指在电场的作用下，金属电极产生金属阳离子进入水体，金属阳离子在电场的作用下，产生铁或铝的氢氧化物，并且使水中悬浮的颗粒、胶体污染物失去稳定性，脱稳后的污染物颗粒和铁或铝的氢氧化物之间发生相互碰撞，结合成肉眼可见的大颗粒絮体。和普通的混凝沉淀法相比较，该种技术不需要投加任何药物，对环境不产生货很少产生污染，被称为是一种环境友好的水处理技术。
但是电絮凝技术由于缺少助凝剂的加入，其形成的絮体较小，沉降速度较慢，这就导致其处理量较小，或者所需装置体积过大，均不利于电絮凝技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的上述问题，设计一种电磁耦合斜板电絮凝反应器，用以解决传统电絮凝反应装置絮体沉降时间长的难题。
本发明一种电磁耦合斜板电絮凝反应器，该反应器包括绝缘反应器外壳，反应器外壳的顶部设置有排气管和出水管，底部设置有锥台形集泥斗，集泥斗底部设置有进水管和排泥管；所述反应器外壳内部为相互隔绝的电磁区和斜板电絮凝区，其中电磁区位于斜板电絮凝区的外围，电磁区包含若干组电磁铁，斜板电絮凝区包含一套斜板式电极板，若干组电磁铁和电极采用串联连接；当反应器接通直流电时，电磁区产生从反应器顶部指向反应器底部的电磁力，斜板电絮凝区生成一定量的铁或铝的氢氧化物，当向反应器中加入一定量的磁粉，磁粉将混合在铁或铝的氢氧化物中产生磁性絮体，磁性絮体在电磁力和斜板式电极板的作用下快速向反应器底部锥台形集泥斗内沉降。
本发明所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器的反应器外壳优选为长方体形，外壳材质为PPR或PVDF等材料，使反应器具备良好绝缘、耐高温、耐腐蚀性能。
本发明所述的电磁区与斜板电絮凝区之间采用PVC或PVDF绝缘塑料板隔绝，使得废水能够流通斜板电絮凝区并且不能进入电磁区。
本发明所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器内电磁区内部包含若干组电磁铁，电磁铁内芯为铁芯，铁芯上紧密缠绕N圈漆包紫铜线圈，其中N≤反应器高度/紫铜线直径，所有电磁铁串联连接，其首端与外接直流电源的正极连接，其尾端与斜板电絮凝区内部电极板阳极连接。
本发明所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器内部斜板电絮凝区设置的斜板式电极板为斜板锯齿状电极板，斜板锯齿状电极板为铁极板或者铝极板，锯齿夹角θ在50-90°之间，利用浅层沉降原理进一步缩短絮体沉降时间；斜板锯齿状电极板的锯齿顶部均为圆弧形，以避免尖端放电效应。
本发明还提供了一种采用所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器絮凝污水的方法，该方法包括：接通直流电，待所述电磁耦合斜板电絮凝反应器正常运行时，向电磁耦合斜板电絮凝反应器斜板电絮凝区添加以Fe3O4为主要成分的磁粉，添加量为10-10000mg/L。
本发明电磁耦合斜板电絮凝反应器，接通直流电后，电磁铁会产生一定强度的方向从顶部指向底部的非均匀磁场，而斜板锯齿状电极板阳极会在电流的作用下生成铁或铝的氢氧化物，向反应器中加入一定量的磁粉，磁粉混合在铁或铝的氢氧化物形成磁性絮凝剂，磁性絮凝剂在电磁力和斜板锯齿状电极板的作用下，快速的向反应器底部锥台形集泥斗内沉降，和传统电絮凝装置比较，本反应器具有体积小、絮凝时间短、处理量大等优势。
本发明涉及的一种电磁耦合斜板电絮凝反应器和传统电絮凝反应器相比较，具有以下有益效果：
1、通过电磁区电磁铁产生的从反应器顶部指向反应器底部的电磁力对含有磁粉的磁性絮体的向下牵引作用会大大加快絮体的沉降速度。
2、斜板电絮凝区内电极采用斜板排布方式，根据斜板沉淀池的浅层沉降理论可知，当废水从反应器底部进入时，形成的絮体在斜板式电极板的作用下，会大大缩短絮体沉降到集泥斗所需要的时间。
3、由于絮体的沉降速度快、沉降时间短，所以在相同处理量的前提下反应器的体积大大减小，在反应器相同体积前提下，处理量会大大增加。
附图说明
图1为一种电磁耦合斜板电絮凝反应器侧视图；
图2为一种电磁耦合斜板电絮凝反应器内部结构示意图；
图3为本发明电磁耦合斜板电絮凝反应器斜板絮凝区的斜板锯齿状电极板结构示意图；
图4为本发明本发明电磁耦合斜板电絮凝反应器电磁区的电磁铁结构示意图；
图5为一种电磁耦合斜板电絮凝反应器电气接线原理示意图。
图中，
1为排气管和排水管 10为电极板支座
2为反应器外壳 12为电磁铁下接线端
3为斜板电絮凝区 11为斜板锯齿状电极板夹角θ
4为集泥斗 13为漆包紫铜线圈
5为支架 14为铁芯
6为进水管和排泥管 15为电磁铁上接线端
7为斜板锯齿状电极板 16为直流电源正极
8为电磁铁 17为直流电源负极
9为电磁区 18为导线
19为阴极 20为阳极
具体实施方式
下面结合附图及具体应用实施例对本发明作进一步描述，具体实施例不对本发明的技术方案构成限定。
如图1-2所示，本发明电磁耦合斜板电絮凝反应器依靠支架5支撑，反应器外壳2采用PPR或PVDF等绝缘性好、耐腐蚀、耐高温材质，反应器底部为集泥斗4，集泥斗4底部有进水管和排泥管6，反应器顶部设置有排气管和排水管1，反应器采用下进上出式处理模式。反应器内部分为两块区域，其中外围区域是电磁区9，内部区域是斜板电絮凝区3，电磁区9和斜板电絮凝区3之间依靠绝缘PVC或者PVDF板隔绝，使水能够通过斜板电絮凝区3但不能进入电磁区9。电磁区9内部有若干组电磁铁8，电磁铁8内部是铁芯14，铁芯14外部紧密缠绕漆包紫铜线圈13(见图4)，漆包紫铜线圈的圈数N≤反应器高度/紫铜线直径，所有电磁铁8串联连接，其首端与外接直流电源的正极连接，其尾端与斜板电絮凝区内部电极板阳极连接。斜板电絮凝区3内部设有若干组斜板锯齿状电极板7，斜板锯齿状电极板7的材质为铁或铝，斜板锯齿状电极板夹角θ11在50-90°之间(见图3)，为避免尖端放电效应，每个斜板锯齿状电极板7的锯齿顶部均为圆弧形，依靠电极板支座10固定。
如图5所示，每个电磁铁8都留有电磁铁下接线端12和电磁铁上接线端15，第一个电磁铁的下接线端12依靠导线18与外部直流电源正极16相连接，第一个电磁铁的上接线端15与第二个电磁铁的下接线端12相连接，第二个电磁铁的上接线端15与第三个电磁铁的下接线端12相连接，按照此种串联接线模式，将所有电磁铁8串联起来，最后一个电磁铁的上接线端15与斜板电絮凝区3内部的阳极20相连接，阴极19与外部直流电源负极17相连接，完成该种电磁耦合斜板电絮凝反应器的电气接线。当反应器接通外部直流电源时，通过右手螺旋定则可知在每个电磁铁中均会产生方向从反应器顶部指向底部的磁场。当向斜板电絮凝区3内投加磁粉，磁粉会和电絮凝过程产生的铁或铝的氢氧化物混合生成带有磁性的絮体，磁性絮体就会在磁力的作用下加速向电絮凝区底部的集泥斗4沉降。
具体实例一：
某厂污水处理站所处理污水，经过格栅、调节池处理后，水中SS为10000mg/L左右，通过电磁耦合电絮凝反应器处理后，SS降为30mg/L，并且和原有电絮凝装置相比较，在处理量不变的前提下，其体积缩小了1/5。
具体实例二：
某石化炼厂好氧生物滤池出水SS值为700mg/L左右，不能够满足其后续双膜法回用水质要求，原有电絮凝装置处理量为20m3/h，升级换代为电磁耦合电絮凝反应器后，在和原有电絮凝装置相同体积、出水均满足SS≤10mg/L的前提下，处理量提升为25m3/h，效率提升了25％。

Claims (5)

1.一种电磁耦合斜板电絮凝反应器，其特征在于，所述的反应器包括绝缘反应器外壳，反应器外壳的顶部设置有排气管和出水管，底部设置有锥台形集泥斗，集泥斗底部设置有进水管和排泥管；所述反应器外壳内部为相互隔绝的电磁区和斜板电絮凝区，其中电磁区位于斜板电絮凝区的外围，电磁区包含若干组电磁铁，斜板电絮凝区包含一套斜板式电极板，若干组电磁铁和电极采用串联连接；当反应器接通直流电时，电磁区产生从反应器顶部指向反应器底部的电磁力，斜板电絮凝区生成一定量的铁或铝的氢氧化物，当向反应器中加入一定量的磁粉，磁粉将混合在铁或铝的氢氧化物中产生磁性絮体，磁性絮体在电磁力和斜板式电极板的作用下快速向反应器底部锥台形集泥斗内沉降。
2.根据权利要求1所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器，其特征在于，反应器外壳为长方体形，材质为PPR或PVDF。
3.根据权利要求1所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器，其特征在于，所述的电磁区内部包含若干组电磁铁，电磁铁内芯为铁芯，铁芯上紧密缠绕N圈漆包紫铜线圈，其中N≤反应器高度/紫铜线直径，所有电磁铁串联连接，其首端与外接直流电源的正极连接，其尾端与斜板电絮凝区内部电极板阳极连接。
4.根据权利要求1所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器，其特征在于，所述的斜板电絮凝区设置的斜板式电极板为斜板锯齿状电极板，材质为铁或铝，锯齿夹角θ在50-90°之间；斜板锯齿状电极板的锯齿顶部均为圆弧形。
5.一种采用权利要求1所述的电磁耦合斜板电絮凝反应器絮凝污水的方法，其特征在于，接通直流电，待所述电磁耦合斜板电絮凝反应器正常运行时，向电磁耦合斜板电絮凝反应器斜板电絮凝区添加以Fe3O4为主要成分的磁粉，添加量为10-10000mg/L。
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