CN106045148A - 电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置 - Google Patents

电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置 Download PDF

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CN106045148A CN201610650012.8A CN201610650012A CN106045148A CN 106045148 A CN106045148 A CN 106045148A CN 201610650012 A CN201610650012 A CN 201610650012A CN 106045148 A CN106045148 A CN 106045148A
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Abstract

一种含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是它包括煤水初沉池(1)、二沉池(3)、高频脉冲电源(7)、立式电絮凝箱(8)、微曝气风机(11)、澄清器(14)、中间水箱(17)和清水池(24)，立式电絮凝箱(8)的中上部安装有极板(9)、其下部安装有泥斗(10)，煤水通过提升泵(4)进入立式电絮凝箱(8)经电絮凝后自流入澄清器(14)澄清再流入中间水箱(17)，通过中间水箱提升泵(18)将煤水输送至无阀过滤器(19)过滤后回用，进水在线浊度计(6)与高频脉冲电源(7)电流联锁，可根据进水浊度变化自动调节电絮凝电流。运行实现全自动控制。本发明具有工艺新颖，自动控制、运行稳定，节省能耗和投资费的特点，具有显著的环境效益和经济效益。

Description

电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置
技术领域
本发明及一种电厂含煤废水处理新型装置，尤其是一种具有含煤废水的电絮凝反应、煤泥水澄清分离、及过滤技术且能智能化运行并有效地去除废水中的悬浮物的处理装置，具体地说是一种含煤废水智能化电絮凝处理新型装置。
背景技术
目前火电厂输煤系统过程中会产生一定量的含煤废水，废水中的主要污染因子悬浮物高达15000～20000毫克/升，浊度大于10000NTU，电厂含煤废水处理通常设置初沉池和二沉池，初沉池和二沉池沉降煤泥采用抓斗机不定期清理至煤场，二沉池出水浊度通常在700～5000 NTU，为使煤水处理回用于煤场喷淋二沉池出水必须进行处理使废水的浊度≤10 NTU，达到回用水质要求，目前国内采用的传统工艺流程如图2所示。这套传统处理工艺流程必须要加混凝剂和助凝剂两种药剂，而药剂需要溶解和计量泵加药，不仅人工劳动强度大，而且计量泵易堵塞，影响处理效果，因此国内极少数火电厂目前采用不需加药的电絮凝处理工艺。目前采用的电絮凝处理工艺流程如图3所示。该处理工艺中核心技术是电絮凝，电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al、Fe等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使含煤废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离.同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物，如COD、色度等。由于采用铁极板出水色度较差，因而普遍选用纯铝板作为阳极和阴极，目前国内用于含煤废水处理的电絮凝箱体均为卧式设备，设计存在的主要问题如下：
由于含煤废水的浊度高，SS浓度高，废水在电絮凝箱体中流速低，部分悬浮物及絮体沉降会富集在卧式电絮凝箱的中下部，造成部分电极板严重堵塞，并影响电絮凝的效果。
卧式电絮凝箱的进出水同时设计在圆柱体设备的顶部两端，造成废水在电絮凝箱内部形成短流现象，影响电絮凝的效果。
卧式电絮凝装置由于难设计排污装置也造成箱体内大量的污泥富集。
由于二沉池中的煤水浊度变化大，通常浊度的变化在700～5000NTU，最高时浊度可达6000 NTU以上，要保证煤水电絮凝效果必须根据浊度的大小调节电流密度，电流密度过小，溶出的高活性金属离子Al3＋过少，难以实现絮凝，电流密度过大，极板消耗快，能耗上升，采用人工调节电流密度的方式操作困难。
经调查由于卧式电絮凝箱设计存在大量缺陷，目前均无法运行。
发明内容
本发明的目的是针对本目前国内电厂含煤废水电絮凝处理工艺存在大量缺陷，设计一种采用高频脉冲电源的立式电絮凝箱，是一种能耗低、运行可靠、出水水质稳定及运行维护简便的智能化电絮凝处理新型装置。
本发明的技术方案是：
一种电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是它包括煤水初沉池1、二沉池3高频脉冲电源7、立式电絮凝箱8、微曝气风机11、澄清器14、中间水箱17、无阀过滤器19、高位水箱20和清水池24，所述的煤水初沉池1、二沉池3池面上安装有煤泥抓斗机2，二沉池3安装有提升泵4并通过安装有流量计5、在线浊度计6的管道与立式电絮凝箱8的下部泥斗10的中部相连，高频脉冲电源7通过电缆与立式电絮凝箱8中的极板9的正负极相连，微曝气风机11通过管道与立式电絮凝箱8的下部泥斗10中部相连，立式电絮凝箱8一侧上部出水通过管道分别与澄清器14的中心筒及取样观察阀13相连，澄清器14的外壁上通过管道与取样观察阀16相连，澄清器14一侧的上部出水通过管道与中间水箱17相连通，中间水箱17连接有中间水箱提升泵18并通过管道与高位水箱20相连，高位水箱20出水通过管道与设置在无阀过滤器冲洗水箱22内部的三通管相连，无阀过滤器19的过滤区21的出水通过内部上升管道与其上部的无阀过滤器冲洗水箱22相连，无阀过滤器冲洗水箱22出水通过安装有出水在线浊度计23的管道与清水池24相连，清水池24安装回用水泵25并通过管道将水输送至回用点，立式电絮凝箱8的底部电动排污阀12的出口、澄清器14底部的电动排泥阀15的出口及无阀过滤器19的自动反洗排水口通过管道与初沉池1相连通。
所述的进水浊度计6显示的浊度与高频脉冲电源7电流联锁，它根据二沉池3来水浊度自动调节高频脉冲电源7的电流和电压，使电絮凝效果稳定的同时节省能耗。
所述的立式电絮凝箱8下部设有泥斗10，以防止电絮凝极板的堵塞。
所述的微曝气风机11通过管道与立式电絮凝箱8的下部泥斗10中部相连，以使从上部极板出来的离子快速均衡地扩散到水中，有效防止产生浓差极化现象，影响电絮凝效果，同时避免电压的上升，降低能耗。
所述的立式电絮凝箱8的极板9的阴、阳极的极性能自动切换，以防止极板的电化学极化和结垢，并延长极板的使用寿命（电絮凝时只有阳极板在消耗）。
所述的立式电絮凝箱8的极板9连接采用快速接头，以便于装拆，便于维护。
所述的立式电絮凝箱8根据处理水量大小设计不少于两组并联，当一组维修及更换极板时，另一组能正常运行，不会影响生产。
所述的提升泵4、流量计5、进水在线浊度计6、电源箱7、微曝气风机11、电动排污阀12、电动排泥阀15、中间水箱提升泵18、出水在线浊度计23、回用水泵25实现程序控制和联锁。
所述的无阀过滤器冲洗水箱22中安装有虹吸管，无阀过滤器19过滤过程中滤层阻力不断增加，虹吸上升管中的水位相应上升，将虹吸管中的空气从虹吸下降管中挤出，通过水封井逸入大气中，当水位上升到虹吸辅助管管口时，水从辅助管流下，经抽气管抽除虹吸管中的空气，虹吸上升管及下降管中的水位同时上升，最终两者汇合形成连续虹吸水流，无阀过滤器19上部冲洗水箱22的水进入过滤区21的底层上升至滤层中对滤层进行自动反冲洗，当冲洗水箱22水位降低至虹吸破坏斗以下时，虹吸冲洗结束，过滤重新开始。
本发明的有益效果：
1.本发明的智能化电絮凝处理新型装置适应性强，可使高浊度的煤水得到有效净化，电絮凝澄清后出水浊度稳定在20～30NTU，过滤器出水≤5 NTU。
2.本发明电絮凝箱采用立式装置，可有效防止污泥的堵塞。
3.本发明立式电絮凝箱下部设计微曝气系统，可使从极板出来的离子快速均衡地扩散到水中，有效防止产生浓差极化现象，影响电絮凝效果，同时避免电压的上升，可降低能耗。。
4．本发明立式电絮凝箱底部设计排泥斗装置，可定时自动排泥。
5.本发明进水管道上设计进水在线浊度计与电絮凝高频脉冲电源箱电流实现自动联锁控制，可根据进水浊度的高低自动调节电流、电压，确保电絮凝的效果。
6.本发明立式电絮凝箱进水设计在箱体的下部，出水设计在箱体上部的一侧，可防止废水在电絮凝箱内部发生短流现象。
7.本发明立式电絮凝箱体的极板极性（阴、阳极）实现自动切换，可防止极板的电化学极化和结垢，并延长极板的使用寿命（电絮凝时只有阳极板在消耗）。倒极时间可调（0～999min）。
8.本发明电絮凝极板连接采用快速接头，可便于装拆，便于维护。
9.本发明立式电絮凝箱体根据处理水量大小设计不少于两组(并联)，当一组维修及更换极板时，另一组可正常运行，不会影响生产。
10.本发明立式电絮凝箱出水自流入澄清池，避免二次提升的能耗。
11.本发明设计无阀过滤器，可节省自动控制和设备的投资。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中，1为初沉池，2为煤泥抓斗机，3为二沉池，4为提升泵，5为流量计，6为进水在线浊度计，7为高频脉冲电源，8为立式电絮凝箱，9为极板，10为泥斗，11为微曝气风机，12为电动排污阀，13为取样观察阀，14为澄清器，15为电动排泥阀，16为取样观察阀，17为中间水箱，18为中间水箱提升泵，19为无阀过滤器，20为高位水箱，21为无阀过滤器过滤区，22为无阀过滤器冲洗水箱，23为出水在线浊度计，24为清水池，25为回用水泵。
图2是传统含煤废水处理工艺流程示意图。
图3是现有含煤废水电絮凝处理工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示。
一种电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，它包括煤水初沉池1、二沉池3高频脉冲电源7、立式电絮凝箱8、微曝气风机11、澄清器14、中间水箱17、无阀过滤器19、高位水箱20和清水池24等，如图1所示，所述的煤水初沉池1、二沉池3池面上安装有煤泥抓斗机2，二沉池3安装有提升泵4并通过安装有流量计5、在线浊度计6的管道与立式电絮凝箱8的下部泥斗10的中部相连，高频脉冲电源7通过电缆与立式电絮凝箱8中的极板9的正负极相连，微曝气风机11通过管道与立式电絮凝箱8的下部泥斗10中部相连，立式电絮凝箱8一侧上部出水通过管道分别与澄清器14的中心筒及取样观察阀13相连，澄清器14的外壁上通过管道与取样观察阀16相连，澄清器14一侧的上部出水通过管道与中间水箱17相连通，中间水箱17连接有中间水箱提升泵18并通过管道与高位水箱20相连，高位水箱20出水通过管道与设置在无阀过滤器冲洗水箱22内部的三通管相连，无阀过滤器19的过滤区21的出水通过内部上升管道与其上部的无阀过滤器冲洗水箱22相连，无阀过滤器冲洗水箱22出水通过安装有出水在线浊度计23的管道与清水池24相连，清水池24安装回用水泵25并通过管道将水输送至回用点，立式电絮凝箱8的底部电动排污阀12的出口、澄清器14底部的电动排泥阀15的出口及无阀过滤器19的自动反洗排水口通过管道与初沉池1相连通。所述的进水浊度计6显示的浊度与高频脉冲电源7电流联锁，它根据二沉池3来水浊度自动调节高频脉冲电源7的电流和电压，使电絮凝效果稳定的同时节省能耗。所述的立式电絮凝箱8下部设有泥斗10，以防止电絮凝极板的堵塞。所述的微曝气风机11通过管道与立式电絮凝箱8的下部泥斗10中部相连，以使从上部极板出来的离子快速均衡地扩散到水中，有效防止产生浓差极化现象，影响电絮凝效果，同时避免电压的上升，降低能耗。所述的立式电絮凝箱8的极板9的阴、阳极的极性能自动切换，以防止极板的电化学极化和结垢，并延长极板的使用寿命（电絮凝时只有阳极板在消耗）。所述的立式电絮凝箱8的极板9连接采用快速接头，以便于装拆，便于维护。所述的立式电絮凝箱8根据处理水量大小设计不少于两组并联，当一组维修及更换极板时，另一组能正常运行，不会影响生产。所述的提升泵4、流量计5、进水在线浊度计6、电源箱7、微曝气风机11、电动排污阀12、电动排泥阀15、中间水箱提升泵18、出水在线浊度计23、回用水泵25实现程序控制和联锁。所述的无阀过滤器冲洗水箱22中安装有虹吸管，无阀过滤器19过滤过程中滤层阻力不断增加，虹吸上升管中的水位相应上升，将虹吸管中的空气从虹吸下降管中挤出，通过水封井逸入大气中，当水位上升到虹吸辅助管管口时，水从辅助管流下，经抽气管抽除虹吸管中的空气，虹吸上升管及下降管中的水位同时上升，最终两者汇合形成连续虹吸水流，无阀过滤器19上部冲洗水箱22的水进入过滤区21的底层上升至滤层中对滤层进行自动反冲洗，当冲洗水箱22水位降低至虹吸破坏斗以下时，虹吸冲洗结束，过滤重新开始。
本发明的工作原理是：
含煤废水通过管道进入初沉池1进行沉降，上清液自流入二沉池3进行二次沉降，初沉池1和二沉池3沉降煤泥由煤泥抓斗机2定期抓出运至煤场，二沉池3安装提升泵4并通过安装有流量计5、进水在线浊度计6的管道与立式电絮凝箱8的泥斗10中部相连，高频脉冲电源7通过电缆与立式电絮凝箱8的极板9的正负极相连，微曝气风机11通过管道与立式电絮凝箱8的泥斗10中部相连，立式电絮凝箱8一侧上部经电絮凝的出水通过管道分别与澄清器14的中心筒、取样观察阀13相连，澄清器14的外壁上通过管道与取样观察阀16相连，澄清器14一侧的上部经澄清后的出水通过管道与中间水箱17相连，中间水箱17安装中间水箱提升泵18并通过管道与高位水箱20相连，高位水箱20出水通过管道与设置在无阀过滤器冲洗水箱22内部的三通管相连，无阀过滤器19的过滤区21的出水通过内部上升管道与其上部的无阀过滤器冲洗水箱22相连，无阀过滤器冲洗水箱22溢出水从一侧上部通过安装有出水在线浊度计23的管道与清水池24相连，无阀过滤器19过滤过程中滤层阻力不断增加，虹吸上升管中的水位相应上升，将虹吸管中的空气从虹吸下降管中挤出，通过水封井逸入大气中，当水位上升高度到虹吸辅助管管口时，水从辅助管流下，经抽气管抽除虹吸管中的空气，虹吸上升管及下降管中的水位同时上升，最终两者汇合形成连续虹吸水流，无阀过滤器19上部冲洗水箱22的水进入过滤区21的底层上升至滤层中对滤层进行自动反冲洗，当冲洗水箱22水位降低至虹吸破坏斗以下时，虹吸冲洗结束，过滤重新开始。过滤和反洗时中间水箱提升泵18都处于正常运行状态；清水池24安装回用水泵25并通过管道将水输送至回用点，立式电絮凝箱8的电动排污阀12的出口、澄清器14的电动排泥阀15的出口及无阀过滤器19的自动反洗排水口通过管道与初沉池1相连通。
本发明在提升泵4输出管道上安装进水在线浊度计6，进水在线浊度计6显示的浊度与电源箱7的电流实现联锁(浊度与电流联锁的相关数据从试验得出)，可根据进水浊度的高低自动调节电絮凝电流的大小，提供所需的高活性金属离子Al3＋ ，保证电絮凝效果，同时节省能耗。
本发明提升泵4、流量计5、进水在线浊度计6、电源箱7、微曝气风机11、电动排污阀12、电动排泥阀15、中间水箱提升泵18、出水在线浊度计23、回用水泵25实现程序控制和联锁。
控制系统中的PLC根据工艺运行要求，可完成以下控制功能。
（1）提升泵4与电源箱7联锁控制
（2）提升泵4与微曝气风机11联锁控制
（3）进水在线浊度计6与电源箱7电流的联锁控制
（4）立式电絮凝箱8的电动排污阀12排污的自动控制
（5）澄清器14的电动排泥阀15排泥的自动控制
（6）出水浊度计23与中间水箱提升泵17的联锁控制
本发明处理全过程均实现自动控制运行。
本发明含煤废水智能化电絮凝处理中试装置（2吨/h）在火电厂现场部分运行数据如下：
本发明含煤废水智能化电絮凝处理新型装置的电耗与处理煤水的浊度相关，浊度低说明所需的电流密度小，溶出的高活性金属离子Al3＋需求量也少则电耗相应低，浊度高说明所需的电流密度大，溶出的高活性金属离子Al3＋需求量也多则电耗相应高，根据煤水进水浊度电絮凝吨煤水电耗情况如下表：
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是它包括煤水初沉池(1)、二沉池(3)高频脉冲电源(7)、立式电絮凝箱(8)、微曝气风机(11)、澄清器(14)、中间水箱(17)、无阀过滤器(19)、高位水箱(20)和清水池(24)，所述的煤水初沉池(1)、二沉池(3)池面上安装有煤泥抓斗机(2)，二沉池(3)安装有提升泵(4)并通过安装有流量计(5)、在线浊度计(6)的管道与立式电絮凝箱(8)的下部泥斗(10)的中部相连，高频脉冲电源(7)通过电缆与立式电絮凝箱(8)中的极板(9)的正负极相连，微曝气风机(11)通过管道与立式电絮凝箱(8)的下部泥斗(10)中部相连，立式电絮凝箱(8)一侧上部出水通过管道分别与澄清器(14)的中心筒及取样观察阀(13)相连，澄清器(14)的外壁上通过管道与取样观察阀(16)相连，澄清器(14)一侧的上部出水通过管道与中间水箱(17)相连通，中间水箱(17)连接有中间水箱提升泵(18)并通过管道与高位水箱(20)相连，高位水箱（20）出水通过管道与设置在无阀过滤器冲洗水箱（22）内部的三通管相连，无阀过滤器（19）的过滤区（21）的出水通过内部上升管道与其上部的无阀过滤器冲洗水箱（22）相连，无阀过滤器冲洗水箱(22)出水通过安装有出水在线浊度计(23)的管道与清水池(24)相连，清水池(24)安装回用水泵(25)并通过管道将水输送至回用点，立式电絮凝箱(8)的底部电动排污阀(12)的出口、澄清器(14)底部的电动排泥阀(15)的出口及无阀过滤器(19)的自动反洗排水口通过管道与初沉池（1）相连通。
2.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的进水浊度计（6）显示的浊度与高频脉冲电源（7）电流联锁，它根据二沉池（3）来水浊度自动调节高频脉冲电源（7）的电流和电压，使电絮凝效果稳定的同时节省能耗。
3.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的立式电絮凝箱(8)下部设有泥斗(10)，以防止电絮凝极板的堵塞。
4.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的微曝气风机(11)通过管道与立式电絮凝箱(8)的下部泥斗(10)中部相连，以使从上部极板出来的离子快速均衡地扩散到水中，有效防止产生浓差极化现象，影响电絮凝效果，同时避免电压的上升，降低能耗。
5.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的立式电絮凝箱(8)的极板(9)的阴、阳极的极性能自动切换，以防止极板的电化学极化和结垢，并延长极板的使用寿命。
6.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的立式电絮凝箱(8)的极板(9)连接采用快速接头，以便于装拆，便于维护。
7.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的立式电絮凝箱（8）根据处理水量大小设计不少于两组并联，当一组维修及更换极板时，另一组能正常运行，不会影响生产。
8.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的提升泵(4)、流量计(5)、进水在线浊度计(6)、电源箱(7)、微曝气风机(11)、电动排污阀(12)、电动排泥阀(15)、中间水箱提升泵(18)、出水在线浊度计(23)、回用水泵(25)实现程序控制和联锁。
9.根据权利要求1所述的电厂含煤废水智能化电絮凝处理新型装置，其特征是所述的无阀过滤器冲洗水箱（22）中安装有虹吸管，无阀过滤器（19）过滤过程中滤层阻力不断增加，虹吸上升管中的水位相应上升，将虹吸管中的空气从虹吸下降管中挤出，通过水封井逸入大气中，当水位上升到虹吸辅助管管口时，水从辅助管流下，经抽气管抽除虹吸管中的空气，虹吸上升管及下降管中的水位同时上升，最终两者汇合形成连续虹吸水流，无阀过滤器（19）上部冲洗水箱（22）的水进入过滤区（21）的底层上升至滤层中对滤层进行自动反冲洗，当冲洗水箱（22）水位降低至虹吸破坏斗以下时，虹吸冲洗结束，过滤重新开始。
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