CN106630029A - 一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法，属于废水处理技术领域，包括进水管、进气管、铁碳电解材料和电解池，铁碳电解材料竖直且相互平行地设置在电解池内部，电解池内部沿长度方向的内壁上设置有条状凸部，条状凸部上沿长度方向均匀地设置有多个竖直的容纳槽，排泥口两侧的上方分别设置有两个进气口，进气口分别连接有进气管，进气管相互平行地往另一排泥口方向向外延伸，电解池内部的进气管上均匀地设置有多个孔，电解池中反复进行通电断电操作和周期性曝气操作，铁碳电解材料电解难降解养殖废水。本发明能提高废水的可生化降解性，有利于后续的生化处理，提高电解效率，降低电耗和铁耗，减少工序，改善钝化问题。

Description

一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法
技术领域
本发明涉及一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
养殖废水中含有大量难生物降解的有机污染物，难降解有机物是指被微生物分解时速度很慢，分解不彻底的有机物，这类污染物易在生物体内富集，也容易成为水体的潜在污染源。BOD/COD是生化需氧量和化学需氧量的比值，是废水可生化降解性的指标，通常以BOD/COD=0.3为废水可生化降解的下限，若养殖废水未经生化降解处理则进入水体，其中的难降解有机物将给环境造成了严重的污染。处理难降解有机物、提高养殖废水可生化降解性一直是养殖行业中渴望解决但并未成功的技术难题。
废水电解处理法即应用电解的原理，将废水中有害物质通过电解过程在阳极和阴极上分别发生氧化还原反应转化为无害物质以净化废水。电解法的优点是不需要耗费大量化学试剂且只需在常温常压下即可进行操作。脉冲电指是按照一定周期反复执行通电断电操作的电流，采用脉冲电解能调节电流密度、脉冲频率等参数，从而能够控制沉积速度和质量，因此脉冲电解相对于直流电电解更加得到了应用。
脉冲电解法的主要原理基于电解絮凝、电解氧化、电解还原和电解气浮。电解絮凝即当阳极材料电解后生成的金属阳离子通过水解、聚合作用形成了高活性的吸附絮凝基团，该基团能够有效的吸附废水中的悬浮物和有机物而聚沉；电解氧化即废水中的污染物在阳极上失去电子而发生氧化反应的过程，或者是高活性的阴离子，如Cl-，先在阳极上发生氧化反应得到较强氧化性的物质，这些较强氧化性物质再氧化分解水中有机物的过程；电解还原即废水中的阳离子先在阴极上得到电子而发生还原反应得到低价阳离子或金属沉淀；电解气浮即先对水和其它分子电解产生H+、OH-等离子，这些离子再分别在阴极和阳极上析出H2、O2等微小气泡，产生的气泡则可作为载体粘附废水中聚沉的絮凝基团和悬浮物而上浮，从而去除污染物。在废水处理中，这4中原理相互协调、相互补充。脉冲电解法还由于极板间强电场作用和反应生成的强氧化性基团的氧化作用，能够有效地杀灭水中的病菌，避免了疾病的传播。因此，利用脉冲电解技术能够较好地对经过生化处理的废水继续进行处理，更有利于提高水质，达到更好的处理效果。
中国发明专利申请公开说明书CN2015108845284公开了一种畜禽养殖废水的处理方法，将含有抗生素和重金属离子的畜禽养殖废水进行电解处理，使所述废水中的抗生素发生氧化反应失活，重金属离子发生还原反应转化为沉淀。虽然该发明具有去除畜禽养殖废水中的抗生素的同时回收重金属，反应设备占地小、效率高、运行稳定的优点；但是该方法还存在以下不足：其一，并未涉及关于改善电极钝化的问题，其二，每次只是一个阳极和一个阴极通电进行电解，并未能提高电解效率。
中国发明专利申请公开说明书CN021119015公开了催化铁内电解处理难降解废水的方法，先将铜和铁按WCu/WFe=0.1~1.0称量好，并根据废水的不同情况加入铜和铁总重量的0%~10%的阳离子表面活性剂改性的沸石，充分混合，放入滤池；将废水的pH调到4.5~11.0，在不曝气的情况下，按回流比为2:1~10:1充分反应一段时间，随后pH调到8.0~9.0，使Fe3+进一步生成絮凝剂Fe(OH)3，将废水中悬浮固体、胶体物质凝聚，并吸附可溶性污染物一起沉淀，使废水得到净化。虽然该发明能够作为预处理方法，先行将微生物有毒有害的重金属和有机难降解物质除去，提高BOD/COD的值，使废水更适合于后继的生化处理，使出水完全达标，而且本发明要比用铁内电解或铁炭内电解处理难降解污染物的能力更强，脱色效果更显著，而且处理速度快，处理费用便宜，适用的pH范围大；但是该发明还存在以下不足：其一，由于铜、铁和滤料是充分混合后放入滤池中的，作为阳极的铁上电解出的Fe2+、Fe3+和废水中OH-结合为氢氧化铁絮体也很大机会会附着于滤料表面，所以滤料很快会板结钝化，需要经常更换滤料，其二，需要两次调节体系的pH值，增加工序，其三，使用铜材会增加成本。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法，该系统能提高养殖废水的可生化降解性，提高电解效率，降低电耗和铁耗，减少工序，改善钝化问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种脉冲电解系统，包括进水管、进气管、铁碳电解材料和电解池，所述脉冲电解系统前端和后端均分别连接有生化处理系统，所述脉冲电解系统能够明显提高养殖废水可生化降解性，减轻后续生化系统的处理负荷。所述电解池底部中央设置有进水口，所述进水口两侧分别设置有排泥口，所述排泥口两侧的上方分别设置有两个进气口，所述进水口的正下方连接有进水管，所述排泥口的正下方连接有排泥管，所述电解池顶部中央设置有出水槽，所述出水槽长度为电解池的长度，所述出水槽末端连接有出水口，所述出水口连接有出水管，所述铁碳电解材料竖直且相互平行地设置在电解池内部，所述电解池沿长度方向的两侧内壁上分别设置有条状凸部，所述条状凸部上沿长度方向均匀地设置有多个竖直的容纳槽，所述容纳槽容纳有铁碳电解材料。
作为优选，所述进气口分别连接有进气管，所述进气管相互平行地往另一排泥口方向向外延伸，所述进气管在所述电解池外侧相互连通成同一进气管，所述电解池内部的进气管上均匀地设置有多个孔。
作为优选，所述铁碳电解材料形状与所述电解池内部的形状一样，厚度为4-6mm，所述铁碳电解材料之间的间距相等。在电解过程中，所述铁碳电解材料内部的铁和碳分别充当阴极和阳极进行电解反应，即每一块铁碳电解材料内部和铁碳电解材料之间即可形成阳极和阴极材料进行电解反应，因此本发明的电解效率比传统电解的效率高。
本发明所采用的技术方案是提供利用脉冲电解系统电解废水的方法，经过生化处理的废水不断通过所述进水管进入电解池内部，电解池内进行反复通电断电操作和周期性的曝气操作，氧气周期性地进入所述电解池内部，所述铁碳电解材料对废水进行电解反应，电解完毕之后关闭所述进气管的阀门并进行排泥操作。
作为优选，所述电解池内部控制pH为6.5-7.5，停留时间为20-40min，温度为25-30℃。在约为中性的环境中，电解出来的铁离子尽量水解为铁氢氧化物絮体，从而吸附废水中杂质和污染物并沉淀。
作为优选，所述通电时间为1-4h，通电电压为380V，断电时间为5-10min。
作为优选，所述曝气时间为2-10min，气体流量为100-500L/h。周期性通入的氧气气泡不仅能够对电解池内部充氧、搅拌废水，还能够阻碍电极两侧氧化薄膜的生成、改善铁碳电解材料板结钝化的问题。
作为优选，所述排泥周期为3-6h/次。
作为优选，所述单个脉冲电解系统的处理废水流量为2.5m3/h。脉冲电解系统通过串联的方式进行连接，串联的数量依据处理废水的量而定。
总之，采用本发明的一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法，能够提高废水的可生化降解性，提高电解效率，降低电耗和铁耗，减少多次调节体系pH值的工序，改善钝化问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为脉冲电解系统的示意图；
图2为脉冲电解系统的俯视图；
图3为脉冲电解系统的俯视图。
其中，进水管1，进水口2，进气管3，进气口4，铁碳电解材料5，条形凸部6，出水槽7，出水口8，出水管9，排泥管10，排泥口11。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
经生化处理后的养殖废水进水水质为：pH：6.0，COD：400mg/L，BOD/COD：0.05，流量为15m3/h。
如图1所示，本发明提供一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法法，包括进水管1、进气管3、铁碳电解材料5和电解池。处理该养殖废水时将6台脉冲电解系统串联，所述铁碳电解材料5竖直且相互平行地设置在电解池内部，所述电解池沿长度方向的两侧内壁上分别设置有条状凸部6，所述条状凸部6上沿长度方向均匀地设置有多个竖直的容纳槽，所述容纳槽容纳有铁碳电解材料5，以达到对所述铁碳电解材料5限位的目的，所述铁碳电解材料5形状与所述电解池内部的形状一样，所述铁碳电解材料5之间的间距相等，所述铁碳电解材料5厚度均为4mm，所述电解池底部中央设置有进水口2，所述进水口2的正下方连接有进水管1，所述进水管1上设置有阀门和流量计以控制水的流量，所述电解池顶部中央设置有出水槽7，所述出水槽7长度为电解池的长度，所述出水槽7末端连接有出水口8，所述出水口8连接有出水管9，经生化处理过的养殖废水不断通过进水管1从进水口2处进入电解池内部，所述铁碳电解材料5逐渐浸没在废水中，并通过所述出水槽7向出水口8流动，并通过出水管9流动至下一脉冲电解系统中直至排放至下一生化处理系统，所述电解池内部控制pH为6.5，停留时间为20min，温度为25℃，利用脉冲电源反复通电断电一定时间发生脉冲电解反应，控制通电时间为1h，通电电压为380V，电解对废水中有机污染物进行降解并且破坏发色基团，降低COD，提高B/C比，达到提高可生化降解性的效果，之后控制断电时间为5min，断电时形成的脉冲电有利于扩散、降低浓差极化，从而降低电耗及铁耗，所述进水口2两侧分别设置有排泥口11，所述排泥口11的正下方连接有排泥管10，所述排泥口11两侧的上方设置有两个进气口4，所述进气口4分别连接有进气管3，所述进气管3相互平行地往另一排泥口11方向向外延伸，所述进气管3在所述电解池外侧相互连通成同一进气管3，所述电解池内部的进气管3上均匀地设置有多个孔，所述电解池外部的进气管3上设置有阀门和流量计以控制气体的流量，所述进气口4和进气管3上周期性通入的氧气气泡不仅能够对电解池内部充氧、搅拌废水，还能够阻碍电极两侧氧化薄膜的生成、改善铁碳电解材料5板结钝化的问题，每次控制曝气时间为2min，气体流量为100L/h，电解完毕之后关闭进气管3的阀门进行排泥操作，将电解过程中产生的铁泥从电解池底部的排泥口11处通过排泥管10排出，排泥周期为3h/次。
实施例2
经生化处理后的养殖废水进水水质为：pH：7.0，COD：700mg/L，BOD/COD：0.1，流量为25m3/h。
如图1所示，本发明提供一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法法，包括进水管1、进气管3、铁碳电解材料5和电解池。处理该养殖废水时将10台脉冲电解系统串联，所述铁碳电解材料5竖直且相互平行地设置在电解池内部，所述电解池内部沿长度方向的两侧内壁上设置有条状凸部6，所述条状凸部6上沿长度方向均匀地设置有多个竖直的容纳槽，所述容纳槽容纳有铁碳电解材料5，所述铁碳电解材料5形状与所述电解池内部的形状一样，所述铁碳电解材料5之间的间距相等，所述铁碳电解材料5厚度均为6mm，经生化处理过的养殖废水不断通过进水口2进入电解池内部，并通过出水管9流动至下一脉冲电解系统中直至排放至下一生化处理系统中，所述电解池内部控制pH为7，停留时间为35min，温度为28℃，所述电解池内部反复进行通电断电操作，控制通电时间为2.5h，通电电压为380V，断电时间为8min，所述进水口2两侧分别设置有排泥口11，所述排泥口11两侧的上方设置有两个进气口4，所述进气口4分别连接有进气管3，所述进气管3相互平行地往另一排泥口11方向向外延伸，所述电解池内部的进气管3上均匀地设置有多个孔，所述电解池内进行周期性曝气操作，氧气通过进气管3进入所述电解池内部，每次控制曝气时间为7min，气体流量为380L/h，电解完毕之后关闭进气管3的阀门进行排泥操作，将电解过程中产生的铁泥通过排泥口11排出，排泥周期为5h/次。
实施例3
经生化处理后的养殖废水进水水质为：pH：9.0，COD：800mg/L，BOD/COD：0.2，流量为10m3/h。
如图1所示，本发明提供一种脉冲电解系统及利用脉冲电解系统电解废水的方法法，包括进水管1、进气管3、铁碳电解材料5和电解池。处理该养殖废水时将4台脉冲电解系统串联，所述铁碳电解材料5竖直且相互平行地设置在电解池内部，所述电解池内部沿长度方向的两侧内壁上设置有条状凸部6，所述条状凸部6上沿长度方向均匀地设置有多个竖直的容纳槽，所述容纳槽容纳有铁碳电解材料5，所述铁碳电解材料5形状与所述电解池内部的形状一样，所述铁碳电解材料5之间的间距相等，所述铁碳电解材料5厚度均为6mm，经生化处理过的养殖废水不断通过进水口2进入电解池内部，并通过出水管9流动至下一脉冲电解系统中直至排放至下一生化处理系统中，所述电解池内部控制pH为7.5，停留时间为40min，温度为30℃，所述电解池内部反复进行通电断电操作，控制通电时间为4h，通电电压为380V，断电时间为10min，所述进水口2两侧分别设置有排泥口11，所述排泥口11两侧的上方设置有两个进气口4，所述进气口4分别连接有进气管3，所述进气管3相互平行地往另一排泥口11方向向外延伸，所述电解池内部的进气管3上均匀地设置有多个孔，所述电解池内进行周期性曝气操作，氧气通过进气管3进入所述电解池内部，每次控制曝气时间为10min，气体流量为500L/h，电解完毕之后关闭进气管3的阀门进行排泥操作，将电解过程中产生的铁泥通过排泥口11排出，排泥周期为6h/次。
对实施例1-3处理前后的水质进行检测，结果如表1所示，实施例1-3和传统电解工艺的成本对比如表2所示：：
表1 处理前后水质变化表
表2 本发明和传统电解工艺所需成本对比
工作方式：经生活处理的养殖废水不断通过进水管1从进水口2处进入电解池内部，养殖废水进水水质为：pH为6.0-9.0，COD为400-800mg/L，BOD/COD为0.05-0.2，单个脉冲电解系统的处理废水流量为2.5m3/h，可依据废水的进水量对脉冲电解系统进行串联，电解池内进行反复通电断电操作和周期性的曝气操作，电解池内部控制：pH为6.5-7.5，停留时间为20-40min，温度为25-30℃，控制通电时间为1-4h，通电电压为380V，断电时间为5-10min，氧气周期性地通过进气管3通入电解池内部，控制曝气时间为2-10min，气体流量为100-500L/h，铁碳电解材料5对废水进行电解反应，电解完毕之后关闭进气管3的阀门进行排泥操作，将电解过程中产生的铁泥从电解池底部的排泥口11排出，排泥周期为3-6h/次。
本发明的有益效果为：对经过生化处理的养殖废水继续进行电解处理，提高废水的可生化降解性，利用多个铁碳电解材料作为电极进行脉冲电解，从而提高电解效率，降低电耗和铁耗，减少多次调节pH值的工序，而且通过改进曝气方式能改善钝化问题。

Claims (8)

1.一种脉冲电解系统，包括进水管、进气管、铁碳电解材料和电解池，所述脉冲电解系统前端和后端均分别连接有生化处理系统，所述电解池底部中央设置有进水口，所述进水口两侧分别设置有排泥口，所述排泥口两侧的上方分别设置有两个进气口，所述进水口的正下方连接有进水管，所述排泥口的正下方连接有排泥管，所述电解池顶部中央设置有出水槽，所述出水槽长度为电解池的长度，所述出水槽末端连接有出水口，所述出水口连接有出水管，其特征在于，所述铁碳电解材料竖直且相互平行地设置在电解池内部，所述电解池沿长度方向的两侧内壁上分别设置有条状凸部，所述条状凸部上沿长度方向均匀地设置有多个竖直的容纳槽，所述容纳槽容纳有铁碳电解材料。
2.根据权利要求1所述一种脉冲电解系统，其特征在于，所述进气口分别连接有进气管，所述进气管相互平行地往另一排泥口方向向外延伸，所述进气管在所述电解池外侧相互连通成同一进气管，所述电解池内部的进气管上均匀地设置有多个孔。
3.根据权利要求1所述一种脉冲电解系统，其特征在于，所述铁碳电解材料形状与所述电解池内部的形状一样，厚度为4-6mm，所述铁碳电解材料之间的间距相等。
4.利用脉冲电解系统电解废水的方法，其特征在于，经过生化处理的废水不断通过所述进水口处进入电解池内部，电解池内进行反复通电断电操作和周期性的曝气操作，氧气周期性地进入所述电解池内部，所述铁碳电解材料对废水进行电解反应，电解完毕之后关闭所述进气管的阀门并进行排泥操作。
5.根据权利要求4所述利用脉冲电解系统电解废水的方法，其特征在于，所述单个脉冲电解系统的处理废水流量为2.5m3/h，电解池内部控制pH为6.5-7.5，停留时间为20-40min，温度为25-30℃。
6.根据权利要求4所述利用脉冲电解系统电解废水的方法，其特征在于，所述每次通电时间为1-4h，通电电压为380V，每次断电时间为5-10min。
7.根据权利要求4所述利用脉冲电解系统电解废水的方法，其特征在于，所述每次曝气时间为2-10min，气体流量为100-500L/h。
8.根据权利要求4所述利用脉冲电解系统电解废水的方法，其特征在于，所述排泥周期为3-6h/次。
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