CN107162289A

CN107162289A - 一种aec电絮凝废水处理系统

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Publication number: CN107162289A
Application number: CN201710599708.7A
Authority: CN
Inventors: 欧群飞; 欧培洲; 徐建洪; 张杨; 孙明娟; 黄勇; 龚明松
Original assignee: Chengdu Feichuang Technology Co Ltd
Current assignee: Chengdu Feichuang Technology Co Ltd
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2017-09-15

Abstract

本发明公开了一种电絮凝废水处理系统，包括依次连接导通的碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区、膜处理子系统和储水箱。所述碱性助剂加药子系统是用于向待处理的废水中添加碱性助剂成分的子系统，所述电絮凝子系统是具有牺牲阳极，阳极在直流电的作用下溶解出离子对废水中的悬浮物、浮化物或溶解状态的污染物产生絮凝作用，所述沉淀区包括加酸装置，所述加酸装置用于向溶液中加入酸性试剂，所述膜处理子系统用于过滤经过沉淀区的废水，所述储水箱，用于接受经过膜处理子系统处理后的废水。所述电絮凝废水处理系统还包括曝气子系统，曝气子系统包括曝气风机和连接至所述碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统和膜处理子系统的管路，曝气子系统通过曝气风机连接管路向废水曝气。

Description

一种AEC电絮凝废水处理系统

技术领域

本发明涉及一种电化学废水处理系统，特别是一种AEC电絮凝废水处理系统，属于废水处理技术领域。

背景技术

随着人类工业活动和人口的迅速增加，环境问题越来越严重的摆在人们面前，在环境问题中，水质污染的问题乃是重中之重。如果一升未经处理的废水流入地下水，将会造成超过周围几公里的地下水污染。因此废水的处理并达到排放或回用标准就变得越来越重要。

目前已开发应用的废水处理方法主要有化学法、生物法、电絮凝法等，包括化学沉淀、离子交换、膜分离、活性炭和硅胶吸附、生物处理和电絮凝等方法。采用化学沉淀法具有运行成本高、占地面积大等缺点；生物法存在对进水水质要求高、自动化程度低、需要专门培养菌群等劣势；而电絮凝法具有效果好、运行费用低、易于管理和操作等优点。

全球性的环境污染问题迫切要求人类采取绿色、可持续的生产方式。对燃煤电厂来说，这是非常困难的。我国人口多，耗电量大，火力发电仍是我国的主要发电方式。燃煤势必产生大量的二氧化硫和大量烟尘，会造成酸雨和雾霾的环境问题。因此，国家要求强制脱硫。目前应用广泛的石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱出的废水含有大量的第一类污染物，这些污染物的排放是不符合国家环保规定的。

脱硫废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及汞、铜等重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。脱硫废水如果不加处理直接外排，势必对周围水环境造成严重污染，因此，需要建设脱硫废水处理系统，将脱硫废水通过必要的处理后回收利用。

同时，脱硫废水又具有以下诸多特点：(1)含盐量高。脱硫废水中的含盐量很高，变化范围大，一般在30000～60000mg/L；(2)悬浮物含量高。脱硫废水中的悬浮物大多在10000mg/L以上，并且由于受煤种的变化和脱硫运行工况的影响，在某些极端情况下，悬浮物质量浓度甚至可高达60000mg/L；(3)硬度高导致易结垢。脱硫废水中的Ca²⁺、SO₄ ^2-、Mg²⁺含量高，其中SO₄ ^2-在4000mg/L以上，Ca²⁺在1500～5000mg/L，Mg²⁺在3000～6000mg/L，并且CaSO₄处于过饱和状态，在加热浓缩过程中容易结垢；(4)腐蚀性强。脱硫废水中的盐分高，尤其是Cl^－含量高，且呈酸性(pH为4～6.5)，腐蚀性非常强，对设备、管道材质防腐蚀要求高；(5)水质随时间和工况不同而变化。废水中主要含有Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、Na⁺、K⁺等各种离子，并且组分变化大。

因此，一般的脱硫废水处理过程非常困难，既要求处理系统能够应对处理高盐分的影响，又要求系统对于硬化结垢的缺陷加以抑制控制。现有的一般处理系统通常需要设计多个处理部分，分别针对性的进行处理，导致处理过程繁杂，处理成本居高不下。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的废水处理系统占地面积大，对于悬浮物处理效果差，高硬度废水处理困难，净化过程产物二次污染等缺陷，提供一种电絮凝废水处理系统。

本发明的电絮凝废水处理系统可以有效的应对悬浮物含量高、硬度高易结垢的废水处理，特别是能够促进脱硫废水的处理效果提升，提高环保等级，防止脱硫废水二次污染。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种技术方案：

一种电絮凝废水处理系统，包括依次连接导通的碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区、膜处理子系统和储水箱。

所述碱性助剂加药子系统用于向待处理的废水中添加碱性助剂成分的子系统，所述碱性助剂是能够中和废水中的酸性成分，使废水pH≥7的试剂成分。

所述电絮凝子系统是具有牺牲阳极，并接通直流电进行电解反应，牺牲阳极在直流电的作用下被溶蚀，阳极溶解下的离子对废水中的悬浮物、浮化物或溶解状态的污染物产生絮凝作用，形成非胶体或非溶解状态的固体物质。

所述沉淀区包括加酸装置，所述加酸装置用于向溶液中加入酸性试剂调节废水的pH值，将pH调到6～9，絮体、杂质等在重力的作用下实现沉降分离。

所述膜处理子系统用于过滤经过沉淀区的废水，除去废水中残留的固体杂质。

所述储水箱，用于接受经过膜处理子系统处理后的废水。

所述电絮凝废水处理系统还包括曝气子系统，曝气子系统包括曝气风机和连接至所述碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统和膜处理子系统的管路，曝气子系统通过曝气风机连接管路向废水曝气。

本发明电絮凝废水处理系统可以应用多种碱性助剂，所述碱性助剂是可以调节废水pH值大于7的试剂，例如可以是石灰、纯碱等。结合碱性助剂软化处理，使得废水的pH大于7，可以在一定程度上消除废水中的硬水成分，避免废水硬度过高导致后续的电絮凝极板结垢、膜处理系统堵塞等问题。同时，本发明的电絮凝废水处理系统，主要利用电絮凝溶蚀阳极材料提供废水絮凝的辅助离子，使得废水中悬浮物能够有效絮凝沉淀，并且不引入过多的杂质成分。经过电絮凝处理后的废水流入沉淀区，沉淀区为竖流沉淀池，在沉淀区电絮凝的悬浮物、重金属离子等被有效的沉淀除去。然后，残余含有少量杂质成分的废水被膜处理子系统过滤，得到经过处理的清水，泵送到储水箱中。本发明中不设置专用的搅拌系统，将曝气子系统和碱性试剂加药子系统、电絮凝子系统、膜处理子系统结合起来，实现综合有效的协同处理，在碱性助剂加药子系统处提供化学反应所需要的足够二氧化碳，同时曝气对于电絮凝废水处理系统的各个子系统中的废水起到有效的搅拌作用。

进一步，所述碱性助剂加药子系统包括石灰加药子系统和纯碱加药子系统，所述石灰加药子系统用于向废水中添加石灰浆液；所述纯碱加药子系统用于向废水中加入纯碱。

石灰浆液初步处理调节废水的pH，使得废水pH值升高达到7以上，改变溶液的酸碱性。然后加入纯碱对废水中的硬水离子进行沉淀，在此过程中由于曝气作用，废水搅拌剧烈，快速提升了废水的pH值。石灰浆液和纯碱协同作用，减少成本，并且系统对于钙、镁、氟等离子的除去效果好，降低后续电絮凝子系统处理过程中钙、镁离子结垢的压力。

优选地，石灰加药子系统和纯碱加药子系统均采用自动螺旋给料器。自动螺旋给料器给料速率稳定可靠，便于自动化运行，减少人工维护。

废水进入本发明电絮凝废水处理系统，首先经过碱性助剂加药子系统，依次加入的石灰和纯碱经自动螺旋给料器加入废水中，在曝气系统的作用下，与废水均匀混合反应，使水中的钙、镁离子以碳酸钙、氢氧化镁等难溶物质的形式沉淀析出，降低废水的硬度。

进一步，所述电絮凝子系统中，牺牲阳极为铝板或铁板，或者是含有铝和铁中至少一种的金属板材，牺牲阳极，在电解作用下，产生Al³⁺、Fe²⁺等离子。Al³⁺、Fe²⁺等离子絮凝促进沉淀物质的生成，更加有利于固体与液体的分离。由于经过加入碱性助剂的处理，废水中的硬水离子较少，如钙、镁离子被有效去除，电絮凝反应区造成的电解极板结垢的可能性降低，相应的电絮凝处理效果好，后续膜处理的负荷小，不易堵塞，降低膜处理子系统的反冲洗次数，提高系统的整体效率。

经过降硬度后的废水进入电絮凝子系统的电絮凝反应室，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al³⁺、Fe²⁺等离子，再经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、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。主要有三个过程：(1)阳极电解产生絮凝剂；(2)胶体脱稳；(3)脱稳胶体形成絮凝体。

优选地，电絮凝子系统具有自动换向的控制电路，控制电路根据电极上的电阻变化值对电极进行换向处理，防止极板结垢引起的电絮凝处理效率降低。电絮凝装置采用电源极性自动导向方法，自动适应水质波动变化，自动化程度高。

进一步，所述沉淀区的加酸装置是用于加入盐酸的装置。经过絮凝后的废水自流进入竖流沉淀池进行沉淀，并加酸中和使pH达到6～9。然后再使废水自流进入膜处理系统进行深度过滤，进一步去除悬浮物和水中杂质。

进一步，所述膜过滤子系统，采用0.05～0.1微米的膜进行过滤，微孔滤膜实现深度过滤，过滤效果更佳。经过膜过滤后的清水通过抽吸泵进入储水箱，对于膜处理系统需要每隔一段时间通过反洗泵用储水箱中的清水对其进行反洗，清洗膜上的杂质，进而保证膜处理系统的深度过滤效果。

进一步，所述电絮凝废水处理系统包括污泥收集锥斗，所述污泥收集锥斗连接碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区和膜处理子系统的底部，接收碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区和膜处理子系统底部的污泥，并通过污泥阀排出装置。

优选地，各个子系统的底部设置有独立的排泥阀。根据反应的情况不同各个子系统和沉淀区可产生不同量的污泥，通过在各个子系统和沉淀区底部设置独立的排泥阀，避免污泥无法得到及时清除导致的污泥交叉影响。提高了系统的整体工作稳定性和工作效率，对于污水处理的效果提升具有显著的意义。

进一步，所述曝气子系统连接的曝气管道设置有流量控制阀。流量控制阀可以控制曝气子系统向各个子系统曝气的空气流量，在石灰浆液加药区、纯碱加药区、电絮凝和膜处理系统底部进行适量的曝气。对石灰浆液加药区和纯碱加药区曝气一方面是为了提供化学反应所需的足够二氧化碳，另一方面是为了加剧废水与石灰、纯碱的搅动、混合，最大限度的降低钙、镁离子，对电絮凝曝气是为了促进絮凝，使小颗粒更好地絮凝成大颗粒，对膜处理系统曝气可以对膜进行清洗，去除膜上的杂质。

进一步，所述膜处理子系统和储水箱之间通过管道连接，所述管道上设置有两条并行的管路，两条管路上分别设置抽吸泵和反洗泵。通过两条并行管路连接可以方便控制膜处理子系统处理后的废水泵送到储水箱，或者储水箱的清水反冲洗膜过滤子系统。

本发明提供的新技术方案主要能够实现以下技术效果：

1.本发明电絮凝废水处理系统可以有效的解决废水中悬浮物含量高、硬度高导致易结垢等难以处理的问题。

2.本发明电絮凝废水处理系统能自动适应水量和水质的变化，并能使处理效果更可靠，保证出水稳定地达到规定的水质标准。基本无需维护、使用寿命长、兼具运行成本低、节省人力等特点，对于促进环保技术推广具有重要意义。

3.本发明电絮凝废水处理系统对于污水处理后的清水品质高，分离出的污泥量少，不会造成水质和沉淀物的二次污染。

4.本发明电絮凝废水处理系统结构科学紧凑，体积小、占地面积小，制作工艺简单、造价低等优点，具有使用方便的特点。

5.本发明电絮凝废水处理系统提高工业污水的循环使用率：经过电絮凝系统处理的污水95％以上可以得到再利用，并且在废水处理的过程中可以对污水产生消毒作用，杀死污水中的细菌和病毒。

6.本发明电絮凝废水处理系统经过碱性助剂加药处理，废水中的钙、镁离子被处理除去大部分，电絮凝受到钙、镁离子的干扰少，不易结垢，可以充分利用电絮凝作用彻底去除水中残留的微量钙、镁离子。

7.本发明电絮凝废水处理系统电絮凝装置采用电源极性自动导向方法，自动适应水质波动变化，自动化程度高。

附图说明：

图1是本发明AEC电絮凝废水处理系统的整体示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

<实施例1>

如图1所示电絮凝废水处理系统，依次连接导通的碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区、膜处理子系统和储水箱，所述碱性助剂加药子系统被分为石灰浆液加药区、纯碱加药区，上述各个子系统和沉淀区均具有废水处理槽(池)，废水依次流经上述各个子系统和沉淀区进行处理。

在石灰浆液加药区、纯碱加药区分别加入石灰浆液和纯碱，中和废水中的酸性成分，使废水pH≥7。同时在碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、膜处理子系统废水处理池的底部设置有曝气管路，曝气管路通过与之联通的曝气风机向废水中曝气通入空气。在石灰浆液加入以后，石灰浆中和废水中的酸性成分，使废水转化为碱性，曝气通入适量空气中的CO₂和石灰浆中的钙离子共同作用，生成沉淀，与此同时，废水中的硬水离子Mg²⁺、Ca²⁺等也和CO₂作用生成沉淀。然后废水流至纯碱加药区反应，废水中的大部分物质(可在碱性环境下沉淀的)被沉淀除去，同时废水转化为碱性。

曝气子系统包括曝气风机和连接至所述碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统和膜处理子系统的管路，曝气子系统通过曝气风机连接管路向废水曝气。

碱性状态的废水然后流入电絮凝子系统，在电絮凝处理池中，阳极接通直流电被溶蚀，产生Al³⁺、Fe²⁺等离子，产生絮凝作用，同时直流电使得废水中的胶体状态的液体失去稳定性，絮凝物转化为沉淀。

经过电絮凝处理后的废水中依然存在部分以非胶体或非溶解状态存在的固体状物质，在沉淀区废水中的固体状物质在重力的作用下实现沉降分离。

经过沉淀区处理的废水大部分的杂质成分被沉淀下去，但是部分沉淀物由于没有聚集，或者聚集速度极慢，难以完全沉淀。因此经过沉淀区的废水流入膜处理子系统后，直接采用物理过滤的方式进行过滤处理，使得废水中残留的固体杂质被过滤下来。过滤子系统通过抽吸泵将过滤后的清水输送到储水箱中。

并联的泵送管路具有反冲洗功能，当膜过滤子系统的过滤膜上物料积聚到一定程度以后，反冲洗将膜表面上较多的沉淀物冲洗下来，沉淀到膜过滤子系统的污泥收集锥斗底部，被有效的处理干净。

通过上述结合附图1对于本发明实施例的电絮凝废水处理系统的描述可以看出，本发明废水处理系统工艺技术及设备先进、成熟可靠、处理效果稳定，保证出水稳定地达到规定的水质标准。

与现有的一般废水处理系统相比，本发明废水处理系统能够将废水中碱性沉淀物、电絮凝沉淀物、非胶体和非溶解状固体沉淀物、不易沉淀的絮凝杂质分别针对性的处理。各个子系统的结构不需要太大，基建投资和运行费用低，但是处理废水具有很强的针对性，能够以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。

最重要的是本发明的废水处理系统集成度高，运行管理方便，运转灵活，对水量和水质变化的适应性强，能最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力。便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。

<实施例2>

采用实施例1所述的装置系统对脱硫废水进行处理，将1m³的废水加入石灰，并进行充分的曝气，使pH值达到12，除去水中的碳酸盐硬度，再加纯碱进行充分反应，除去非碳酸盐硬度，去除污泥后使废水进入电絮凝反应器反应10分钟，再进入竖流沉淀池，通过加酸将pH调至6～9，最后经膜处理系统后出水。检验处理前和处理后的废水，各项指标详细检测结果如表1所示。

表1废水检测结果

项目	单位	处理前废水	处理后废水
				汞	mg/L	0.75	0.04
总镉	mg/L	0.63	0.08
				总铬	mg/L	0.12	0.1
砷	mg/L	0.9	0.4
				铅	mg/L	1.11	0.8
锌	mg/L	2.45	1.5
				钙	mg/L	750	85
镁	mg/L	2140	200
				总镍	mg/L	1.59	0.7
氟化物	mg/L	197	25
				pH		6.3	8
悬浮物	mg/L	121	30
				COD	mg/L	316	145
电导率	μs/cm	45200	3600
				氯化物	mg/L	4710	4180

表2脱硫废水处理系统出口的监测项目和污染物最高允许排放浓度

由表1和表2对比可以看出，本发明的电絮凝废水处理系统对于废水处理的效率非常高，处理效果突出，处理后的脱硫废水达到脱硫废水处理系统污染物最高允许排放浓度，对于环境影响极小。表明本发明的电絮凝废水处理系统具有高效率的特点，处理效果好，并且运行成本较低。

<实施例3>

采用实施例1所述的装置系统对脱硫废水进行处理，将某公司2m³洗煤脱硫的废水加入7kg石灰，并进行充分的曝气，使pH值达到11。然后，加入15kg纯碱进行充分反应。反应完全以后，将除去污泥的废水进入电絮凝反应器，电絮凝反应器中利用铝板作为牺牲板，通50A、10V的直流电，反应12分钟，铝板电解产生铝离子对废水进行絮凝反应。然后废水进入竖流沉淀池，加入盐酸调节pH至8，经自然沉淀后的杂质被污泥收集锥斗收集并从沉淀区底部的排泥阀排出。竖流沉淀池上层的废水经膜处理子系统的0.05微米滤膜深度过滤，再经抽吸泵送至储水箱。检验处理前和处理后的废水，各项指标详细检测结果如表3所示。

表3废水检测结果

项目	单位	处理前废水	处理后水
				汞	mg/L	0.75	0.05
总镉	mg/L	0.63	0.3
				总铬	mg/L	0.12	0.1
砷	mg/L	0.9	0.4
				铅	mg/L	1.11	1.0
锌	mg/L	2.45	2.0
				钙	mg/L	750	85
镁	mg/L	2140	200
				总镍	mg/L	1.59	1.0
氟化物	mg/L	197	30
				pH		6.3	8
悬浮物	mg/L	121	45
				COD	mg/L	316	264
电导率	μs/cm	45200	3650
				氯化物	mg/L	4710	4350

测试结果显示本实施例电絮凝废水处理系统，对于脱硫废水处理效率非常高，处理效果突出，处理后的脱硫废水达到脱硫废水处理系统污染物最高允许排放浓度，对于环境影响极小。

Claims

1.一种电絮凝废水处理系统，包括依次连接导通的碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区、膜处理子系统和储水箱；

所述碱性助剂加药子系统用于向待处理的废水中添加碱性助剂成分的子系统，所述碱性助剂是能够中和废水中的酸性成分，使废水pH≥7的试剂成分；

所述电絮凝子系统是具有牺牲阳极，并接通直流电进行电解反应，牺牲阳极在直流电的作用下被溶蚀，阳极溶解下的离子对废水中的悬浮物、浮化物或溶解状态的污染物产生絮凝作用，形成非胶体或非溶解状态的固体物质；

所述沉淀区包括加酸装置，所述加酸装置用于向溶液中加入酸性试剂调节废水的pH，并且杂质在重力的作用下自然沉降实现固液分离；

所述膜处理子系统用于过滤经过沉淀区的废水，除去废水中残留的固体杂质；

所述储水箱，用于接受经过膜处理子系统处理后的废水；

2.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，所述碱性助剂加药子系统包括石灰加药子系统和纯碱加药子系统，所述石灰加药子系统用于向废水中添加石灰浆液；所述纯碱加药子系统用于向废水中加入纯碱。

3.如权利要求2所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，石灰加药子系统和纯碱加药子系统均采用自动螺旋给料器。

4.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，所述电絮凝子系统中，牺牲阳极为铝板或铁板，或者是含有铝和铁中至少一种的金属板材，牺牲阳极在电解作用下产生Al³⁺、Fe²⁺离子。

5.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，电絮凝子系统具有自动换向的控制电路，控制电路根据电极上的电阻变化值对电极进行换向处理。

6.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，所述沉淀区的加酸装置是用于加入盐酸的装置。

7.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，所述膜过滤子系统，采用0.05～0.1微米的膜进行过滤。

8.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，所述电絮凝废水处理系统包括污泥收集锥斗，所述的污泥收集锥斗连接碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区和膜处理子系统的底部，接收碱性助剂加药子系统、电絮凝子系统、沉淀区和膜处理子系统底部的污泥，并通过污泥阀排出装置。

9.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，所述曝气子系统连接的曝气管道设置有流量控制阀。

10.如权利要求1所述电絮凝废水处理系统，其特征在于，所述膜处理子系统和储水箱之间通过管道连接，所述管道上设置有两条并行的管路，两条管路上分别设置抽吸泵和反洗泵。