CN108558116A - 一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元、系统及方法，所述处理单元包括依次连接的絮凝区、曝气区和芬顿氧化反应区，上述的污水处理单元进行污水处理时，首先对污水进行电絮凝处理，将污水中大颗粒和大部分的杂质进行絮凝分离，并为后期的芬顿氧化处理提供了充足的二价铁离子，然后再进行曝气氧化去除部分COD，最后对其进行芬顿氧化反应处理和超声波氧化处理，将其中残留的难降解有机物进行进一步降解为环境可以接受的小分子物质。本发明稳定性和适应性强，可以承受更大的水质和水量变化，可直接用于可直接用于处理电镀废水、脱硫废水、印染废水、烧结废水、化工废水等重金属及有机物含量较高的工业废水，具有广阔的发展空间和市场前景。

Description

一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理系统及 方法

技术领域

本发明涉及环境工程中的污水处理领域，具体而言，涉及一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理系统及方法。

背景技术

重金属废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，通常来自于矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中。重金属废水中含有大量溶解性较高的铅、铬、镍、汞、铜等重金属元素，如果处理不当排入水体中，不仅会对生态环境造成破坏，还会通过生物链富集作用影响到人类的身体健康。废水中的重金属一般不能被分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态，传统处理方法有化学沉淀法、离子交换法、生物法、膜分离法等，但是由于运行费用高、处理效果不理想、易造成二次污染等问题，难以满足实际工程的处理要求。

有机废水通常来自于印染、造纸、皮革等工业生产过程中，一般具有有机物浓度高、成分复杂、色度高、有异味等特点，如果处理不当排入水体中，会消耗水中溶解氧从而影响鱼类和其他水生生物的生长。当水中溶解氧耗尽后，还会产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质恶化。传统处理方法有吸附法、超声波降解法、生物法等，但是依旧存在处理周期长、处理稳定差、处理效果不理想等问题。

电絮凝作为新型的重金属废水处理工艺，可以将铝、铁等金属作为阳极，在直流电的作用下产生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，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，同时还能有效降低水中的COD。相比于传统工艺具有占地小、投资少、处理效果好、自动化程度高等特点。但是电絮凝具有有机物处理效果不理想，处理完成后污泥沉降速度较慢，反应出水不连续等问题。

磁絮凝是一种通过在普通絮凝工艺中投加磁粉使絮体高速沉降的技术，能够大幅度提高原有絮凝工艺的处理效果和沉降速度。但是磁粉回收困难的问题，使得磁絮凝无法在实际工程中广泛使用。

芬顿氧化是一种无机化学反应，反应主要依靠过氧化氢与二价铁离子Fe的混合溶液将很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态。反应具有去除难降解有机污染物的高能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中有很广泛的应用。但是，芬顿氧化过程中需要控制亚铁离子和过氧化氢的比例，才能发挥出最佳的处理能力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元、包括上述污水处理单元的污水处理系统，以及一种利用上述污水处理系统处理污水的方法，本发明中的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理装置处理能力强，操作运行简便，磁粉回收率高，运行成本低。

本发明的目的在于提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，包括依次连接的絮凝区、曝气区和芬顿氧化反应区，所述絮凝区包括反应槽，所述反应槽内设置有在电流作用下溶蚀实现电絮凝的可溶性电极和通过吸附和释放磁粉实现磁絮凝和磁分离的电磁感应装置；所述曝气区包括曝气装置，所述芬顿氧化反应区包括芬顿氧化反应装置。

优选的，所述反应槽内设有电极卡槽、电极托底，且所述电极卡槽位于所述反应槽内部两个相对面上，所述可溶性电极放置于所述电极卡槽内，并由所述电极托底支撑。

优选的，所述可溶性电极为两块及以上，由铁构成，且可溶性电极的连接方式为单极或复极连接。

优选的，所述曝气装置的顶部设有酸投加口，内部设有微孔曝气装置，所述芬顿氧化反应装置的顶部设有过氧化氢投加口，底部设有排泥口，靠近底部的侧壁上设有出水口，并在内部设有超声波装置。

本发明的目的还在于提供一种包括上述电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的处理单元的污水处理系统，包括进水单元、出水单元、电源模块、酸投加箱、过氧化氢投加箱、储泥箱以及电絮凝、磁絮凝及芬顿氧化一体化的污水处理单元，其中，所述进水单元、所述处理单元和所述出水单元依次连接，所述电源模块、酸投加箱、过氧化氢投加箱分别与所述处理单元连接，所述处理单元与储泥箱相连。

优选的，所述电源模块包括自动控制系统，且所述自动控制系统可分别自由控制反应槽和电磁感应装置的运行。

优选的，所述电源模块与所述反应槽连接，所述酸储存箱与所述曝气装置连接，所述过氧化氢储存箱与所述芬顿氧化反应装置连接。

本发明的目的还在于提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理方法，包括以下步骤：

将污水导入反应槽内，通过电源模块分别控制反应槽开启和电磁感应装置关闭，反应槽内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂，同时电磁感应装置内的磁粉释放到污水中，

打开曝气装置冲击磁粉使磁粉随气泡上浮，使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，

混合处理完成后，关闭曝气装置，使絮体充分结合，

打开电磁感应装置，通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，再次打开曝气装置，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下，使污泥从反应槽底部的排泥口排出，并将上清液导入曝气装置内，

向曝气装置内投加pH调节剂，同时打开微孔曝气装置进行连续曝气，调节pH至2-4，

将曝气装置内的清水导入芬顿氧化反应装置，投加过氧化氢，过氧化氢与水中原有的二价铁离子发生芬顿氧化反应，同时打开超声波装置使反应充分，污泥从芬顿氧化反应装置底部的排泥口排出，上清液导出得到处理之后的清水。

优选的，所述絮体由絮凝剂、污染物和磁粉组成，所述絮体和磁性污染物在重力和磁性共同作用下沉降。

优选的，所述二价铁离子由电絮凝过程中电解铁极板获得，根据二价铁离子浓度调节过氧化氢的投加量。

本发明中的污水处理方法是一种电絮凝、磁絮凝和多级氧化一体化的污水处理方法，首先进行絮凝处理，通过电源模块分别控制反应槽开启和电磁感应装置关闭，反应槽内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂，同时电磁感应装置内的磁粉释放到污水中，然后打开曝气装置冲击磁粉使磁粉随气泡上浮使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，混合处理完成后关闭曝气装置，絮体充分结合形成大量矾花在重力作用下迅速沉淀，打开电磁感应装置通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，絮凝处理使反应槽内污水中的大颗粒和大部分杂质沉淀，再次打开曝气装置，利用曝气装置对电磁感应装置进行适度扫洗，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，使污泥从反应槽底部的排泥口排出，并将上清液导入曝气装置内；其次进行曝气处理，向曝气装置内投加pH调节剂，同时打开微孔曝气装置进行连续曝气，清水在曝气装置内进行酸化和曝气氧化处理去除部分COD，将曝气装置内的清水导入芬顿氧化反应装置内；再次进行芬顿氧化处理，向芬顿氧化反应装置内投加过氧化氢，由电絮凝产生的二价铁离子与过氧化氢发生芬顿氧化反应，同时打开超声波装置进行超声混合氧化反应，进一步将其中的难降解有机污染物分解成环境可以接受的小分子物质，使污泥从芬顿氧化反应装置底部的排泥口排出，上清液导出得到处理之后的清水。

污水经过上述的絮凝分离和多段氧化的一体化处理，不仅用地节约，投资造价低，操作运行简便，而且能够同时去除污水中的COD、重金属、SS等污染物，若作为生物法的预处理工艺，可去除对微生物的有害物质，大大提高污水的可生化性。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明在不同阶段实现了电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化，污水经过上述的絮凝分离和多段氧化的一体化处理，不仅简化了设备的复杂性，而且大大提高了污水处理的能力和效率，使处理之后的污水水质明显提升。

(2)本发明稳定性和适应性强，可以承受更大的水质和水量变化，可直接用于水等重金属及有机物含量较高的工业废水，具有广阔的发展空间和市场前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理装置的平面图。

图2-1本发明的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理装置的絮凝装置的剖面图。

图2-2本发明的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理装置的曝气装置的剖面图。

图2-3本发明的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理装置的芬顿氧化反应装置的剖面图。

图3为本发明的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理装置的剖面图。

图4为本发明的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理装置的处理流程图。

附图标记说明：1-进水单元；2-处理单元；3-清水单元；4-贮泥箱；5-电源模块；6-酸储存箱；7-过氧化氢储存箱；8-进水泵；9-出水泵；10-酸投加泵；11-过氧化氢投加泵；12-电源连接线；13-进水流；14-酸投加流；15-过氧化氢投加流；16-絮凝区污泥流；17-芬顿氧化反应区污泥流；18-出水流；21-絮凝区；22-曝气区；23-芬顿氧化反应区；210-反应槽；211-进水口；212-出水口；213-电极卡槽；214-电极托底；215-可溶性电极；216-曝气装置；217-电磁感应装置；218-反应槽排泥口；220-曝气装置；221酸投加口；222-微孔爆气装置；230-芬顿氧化反应装置；231-过氧化氢投加口；232-超声装置；233-芬顿氧化反应装置排泥口；234-出水口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，包括依次连接的絮凝区21、曝气区22和芬顿氧化反应区23，絮凝区21包括反应槽210，曝气区22包括曝气装置210，芬顿氧化反应区23包括芬顿氧化反应装置230。

絮凝区21包括反应槽210，该反应槽210包括进水口211、出水口212、曝气装置216、电磁感应装置217和絮凝区排泥口218，使用时，污水由进水口211进入反应槽210，控制反应槽210进行电絮凝、电磁感应装置217进行磁絮凝，曝气装置216使污水在絮凝的过程中的混合更加均匀，在反应槽210内同时进行电-磁絮凝的絮凝处理之后得到絮体和上清液，其中絮体由反应槽排泥口218排出，上清液由出水口212排出并导入曝气区22内。

曝气区22包括曝气装置220，该曝气装置220包括酸投加口221和微孔曝气装置222，使用时，通过酸投加口221向曝气装置220内投加酸，同时打开微孔曝气装置222进行连续曝气处理，将曝气处理之后的清水导入芬顿氧化反应区23内。

芬顿氧化反应区23包括芬顿氧化反应装置230，该芬顿氧化反应装置230包括过氧化氢投加口231、超声装置232、芬顿氧化反应排泥口233和出水口234，使用时，通过过氧化氢投加口231向芬顿氧化反应装置230内投加过氧化氢，过氧化氢与水中原有的二价铁离子发生芬顿反应，同时打开超声波装置232使反应充分，充分反应之后，污泥从芬顿氧化反应排泥口233排除，上清液由出水口234排出进入清水单元得到处理之后的清水。

实施例2：

本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，包括依次连接的絮凝区21、曝气区22和芬顿氧化反应区23，絮凝区21包括反应槽210，曝气区22包括曝气装置210，芬顿氧化反应区23包括芬顿氧化反应装置230。

如图2-1所示，絮凝区21包括反应槽210，该反应槽210包括：进水口211、出水口212、电极卡槽213、电极托底214，可溶性电极215、曝气装置216、电磁感应装置217和排泥口218，其中，进水口211和出水口212分别位于反应槽210的两侧，且进水口211的位置高于出水口212的位置，电极卡槽213位于反应槽210内部两个相对面上，可溶性电极215放置于电极卡槽213内，并由电极托底214支撑，反应槽210内底部倾斜槽壁的中部位置处设有曝气装置216，反应槽210底部中间设有排泥口218，在曝气装置216和排泥口218之间设有电磁感应装置217。

使用时，反应槽210内的电絮凝过程如下：可溶性电极215在直流电的作用下被溶蚀，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。

反应槽210内的磁絮凝过程如下：电磁感应装置217可以通过释放磁场来吸附磁粉，通过关闭磁场来释放磁粉，电磁感应装置可改变磁场强度。污水中的杂质在磁粉的作用下，改变污染物或胶状物表面的稳定性，使其脱稳促进凝聚，再通过吸附架桥和网捕等作用使絮体不断凝聚增大，而磁粉则能够起到絮凝核的作用。

反应槽210内同时进行电絮凝和磁絮凝，电絮凝过程中产生的铝离子、铁离子，反应生成以磁粉为“核心”的絮凝反应，生成絮体，絮体因包括有磁粉具有磁性，同时，由于可溶性电极的溶蚀作用伴随电离产生相互的排斥驱动，使得磁粉相互之间能够较为分散，最终净化的絮凝物表现为大量分散的絮凝物，可以更加充分净化废水中的胶态、悬浮态杂质，

反应槽210内的污水经过絮凝处理之后得到絮体和上清液，其中絮体经过反应槽排泥口218进入储泥箱，清水经过出水口212排出并导入曝气区22。

如图2-2所示，曝气区22包括曝气装置220，该曝气装置220包括酸投加口221和微孔曝气装置222，其中曝气装置220的顶部设有酸投加口221，曝气装置220的内部设有微孔曝气装置222。

使用时，通过酸投加口221向曝气装置220内投加酸，同时打开微孔曝气装置222进行连续曝气，控制曝气强度进行连续曝气，微孔曝气可起到搅拌作用使酸和污水充分结合，加快反应速率，同时还可起到曝气氧化作用，曝气能够起到搅拌作用使混合充分，并能通过曝气氧化作用去除部分COD，由于污水水质波动会影响絮凝区21的处理时间，曝气区22能够积蓄部分污水起到水量调节作用，提高了稳定性并保证后续出水连续，将经过曝气氧化处理的清水导入芬顿氧化反应区23。

如图2-3所示，芬顿氧化反应区23包括芬顿氧化反应装置230，该芬顿氧化反应装置230包括过氧化氢投加口231、超声装置232、芬顿氧化反应排泥口233和出水口234。其中芬顿氧化反应装置230的顶部设置过氧化氢投加口231，内部设有超声装置232，底部设有芬顿氧化反应排泥口233，且靠近底部的侧壁上还设有出水口234。

使用时，通过过氧化氢投加口231向芬顿氧化反应装置230内投加过氧化氢，过氧化氢与水中原有的二价铁离子发生芬顿氧化反应，同时打开超声波装置232使反应充分，充分反应之后，污泥从芬顿氧化反应排泥口233排除，上清液由出水口234排出得到处理之后的清水。

芬顿氧化反应装置230内的二价铁离子与过氧化氢在超声装置232的作用下发生芬顿氧化反应，超声波装置232可以利用超声辐射产生的空化效应，将水中的难降解有机污染物分解为环境可以接受的小分子物质，超声波能在水中引起空化，产生约4000K和100MPa1的瞬间局部高温高压环境,同时以约110m/s的速度产生具有强的微射流和冲击波。水分子在热点达到超临界状态，并分解成羟基自由基、超氧基等，起到氧化作用。同时还能起到搅拌作用，使过氧化氢、二价铁离子和污水充分接触。

实施例3：

如图3所示，本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，包括依次连接的絮凝区21、曝气区22和芬顿氧化反应区23，絮凝区21包括反应槽210，曝气区22包括曝气装置210，芬顿氧化反应区23包括芬顿氧化反应装置230。

絮凝区21包括反应槽210，其包括：进水口211、出水口212、电极卡槽213、电极托底214，可溶性电极215、曝气装置216、电磁感应装置217和排泥口218，其中，进水口211和出水口212分别位于反应槽210的两侧，且进水口211的位置高于出水口212的位置，电极卡槽213位于反应槽210内部两个相对面上，可溶性电极215放置于电极卡槽213内，并由电极托底214支撑，反应槽210内底部倾斜槽壁的中部位置处设有曝气装置216，反应槽210底部中间设有排泥口218，在曝气装置216和排泥口218之间设有电磁感应装置217。

控制反应槽210开启和电磁感应装置217关闭，反应槽210内的可溶性电极215溶蚀产生絮凝剂，同时电磁感应装置217内的磁粉释放到污水中，然后打开曝气装置216使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，混合处理完成后关闭曝气装置216，絮体充分结合形成大量矾花在重力作用下迅速沉淀，打开电磁感应装置217通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，再次打开曝气装置216，利用曝气装置216对电磁感应装置217进行适度扫洗，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置217进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下排出污泥。

作为本发明的优选实施方式，反应槽210包括进水口211、出水口212、电极卡槽213和电极托底214，进水口211和出水口212分别位于反应槽210外的两侧壁上，且进水口211的位置高于出水口212的位置，电极卡槽213位于反应槽210内部两个相对面上，可溶性电极215放置于电极卡槽213内，并由所述电极托底214支撑，可溶性电极215为两块及以上，由铁构成，且可溶性电极215的连接方式为单极或复极连接。

污水从进水口211进入反应槽210内部，可溶性电极215在直流电的作用下被溶蚀，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。

作为本发明的优选实施方式，可溶性电极215的溶蚀可以根据污染物浓度及后续芬顿氧化反应所需二价铁离子浓度延长处理时间。

作为本发明的优选实施方式，反应槽210底部槽壁倾斜，且中间设有排泥口218，排泥口218的下方与储泥箱4连接。

反应槽210的底部槽壁倾斜，使得电絮凝、磁絮凝产生的絮体和磁性污染物在重力的作用下，更容易滑落到反应槽210的底部，经过排泥口218进入下方的储泥箱4。

作为本发明的优选实施方式，电源模块5包括自动控制系统，且自动控制系统可分别自由控制反应槽210和反应槽内部的电磁感应装置217的运行。

自动控制系统可以自动控制反应槽210的开关、电流、电压、频率、空占比、工作时间、循环次数，自动控制系统可以自动控制电磁感应装置217的开关，电流，电压，磁场强度，工作时间，循环次数。

作为本发明的优选实施方式，曝气装置216位于反应槽210底部四个倾斜槽壁的中部位置，曝气装置216的数目为四个。

曝气装置216位于反应槽210的底部四个倾斜槽壁的中部位置，通过调整曝气装置216的旋转曝气头的位置和曝气的强度，使反应槽210内的污水在电絮凝和磁絮凝的过程中的能够充分混合，有利于污水中的杂质进行絮凝和脱离，在污水混合处理完成之后，再次打开曝气装置216，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下排出污泥。

作为本发明的优选实施方式，电磁感应装置217位于曝气装置216与排泥口218之间，电磁感应装置的数目为4个。

电磁感应装置217可以通过释放磁场来吸附磁粉，通过关闭磁场来释放磁粉，电磁感应装置可改变磁场强度，且磁场强度大于曝气装置216扫洗排泥口218的强度。

作为本发明的优选实施方式，曝气区22内的pH调节剂为盐酸或者硫酸，调节pH至2-4。

作为本发明的优选实施方式，芬顿氧化反应区23内的二价铁离子由电絮凝过程中电解铁极板获得，可根据二价铁离子浓度调节过氧化氢的投加量，以使芬顿氧化反应达到最佳处理效果。

作为本发明的优选实施方式，所述芬顿氧化反应装置内的超声波装置232可调节超声波强度。

实施例4：

如图4所示，本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理系统，包括进水单元1；处理单元2；清水单元3；贮泥箱4；电源模块5；酸储存箱6；过氧化氢储存箱7；进水泵8；出水泵9；酸投加泵10；过氧化氢投加泵11，其中，进水单元1、进水泵8、处理单元2、出水泵9、清水单元3依次连接，处理单元2包括絮凝区21、曝气区22和芬顿氧化反应区23，电源模块5通过电源线16与絮凝区21相连，酸储存箱6通过酸投加泵10与曝气区22连接，过氧化氢储存箱7通过过氧化氢投加泵11与芬顿氧化反应区23连接，絮凝区21和芬顿氧化反应区23的底部与储泥箱4相连。

本发明中的电絮凝、磁絮凝及芬顿氧化一体化的污水处理流程如下：进水单元1中的污水在进水泵8的作用下形成进水流12，进入处理单元2，电源模块5通过电源连接线16与絮凝区21连接，对污水进行处理，污水经过电磁絮凝和分离之后，得到下层的污泥和上层的清水，其中下层的污泥形成的污泥流14进入储泥箱4，上层的清水通过水泵导入曝气区22内，酸储存箱6中的酸在酸投加泵10的作用下形成的酸投加流17进入曝气区22的曝气装置内，曝气装置内的清水经过微孔曝气装置的作用，使清水充分曝气氧化；将曝气区22的曝气装置内的清水导入芬顿氧化反应区23，过氧化氢储存箱7中的过氧化氢在过氧化氢投加泵11的作用下形成过氧化氢流18进入芬顿氧化区23的芬顿氧化装置内，经过芬顿氧化处理之后形成下层的污泥流和上层的清水，其中下层的污泥形成的污泥流15进入储存箱4内，上层的清水在出水泵9作用下的形成的清水流13进入清水单元3内。

实施例5：

本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理方法，包括以下步骤：

将污水导入反应槽内，通过电源模块分别控制反应槽开启和电磁感应装置关闭，反应槽内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂，同时电磁感应装置内的磁粉释放到污水中，

打开曝气装置冲击磁粉使磁粉随气泡上浮，使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，

混合处理完成后，关闭曝气装置，使絮体充分结合，

打开电磁感应装置，通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，再次打开曝气装置，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下，使污泥从反应槽底部的排泥口排出，并将上清液导入曝气装置内，

向曝气装置内投加pH调节剂，同时打开微孔曝气装置进行连续曝气，调节pH至2-4，

将曝气装置内的清水导入芬顿氧化反应装置，投加过氧化氢，过氧化氢与水中原有的二价铁离子发生芬顿氧化反应，同时打开超声波装置使反应充分，污泥从芬顿氧化反应装置底部的排泥口排出，上清液导出得到处理之后的清水。

本发明中的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理工艺在磁分离前段混凝阶段不再投加混凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁等)，而通过可溶性电极的溶蚀对污水进行电絮凝，形成絮体。电絮凝反应过程中以金属铁为阳极，在电流的作用下被溶蚀，产生铁离子，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，同时，磁絮凝过程中，电磁感应装置释放磁粉，电-磁絮凝过程中，废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚，凝聚物和磁粉相互结合沉淀。可溶性电极溶蚀产生铁离子，反应生成以磁粉为“核心”发生絮凝反应，生成絮体。絮体的生成量根据电流参数进行控制，絮体生成量可控可调，精确反应，减少资源浪费，节约成本。絮体因包括有磁粉具有磁性，在电磁感应装置的磁场作用下可以被迅速从水中分离出来，污水经过上述流程得到净化。根据污泥絮体具有磁性的特点，亦可称为磁性絮体。

同时，由于可溶性电极的溶蚀作用伴随电离产生相互的排斥驱动，使得磁粉相互之间能够较为分散，最终净化的絮凝物表现为大量分散的絮凝物，可以更加充分净化废水中的胶态、悬浮态杂质。同时，带电污染物颗粒或絮体在电场中会发生泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。经过本发明电絮凝磁絮凝和磁分离一体化的污水处理工艺净化的废水胶态和悬浮物杂质含量极低，废水净化后的品质极其优秀。

此外，污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，还包括由阳极氧化作用和阴极还原作用的净化处理，能去除水中多种污染物。

由此可见，本发明在电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理过程中，首先开启反应槽对于可溶性电极进行溶蚀产生絮凝剂，关闭电磁感应装置释放磁粉，使污水与絮凝剂和磁粉接触，污水在反应槽内同时进行电絮凝、磁絮凝的絮凝处理，然后再打开电磁感应装置通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物进行分离处理。可见，本发明中不仅在反应槽内同时进行电絮凝、磁絮凝的絮凝处理，降低了分别絮凝的复杂性，明显提高了絮凝的效果，而且通过电磁感应装置来控制磁粉的吸附和释放来实现磁絮凝和磁分离，不仅方便操作易于控制，而且能够有效分离污水中的杂质，无需额外加入磁粉和磁粉分离处理设备，磁粉能够进行循环使用，大大提高了磁絮凝和磁分离的速度和效率。

曝气区进行连续曝气，微孔曝气可起到搅拌作用使酸和污水充分结合，加快反应速率，同时还可起到曝气氧化作用，曝气能够起到搅拌作用使混合充分，并能通过曝气氧化作用去除部分COD，经过曝气氧化处理的清水导入氧化芬顿区。

芬顿氧化反应过程中，由絮凝区产生的二价铁离子与过氧化氢发生芬顿氧化反应，同时，芬顿氧化反应过程中超声波装置使其混合更加均匀，辅助反应发生，同时起到超声氧化作用。

超声波是频率高于20kHz，并且不引起听觉的弹性波。超声波的空化效应、热效应和机械作用是超声技术用于加速药酒泡制过程的三大理论依据。(1)空化作用。液体中往往存在一些真空的或含有少量气体或蒸汽的小气泡，这些小气泡尺寸不一。当一定频率的超声波作用于液体时，只有尺寸适宜的小泡能发生共振现象，大于共振尺寸的小泡被驱出液体外，小于共振尺寸的小泡在超声作用下逐渐变大。接近共振尺寸时，声波的稀疏阶段使小泡迅速胀大，在声波的压缩阶段，小泡又突然被绝热压缩，直至湮灭。湮灭过程中，小泡内部可达几千度的高温和几千个大气压的高压。上述现象称为空化现象。在小泡胀大时，由于摩擦可产生电荷，在湮灭过程中可产生放电、发光现象。超声波可以使常温常压不能发生的化学反应在空化作用下发生，可以使污泥的细胞破裂，加速分解。(2)热效应。超声波在媒质中传播，其振动能量不断被媒质吸收转变为热能而使自身温度升高。声能被吸收可引起媒质中的整体加热，边界外的局部加热和空化形成激波时波前处的局部加热等。超声波的强度愈大，产生的热作用愈强。这种局部的加热效果可以加速药材中有效成份的溶解。(3)机械作用。超声波是机械振动能量的传播，可在液体中形成有效的搅动与流动，破坏介质的结构，粉碎液体中的颗粒，能达到普通低频机械搅动达不到的效果。这种机械搅拌作用可以使液体浓度扩散，加速有效成份浸出。

综上，本发明中的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理过程中，污水首先进行絮凝处理，絮凝处理包括电絮凝、磁絮凝和磁分离，絮凝处理可以使污水中大颗粒和大部分的杂质进行絮凝分离，并为后期的芬顿氧化处理提供了充足的二价铁离子；其次将絮凝处理之后的清水导入曝气装置内，曝气处理过程中加入pH调节剂调节pH，同时打开微孔爆气装置进行曝气处理，去除清水中的部分COD；再次将曝气处理后的清水导入芬顿氧化反应装置内，加入过氧化氢与水中原有的铁离子发生芬顿氧化反应，并在超声波的辅助作用下发生超声氧化反应，进一步将其中残留的难降解的有机物分解为环境可以接受的小分子物质。

于此可见，本发明在同一装置的不同阶段实现了电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化，用地节约，投资造价低，操作运行简便。能够同时去除污水中的COD、重金属、SS等污染物，若作为生物法的预处理工艺，可去除对微生物的有害物质，大大提高污水的可生化性；本发明解决了磁絮凝的磁粉回收问题，磁粉无需随絮体排出进行回收，简化了磁粉投加与分离的过程，提高了废水处理的速率。可直接用于实际工程中原有电絮凝设备的改造，安装施工方便，无需增加磁粉投加池和磁粉分离池，便可达到提标改造的目的；本发明絮凝区采用电絮凝、磁絮凝和电磁感应组合，大幅调高了絮凝速度和絮凝效果，同时为后期芬顿氧化去除了杂质和部分污染物，并且提供了充足的二价铁离子，节省了药剂的投加；本发明整体采用曝气氧化、芬顿氧化、超声波氧化多段式氧化结合，大幅提高氧化效果；本发明稳定性和适应性强，可以承受更大的水质和水量变化，可直接用于化工废水等重金属及有机物含量较高的工业废水，具有广阔的发展空间和市场前景。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，其特征在于，包括依次连接的絮凝区、曝气区和芬顿氧化反应区，所述絮凝区包括反应槽，所述反应槽内设置有在电流作用下溶蚀实现电絮凝的可溶性电极和通过吸附和释放磁粉实现磁絮凝和磁分离的电磁感应装置；所述曝气区包括曝气装置，所述芬顿氧化反应区包括芬顿氧化反应装置。

2.根据权利要求1所述的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，其特征在于，所述反应槽内设有电极卡槽、电极托底，且所述电极卡槽位于所述反应槽内部两个相对面上，所述可溶性电极放置于所述电极卡槽内，并由所述电极托底支撑。

3.根据权利要求2所述的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，其特征在于，所述可溶性电极为两块及以上，由铁构成，且可溶性电极的连接方式为单极或复极连接。

4.根据权利要求1所述的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理单元，其特征在于，所述曝气装置的顶部设有酸投加口，内部设有微孔曝气装置，所述芬顿氧化反应装置的顶部设有过氧化氢投加口，底部设有排泥口，靠近底部的侧壁上设有出水口，并在内部设有超声波装置。

5.一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理系统，其特征在于，包括进水单元、出水单元、电源模块、酸投加箱、过氧化氢投加箱、储泥箱以及如权利要求1-4中任意一项所述的电絮凝、磁絮凝及芬顿氧化一体化的污水处理单元，其中，所述进水单元、所述处理单元和所述出水单元依次连接，所述电源模块、酸投加箱、过氧化氢投加箱分别与所述处理单元连接，所述处理单元与储泥箱连接。

6.根据权利要求5所述的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理系统，其特征在于，所述电源模块包括自动控制系统，且所述自动控制系统可分别自由控制反应槽和电磁感应装置的运行。

7.根据权利要求5所述的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理系统，其特征在于，所述电源模块与所述反应槽连接，所述酸储存箱与所述曝气装置连接，所述过氧化氢储存箱与所述芬顿氧化反应装置连接。

8.一种电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将污水导入反应槽内，通过电源模块分别控制反应槽开启和电磁感应装置关闭，反应槽内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂，同时电磁感应装置内的磁粉释放到污水中，

打开曝气装置冲击磁粉使磁粉随气泡上浮，使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，

混合处理完成后，关闭曝气装置，使絮体充分结合，

打开电磁感应装置，通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，再次打开曝气装置，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下，使污泥从反应槽底部的排泥口排出，并将上清液导入曝气装置内，

向曝气装置内投加pH调节剂，同时打开微孔曝气装置进行连续曝气，调节pH至2-4，

将曝气装置内的清水导入芬顿氧化反应装置，投加过氧化氢，过氧化氢与水中原有的二价铁离子发生芬顿氧化反应，同时打开超声波装置使反应充分，污泥从芬顿氧化反应装置底部的排泥口排出，上清液导出得到处理之后的清水。

9.根据权利要求8所述的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理方法，其特征在于，所述絮体由絮凝剂、污染物和磁粉组成，所述絮体和磁性污染物在重力和磁性共同作用下沉降。

10.根据权利要求8所述的电絮凝、磁絮凝及多级氧化一体化的污水处理方法，其特征在于，所述二价铁离子由电絮凝过程中电解铁极板获得，根据二价铁离子浓度调节过氧化氢的投加量。