CN110510707A - 一种污水处理系统及含其的污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污水处理系统及含其的污水处理方法。污水处理系统包括依次连接的一电源、一处理池、一水泵、一重金属回收系统和一水池,所述处理池内沿垂直于水平面的方向设有一组平行的电极板组件,所述电极板组件的设置方向与所述处理池的宽度方向平行,所述电极板组件的数量为2n个,n≥1,所述电极板组件的奇数项与电源的正极连接,偶数项与电源的负极连接,或者按需进行正、负极切换;所述水泵用于将经过所述处理池处理后的水抽出并送往所述重金属回收系统,所述水泵的前端通过n根管道与所述电极板组件的奇数项连接,通过另外n根管道与所述电极板组件的偶数项连接。本发明的处理方法完全无二次污染,而且治理成本低。

Description

一种污水处理系统及含其的污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理系统及含其的污水处理方法。
背景技术
随着重金属铬被广泛地应用于冶金、电镀、鞣革、油漆、化工媒触剂等生产工业,铬对土壤和水的污染也越来越严重,铬由于具有很强的致癌性,因此受其污染水的治理已经成为研究焦点。在污水中,铬的存在形态十分复杂。主要以Cr(III)、Cr(VI)存在。Cr(III)通常以氢氧化物形式存在,迁移性较低,Cr(VI)以Cr2072、H2Cr04、HCr04 -、Cr04 2-形态存在,易迁移。通常认为Cr(III)毒性低于Cr(VI),但是Cr(III)也具有一定的生物毒性及生物可利用性,而且环境条件变化时,Cr(III)也可被氧化到Cr(VI),危害水环境,因此具有潜在风险。
电动修复法作为一项新兴的修复技术,在重金属修复方面被证明是一种有效的技术。电动修复应用于铬污染水的修复时,目前的研究主要集中在Cr(VI)的去除效率及其影响因素上,而对Cr(III)去除研究较少。
发明内容
本发明旨在解决的技术问题在于克服现有技术对污水中如何去除Cr(III)的研究较少的缺陷,而提供了一种污水处理系统及含其的污水处理方法。
本发明提供了一种污水处理系统,其包括依次连接的一电源、一处理池、一水泵、一重金属回收系统和一水池,所述处理池内沿垂直于水平面的方向设有一组平行的电极板组件,所述电极板组件的设置方向与所述处理池的宽度方向平行,所述电极板组件的数量为2n个,n≥1,所述电极板组件的奇数项与电源的正极连接,偶数项与电源的负极连接,或者按需进行正、负极切换;所述水泵用于将经过所述处理池处理后的水抽出并送往所述重金属回收系统,所述水泵的前端通过n根管道与所述电极板组件的奇数项连接,通过另外n根管道与所述电极板组件的偶数项连接;
每一所述电极板组件包括一电极板及套设于所述电极板外部的固定支架,所述电极板由多块电极板单元在同一平面上拼接而成,电极板单元之间采用绝缘电极支撑板固定连接,所述固定支架由一组平行设置于所述电极板的板面两侧的网络绝缘塑胶板、一组垂直设于所述电极板顶端和底端的绝缘侧板和一组垂直设于所述电极板两侧的绝缘底板围合而成,所述绝缘电极支撑板垂直卡设于两侧的所述网络绝缘塑胶板之间,所述网络绝缘塑胶板上开设有若干个圆形通孔,所述网络绝缘塑胶板的外侧面上还贴设有过滤膜;
每一所述电极板组件的两侧均设有一组闸门,提起所述闸门时,用于使所述处理池中的水进行整体处理;放下所述闸门时,用于将对应的电极板组件分隔成一个相对独立的区域,然后将处理后的合格水泵出。
其中,所述电极板组件的数量较佳地为6个。
其中,较佳地,每一所述电极板组件包括6块所述电极板单元。
其中,较佳地,所述电极板组件的结构中,所述电极板组件的顶部和底部处的电极板单元的外侧均设有绝缘电极支撑板,再在其外部加设所述绝缘侧板,即电极板单元与绝缘电极支撑板形成一个主体框架,再在这个主体框架的外部设置固定支架。
其中,所述过滤膜较佳地为无纺布。
较佳地,所述处理池的四周池壁和池底上还贴设有绝缘防水布。
较佳地,所述的重金属回收系统中分布有重金属吸附纤维,用于吸附处理水中的重金属离子。
本发明还提供了一种污水处理方法,其采用如上所述的污水处理系统进行,具体步骤包括:将污水与氧化性电解水混合均匀后,再进行下述处理:
(1)导入处理池中,将每一所述电极板组件的两侧闸门全部提起,使污水处理系统的电源通电,进行污水处理;
(2)断电,放下通负极的电极板组件的两侧闸门,将通负极的电极板组件处的处理水抽出,泵入重金属回收系统;
(3)将闸门全部提起,再次加入氧化性电解水至浸没每个电极板组件中的电极板,使处理水进行稳定;
(4)切换电源的正、负极,然后重复步骤(1)~(3)的操作;
(5)重复步骤(1)~(4)的操作,直至处理水的重金属浓度达标,即可。
本发明中,所述的污水是指含有重金属污染物Cr(III)的废水。本处理方法的机理在于将Cr(III)变成更活泼的Cr(VI),再进行吸附处理。
步骤(1)中,所述的氧化性电解水的pH值较佳地为1-5,所述氧化性电解水的氧化还原电位(ORP)较佳地为600-1200mV。所述混合均匀较佳地在电解槽中进行。在污水中加入的酸性电解水,因电解水的水分子丛聚较小,非常容易渗透进入污水中,小的水分子带着电解槽中的正负离子,推动重金属正离子往电极的负极运动。
本发明的机理在于:利用重金属在污水中,所接触环境pH值较低与氧化还原电位值高的状态下,重金属的带正电价位将提高的现象,呈现正离子状态。在污水中,将呈正离子态的重金属置于正负电极中,离子态的重金属会随着电化学正负电极间的电位差升高,因正负相吸,同极性相斥而运动,称之为电迁移。
步骤(1)的通电较佳地为:将电压从0.1V/cm提高至5 0V/cm的范围内,通电后重金属正离子往电极的负极运动而富集于负极附近的水中。
本发明中,每一次断电距离上一次通电的时间间隔较佳地为0.1-50小时,每一次通电的时间为2小时;切换所述电源的正、负极的次数共3次。
步骤(4)中,切换电极能提高电极片寿命。
在处理时,所述处理池的底部还沉淀有泥巴,该泥巴是氧化性电解水与污水中的某些成分发生絮凝反应产生的。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:本发明提供的污水处理系统可以提高在重金属污染水上处理的能力,适用于各种废水中的重金属收集,且具有如下优点:
(1)不使用任何化学物料,污染治理过程完全无二次污染。
(2)治理成本低,每吨废水处理费用不超过200元人民币。
(3)设备费用低,几乎无耗材。
(4)本设备应用弹性大,方便搬运、安装与操作。
(5)适用范围广泛。
附图说明
图1为本发明实施例1的污水处理系统的立体结构示意图。
图2为本发明实施例1的污水处理系统工作时提起闸门的立体结构示意图。
图3为图2的放大结构示意图。
图4为图3的电极板组件的立体结构俯视图。
图5为图3的电极板组件的立体结构爆炸示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供了一种污水处理系统,如图1~5所示。其包括依次连接的一电源1、一处理池2、一水泵3、一重金属回收系统4和一水池5,所述处理池2内沿垂直于水平面的方向设有一组平行的电极板组件6,所述电极板组件6的设置方向与所述处理池2的宽度方向平行,所述电极板组件6的数量为6个,第1、3、5个电极板组件6与电源1的正极连接,第2、4、6个电极板组件6与电源1的负极连接,或者按需进行正、负极切换;所述水泵3用于将经过所述处理池2处理后的水抽出并送往所述重金属回收系统4,所述水泵3的前端通过3根管道与第1、3、5个电极板组件6连接,通过另外3根管道与第2、4、6个电极板组件6连接;
每一所述电极板组件6包括一电极板及套设于所述电极板外部的固定支架,所述电极板由6块电极板单元601在同一平面上拼接而成,电极板单元601之间采用绝缘电极支撑板602固定连接,所述固定支架由一组平行设置于所述电极板的板面两侧的网络绝缘塑胶板603、一组垂直设于所述电极板顶端和底端的绝缘侧板604和一组垂直设于所述电极板两侧的绝缘底板605围合而成,所述绝缘电极支撑板602垂直卡设于两侧的所述网络绝缘塑胶板603之间,所述网络绝缘塑胶板603上开设有若干个圆形通孔606,所述网络绝缘塑胶板603的外侧面上还贴设有过滤膜607;
每一所述电极板组件6的两侧均设有一组闸门201,提起所述闸门201时,用于使所述处理池2中的水进行整体处理;放下所述闸门201时,用于将对应的电极板组件6分隔成一个相对独立的区域,然后将处理后的合格水泵出。
其中,所述电极板组件6的结构中,所述电极板组件6的顶部和底部处的电极板单元601的外侧均设有绝缘电极支撑板602,再在其外部加设所述绝缘侧板604,即电极板单元601与绝缘电极支撑板602形成一个主体框架,再在这个主体框架的外部设置固定支架。本实施例中,所述过滤膜为无纺布。
所述处理池2的四周池壁和池底上还贴设有绝缘防水布。所述的重金属回收系统4中分布有重金属吸附纤维,用于吸附处理水中的重金属离子。
实施例2
本实施例提供了一种污水处理方法,其采用实施例1所述的污水处理系统进行,具体步骤包括:将污水与氧化性电解水混合均匀后,再进行下述处理:
(1)导入处理池2中,将闸门201全部提起,使污水处理系统的电源1通电,进行污水处理;
(2)断电,放下通负极的电极板组件6的两侧闸门201,将通负极的电极板组件6处的处理水抽出,泵入重金属回收系统4;
(3)将闸门201全部提起,再次加入氧化性电解水至浸没每个电极板组件中的电极板,使处理水进行稳定;
(4)切换电源1的正、负极,然后重复步骤(1)~(3)的操作;
(5)重复步骤(1)~(4)的操作,直至处理水的重金属浓度达标,即可。
步骤(1)中,所述的氧化性电解水的pH值为2,所述强氧化性电解水的氧化还原电位ORP为1000mV。所述混合均匀在电解槽中进行。
步骤(1)的通电为:为了保护电极板,缓慢地从0.1V/cm提高至50V/cm的范围内通电,通电后重金属正离子往电极的负极运动而富集于负极附近的水中。
本实施例中,每一次断电距离上一次通电的时间间隔为5小时。本实施例中,每一次通电的时间为2小时,断电距离上一次通电的时间间隔为0.1小时,切换正负极的次数共3次。
效果实施例1
采用实施例2的处理方法处理受重金属污染的污水,处理前Cr(III)的浓度为7mg/m3,处理后Cr(III)的浓度为0.15mg/m3,对Cr(III)的脱除效率为97.9%。
而且使用本发明的装置治理污水时,治理成本非常低,每吨废水处理费用不超过200元人民币。
实施例3
本实施例的污水处理系统、测试方法和参数条件均同实施例2,不同之处仅在于:所述氧化性电解水的pH值为1,氧化还原电位为600mV。本实施例也能得到与实施例2类似的处理效果。
实施例4
本实施例的污水处理系统、测试方法和参数条件均同实施例2,不同之处仅在于:所述氧化性电解水的pH值为5,所述氧化性电解水的氧化还原电位为1200mV。本实施例也能得到与实施例2类似的处理效果。

Claims (10)

1.一种污水处理系统,其特征在于,其包括依次连接的一电源、一处理池、一水泵、一重金属回收系统和一水池,所述处理池内沿垂直于水平面的方向设有一组平行的电极板组件,所述电极板组件的设置方向与所述处理池的宽度方向平行,所述电极板组件的数量为2n个,n≥1,所述电极板组件的奇数项与电源的正极连接,偶数项与电源的负极连接,或者按需进行正、负极切换;所述水泵用于将经过所述处理池处理后的水抽出并送往所述重金属回收系统,所述水泵的前端通过n根管道与所述电极板组件的奇数项连接,通过另外n根管道与所述电极板组件的偶数项连接;
每一所述电极板组件包括一电极板及套设于所述电极板外部的固定支架,所述电极板由多块电极板单元在同一平面上拼接而成,电极板单元之间采用绝缘电极支撑板固定连接,所述固定支架由一组平行设置于所述电极板的板面两侧的网络绝缘塑胶板、一组垂直设于所述电极板顶端和底端的绝缘侧板和一组垂直设于所述电极板两侧的绝缘底板围合而成,所述绝缘电极支撑板垂直卡设于两侧的所述网络绝缘塑胶板之间,所述网络绝缘塑胶板上开设有若干个圆形通孔,所述网络绝缘塑胶板的外侧面上还贴设有过滤膜;
每一所述电极板组件的两侧均设有一组闸门,提起所述闸门时,用于使所述处理池中的水进行整体处理;放下所述闸门时,用于将对应的电极板组件分隔成一个相对独立的区域,然后将处理后的合格水泵出。
2.如权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于,所述电极板组件的数量为6个;每一所述电极板组件包括6块所述电极板单元。
3.如权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于,所述电极板组件的顶部和底部处的电极板单元的外侧均设有绝缘电极支撑板,再在所述绝缘电极支撑板的外部加设所述绝缘侧板。
4.如权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于,所述过滤膜为无纺布;所述处理池的四周池壁和池底上还贴设有绝缘防水布。
5.如权利要求1所述的污水处理系统,其特征在于,所述的重金属回收系统中分布有重金属吸附纤维。
6.一种污水处理方法,其特征在于,其采用如权利要求1~5任一项所述的污水处理系统进行,具体步骤包括:将污水与氧化性电解水混合均匀后,再进行下述处理:
(1)导入处理池中,将每一所述电极板组件的两侧闸门全部提起,使污水处理系统的电源通电,进行污水处理;
(2)断电,放下通负极的电极板组件的两侧闸门,将通负极的电极板组件处的处理水抽出,泵入重金属回收系统;
(3)将闸门全部提起,再次加入氧化性电解水至浸没每个电极板组件中的电极板;
(4)切换电源的正、负极,然后重复步骤(1)~(3)的操作;
(5)重复步骤(1)~(4)的操作,直至处理水的重金属浓度达标,即可。
7.如权利要求6所述的污水处理方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的氧化性电解水的pH值为1-5,所述氧化性电解水的氧化还原电位为600-1200mV。
8.如权利要求6所述的污水处理方法,其特征在于,所述混合均匀在电解槽中进行。
9.如权利要求6所述的污水处理方法,其特征在于,步骤(1)所述的通电为:将电压从0.1V/cm提高至50V/cm的范围内。
10.如权利要求6所述的污水处理方法,其特征在于,每一次断电距离上一次通电的时间间隔为0.1-50小时,每一次通电的时间为2小时;切换所述电源的正、负极的次数共3次。
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