CN113501571B - 一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，包括并排布置且结构相同的两个沉淀池，每个沉淀池内均设置有多个沉淀室，每个沉淀室的底部均设置有锥形渣斗，锥形渣斗的内部设置有渣水分离机构，渣水分离机构包括平板和竖管，平板、锥形渣斗和封板之间围成一个封闭的出水腔，平板上方的锥形渣斗侧壁上设置有排渣管，排渣管上设置有排渣阀，出水腔的侧壁上设置有排水管，排水管上设置有排水阀，两个沉淀池之间设置有进水总管，进水总管上设置有多根分水管，多根分水管分别与两个沉淀池中每个沉淀室的上部一一对应连通，每根分水管上均设置有进水阀。本发明清污方便，沉淀效率高，沉淀效果好，具有显著的经济价值和社会价值。

Description

一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统。

背景技术

铝业是国民经济发展的重要基础工业，随着铝业生产规模的不断扩大，我国已成为了世界上的铝生产大国。电解铝的生产工艺是以氧化铝和氟化盐为原料，通过电解的方式生产金属铝，在生产过程中会产生大量的废水，这些废水主要来自于以下几个方面：各循环水系统排污、车间地面清洁用水、初期雨水冲刷及溶解地面污物，其主要污染物是氟化物、色度和悬浮物等，其次为COD、溶解固体，为了满足国家相关的污染物排放标准，需对这些废水进行处理，除去其中的污染物，尤其是废水中的氟化物。电絮凝法是对含氟废水进行处理的方法中较为有效的一种，该方法利用离子交换的选择透过性原理，使水中的离子能够定向迁移，是一种理想的深度去除水中氟离子的方法，在采用电絮凝法处理含氟废水时，会产生配位化合物（俗称络合物），在废水排放前，大多采用沉淀法将这些配位化合物除去，在自然沉淀的条件下通过添加絮凝剂或助凝剂等药剂加速沉淀，使固液分离达到去除沉淀物的目的。

由于配位化合物的比重较轻，使用现有方法进行沉淀时，需要的沉淀池占地面积较大，所需沉淀时间较长，且在沉淀过程中，由于水流紊动较大，导致沉淀效率较低，沉淀效果较差；其次，现有的沉淀池还存在清污困难的问题，且在清污的过程中必须停止产水，就会造成水处理过程的中断，清污时的人工劳动强度也较大，这些问题的存在都不利于电解铝行业长期稳定的正常生产。因此，研制开发一种清污方便，沉淀效率高，沉淀效果好的电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统是客观需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种清污方便、沉淀效率高，沉淀效果好的电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统。

本发明的目的是这样实现的，包括并排布置且结构相同的两个沉淀池，沉淀池的截面形状均为矩形，每个沉淀池内均竖直设置有多块隔板，多块隔板在沉淀池的长度方向上等间距布置，多块隔板将沉淀池的内部空间分隔成多个沉淀室，每个沉淀室的底部均设置有上端口大下端口小的锥形渣斗，锥形渣斗的底部设置有封板，锥形渣斗的内部设置有渣水分离机构，渣水分离机构包括平板和设置在平板上的竖管，平板固定在锥形渣斗内的下部，平板、锥形渣斗和封板之间围成一个封闭的出水腔，竖管的下端与出水腔连通，竖管上方的锥形渣斗内设置有挡渣罩，挡渣罩与竖管之间通过连杆连接，平板上方的锥形渣斗侧壁上设置有排渣管，排渣管上设置有排渣阀，出水腔的侧壁上设置有排水管，排水管上设置有排水阀。

两个沉淀池之间设置有进水总管，进水总管的一端设置有混合器，另一端设置有堵板，进水总管上设置有多根分水管，多根分水管的出水端分别与两个沉淀池中每个沉淀室的上部一一对应连通，每根分水管上均设置有进水阀。

进一步的，挡渣罩的截面形状为倒V形。

进一步的，排渣阀、排水阀和进水阀均为电磁阀，每个沉淀室的上方均设置有液位监测器。

进一步的，每个沉淀池内的中部均水平设置有一个开口向上的浮沫输送槽，浮沫输送槽的长度方向平行于沉淀池的长度方向，浮沫输送槽的一端伸出到沉淀池的外侧，隔板上端面的高度低于沉淀池上端面的高度，浮沫输送槽的上端口与隔板的上端面高度齐平，浮沫输送槽上方的沉淀池内壁上设置有U形吹气管，U形吹气管的内侧均匀设置有多个倾斜向下的喷气孔，U形吹气管上设置有空气进气管。

进一步的，每个浮沫输送槽出口端下方的沉淀池外壁上均设置有接渣槽，两个接渣槽之间的底部通过输送管连通，输送管的底部设置有浮沫排出管。

进一步的，每个沉淀室内均设置有阻流分水器，阻流分水器包括90°弯管和横管，90°弯管的上端口与相应的分水管出水端连通，下端与横管的中部连通，横管为两端封堵结构，横管的底部加工有多排出水孔。

进一步的，阻流分水器外侧的沉淀室内设置有L形阻水板，L形阻水板的水平段位于横管的下方，L形阻水板的竖直段上端高度高于横管所在高度，沉淀室内的中部设置有竖板，L形阻水板的两端分别与沉淀室的侧壁和竖板连接。

进一步的，90°弯管的顶部、横管两端的顶部分别设置有一根排气管。

进一步的，每个沉淀室内均设置有多排纤维束。

进一步的，每个沉淀池的下方均设置有一根集渣管，每个沉淀池上的各根排渣管出口端均与相应的集渣管连通，集渣管为一端封堵一端敞口结构，沉淀池的一侧设置有排渣总管，两根集渣管的敞口端均与排渣总管连通，两个沉淀池之间设置有一端封堵的排水总管，每根排水管的出水端均与排水总管连通。

本发明的有益效果如下：

一、本发明在使用前，先对各个沉淀室进行排序，便于依次通入废水，在使用时，将电絮凝反应后的含有配位化合物的工业废水通入混合器，并向混合器中加入药剂，工业废水和药剂在混合器中进行充分混合，随后通入进水总管，开启相应分水管上的进水阀，废水通入排序在第一个的沉淀室，直至该沉淀室注满废水时关停进水阀，然后开启下一个相应分水管上的进水阀，废水通入排序在第二个的沉淀室，直至该沉淀室注满废水时关停进水阀，依次类推，在所有沉淀室内注满废水，当排序在最后一个的沉淀室开始注入废水时，排序在第一个的沉淀室内的废水已处于静态沉淀的状态一定时间，已完成配位化合物的沉淀，开启第一个沉淀室上的排水阀，沉淀室内的上清液在重力和水压的作用下经过竖管后进入出水腔，最后从排水管排出，上清液排完后关停排水阀，随后开启第一个沉淀室上的排渣阀，沉在锥形渣斗内的沉淀物在排渣阀开启瞬间的虹吸作用下迅速排走，然后关停排渣阀，这时第一个沉淀室内的所有沉淀物和上清液均被排空，开启进水阀重新注入废水，并在第一个沉淀室注水的同时，按照上述方法对第二个沉淀室内的沉淀物和上清液进行排放，同理，在第二个沉淀室排空后进行注水的同时，对第三个沉淀室内的沉淀物和上清液进行排放，依次循环，本系统可对含有配位化合物的废水呈间隔式连续沉淀处理，将配位化合物从废水中分离出来。

二、本发明在使用时，对于单个独立的沉淀室来说，当注满水后，其内部的废水处于连续不间断的物理静态沉淀状态，避免了水流的紊动，解决了现有沉淀池工作时由于连续产水水流对比重较轻的配位化合物扰动较大而不利于沉淀的问题，提高了电絮凝产物配位化合物的静态沉淀时间，提升了沉淀效果，提高了沉淀效率。

三、本发明中采用了渣水分离机构，将沉淀室中的上清液和沉淀物分开排放，且先将上清液排放干净后再排放沉淀物，解决了现有沉淀池存在的清污排渣不方便、不彻底等问题，避免了排放时水流对沉淀物的扰动，保证上清液的出水效果，防止沉淀物随上清液一同排出，影响上清液的出水质量和效果。

综上所述，本发明针对含有配位化合物的工业废水的特点，采用了间隔式连续沉淀的方式对配位化合物进行沉淀，具有较好的沉淀效果和较高的沉淀效率；其次，沉淀完成后可对上清液和沉淀物进行较为彻底的分离，废水的出水效果较好，能够较好的满足相关排放标准的要求；最后，相对于现有的沉淀池来说，本系统具有占地面积小，结构简单，制作方便，无附加沉淀费用等特点，适用性较强。本发明清污方便，沉淀效率高，沉淀效果好，具有显著的经济价值和社会价值。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的侧视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图中：1-沉淀池，2-隔板，3-沉淀室，4-锥形渣斗，5-封板，6-平板，7-竖管，8-出水腔，9-挡渣罩，10-排渣管，11-排渣阀，12-排水管，13-排水阀，14-进水总管，15-混合器，16-堵板，17-分水管，18-进水阀，19-液位监测器，20-浮沫输送槽，21- U形吹气管，22-空气进气管，23-接渣槽，24-输送管，25-浮沫排出管，26-90°弯管，27-横管，28-L形阻水板，29-竖板，30-排气管，31-纤维束，32-集渣管，33-排渣总管，34-排水总管，35-齿形溢流口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1～3所示，本发明包括并排布置且结构相同的两个沉淀池1，沉淀池1的截面形状均为矩形，每个沉淀池1内均竖直设置有多块隔板2，多块隔板2在沉淀池1的长度方向上等间距布置，多块隔板2将沉淀池1的内部空间分隔成多个沉淀室3，每个沉淀室3的底部均设置有上端口大下端口小的锥形渣斗4，锥形渣斗4的底部设置有封板5，锥形渣斗4的内部设置有渣水分离机构，渣水分离机构包括平板6和设置在平板6上的竖管7，平板6固定在锥形渣斗4内的下部，平板6、锥形渣斗4和封板5之间围成一个封闭的出水腔8，竖管7的下端与出水腔8连通，竖管7上方的锥形渣斗4内设置有挡渣罩9，挡渣罩9与竖管7之间通过连杆连接，平板6上方的锥形渣斗4侧壁上设置有排渣管10，排渣管10上设置有排渣阀11，出水腔8的侧壁上设置有排水管12，排水管12上设置有排水阀13，本发明中，沉淀池1的尺寸以及每个沉淀池1内隔板2的数量，都可以根据实际需要确定，本发明在运行时，沉淀物沉淀在平板6上，通过排渣管10排出，且合理设置竖管7的高度，使得竖管7的高度高于沉淀物的堆积高度即可，这样在进行上清液排放时，由于沉淀物的堆积高度要低于竖管7的高度，沉淀物就不会随上清液一同排放，使得排出的废水具有较好的出水效果。

两个沉淀池1之间设置有进水总管14，进水总管14的一端设置有混合器15，混合器15为现有设备，可进行药剂的添加，并对废水和药剂进行充分的混合，另一端设置有堵板16，进水总管14上设置有多根分水管17，多根分水管17的出水端分别与两个沉淀池1中每个沉淀室3的上部一一对应连通，每根分水管17上均设置有进水阀18。

本发明的运行过程如下：先对各个沉淀室3进行排序，便于依次通入废水，在使用时，将电絮凝反应后的含有配位化合物的工业废水通入混合器15，并向混合器15中加入药剂，工业废水和药剂在混合器15中进行充分混合，随后通入进水总管14，开启相应分水管17上的进水阀18，废水通入排序在第一个的沉淀室3，直至该沉淀室3注满废水时关停进水阀18，然后开启下一个相应分水管17上的进水阀18，废水通入排序在第二个的沉淀室3，直至该沉淀室3注满废水时关停进水阀18，依次类推，在所有沉淀室3内注满废水，当排序在最后一个的沉淀室3开始注入废水时，排序在第一个的沉淀室3内的废水已处于静态沉淀的状态一定时间，已完成配位化合物的沉淀，开启第一个沉淀室3上的排水阀13，沉淀室3内的上清液在重力和水压的作用下经过竖管7后进入出水腔8，最后从排水管12排出，上清液排完后关停排水阀13，随后开启第一个沉淀室3上的排渣阀11，沉在锥形渣斗4内的沉淀物在排渣阀11开启瞬间的虹吸作用下迅速排走，然后关停排渣阀11，这时第一个沉淀室3内的所有沉淀物和上清液均被排空，开启进水阀18重新注入废水，并在第一个沉淀室3注水的同时，按照上述方法对第二个沉淀室3内的沉淀物和上清液进行排放，同理，在第二个沉淀室3排空后进行注水的同时，对第三个沉淀室3内的沉淀物和上清液进行排放，依次循环，本系统可对含有配位化合物的废水呈间隔式连续沉淀处理，将配位化合物从废水中分离出来，后续对其进行脱水浓缩处理。

优选地，挡渣罩9的截面形状为倒V形，在实际运行时，挡渣罩9的形状也可选用其它形状的结构，只需便于沉淀物从其上表面滑落以及能够阻挡沉淀物落入竖管7即可。

排渣阀11、排水阀13和进水阀18均为电磁阀，每个沉淀室3的上方均设置有液位监测器19，排渣阀11、排水阀13、进水阀18和液位监测器19均为现有仪表，排渣阀11用于控制沉淀物排放的启停，排水阀13用于控制上清液排放的启停，进水阀18用于废水注入沉淀池1的启停，液位检测器19用于监测沉淀池1内水位的高度，在运行时，排渣阀11、排水阀13、进水阀18和液位监测器19均通过导线接入PLC控制系统，对各阀门的开启以及开启时间进行控制，实现自动化精确控制，无需人员值守，减少人工劳动力，提高工作效率。

每个沉淀池1内的中部均水平设置有一个开口向上的浮沫输送槽20，浮沫输送槽20的长度方向平行于沉淀池1的长度方向，浮沫输送槽20的一端伸出到沉淀池1的外侧，隔板2上端面的高度低于沉淀池1上端面的高度，浮沫输送槽20的上端口与隔板2的上端面高度齐平，浮沫输送槽20上方的沉淀池1内壁上设置有U形吹气管21，U形吹气管21的内侧均匀设置有多个倾斜向下的喷气孔，U形吹气管21上设置有空气进气管22，由于废水在进行电絮凝除氟时会产生一定的浮沫，如不将其除去，就会混入废水中排出，降低上清液的出水质量，因此应将其除去，在运行时，通过空气进气管22向U形吹气管21中冲入压缩空气，随后压缩空气从U形吹气管21上的喷气孔喷出，其喷出方向都朝向沉淀池1的内侧，这样漂浮在废水水面上的浮沫和灰尘等杂质就会在空气的吹动作用下向沉淀池1的内侧流动，最后流到浮沫输送槽20内，并沿着浮沫输送槽20流出沉淀室3，达到除去浮沫的目的。

为了便于浮沫的收集，每个浮沫输送槽20出口端下方的沉淀池1外壁上均设置有接渣槽23，两个接渣槽23之间的底部通过输送管24连通，输送管24的底部设置有浮沫排出管25，运行时，浮沫从浮沫输送槽20的端部下落到接渣槽23内，再通过输送管24流入浮沫排出管25，由于浮沫实际上也是废渣，因此，可将浮沫排出管25的端部与排渣总管33连通，将浮沫排入排渣总管33，与排渣总管33内的沉淀物一同排出。

每个沉淀室3内均设置有阻流分水器，阻流分水器包括90°弯管26和横管27，90°弯管26的上端口与相应的分水管17出水端连通，下端口与横管27的中部连通，横管27为两端封堵结构，横管27的底部加工有多排出水孔，出水孔均匀布置在横管27的底部，废水从分水管17流入90°弯管，再流入横管27，最后从横管27底部的出水孔排出，可使得水流更加均匀。

阻流分水器外侧的沉淀室3内设置有L形阻水板28，L形阻水板28的水平段位于横管27的下方，L形阻水板28的竖直段上端高度高于横管27所在高度，沉淀室3内的中部设置有竖板29，L形阻水板28的两端分别与沉淀室3的侧壁和竖板29连接，当废水从横管27底部的出水孔排出后，位于L形阻水板28的内部，当L形阻水板28内装满水后，废水从L形阻水板28竖直段的上端溢流到沉淀室3内，从而降低水流速度减小水流的紊动。

90°弯管26的顶部、横管27两端的顶部分别设置有一根排气管30，实际设置时，使得排气管30的上端高出沉淀池1内废水的水位高度，通过排气管30可排出夹杂在废水中的空气，减少水流中夹杂空气对废水的扰动，提高沉淀效果。

每个沉淀室3内均设置有多排纤维束31，纤维束31为现有滤料，具有质地轻、耐磨损、耐腐蚀、不吸水和造价低等特点，其纤维丝表面经过改性处理，对油及有机物的吸附能力较强，其自身表面能够粘附大量生物团和不易沉淀去除的微小悬浮物，在本系统中，纤维束31可根据沉淀室3的容积适当间隔布置，一般间隔距离可为200～400mm，利用纤维束31的截留作用，加快对配位化合物及微小悬浮物的拦截作用，提高沉淀效果。

为了便于沉淀物和上清液的统一排放，每个沉淀池1的下方均设置有一根集渣管32，每个沉淀池1上的各根排渣管10出口端均与相应的集渣管32连通，集渣管32为一端封堵一端敞口结构，沉淀池1的一侧设置有排渣总管33，两根集渣管32的敞口端均与排渣总管33连通，两个沉淀池1之间设置有一端封堵的排水总管34，每根排水管12的出水端均与排水总管34连通，本系统在运行时，从各个沉淀室3排出的上清液从相应的排水管12排出，并汇集到排水总管34中排放到指定装置进行统一处理，同理，从各个沉淀室3排出的沉淀物从排渣管10先排放到相应的集渣管32内，在集中到排渣总管33中排放到指定装置进行统一处理。

本发明在实际使用时，还可在接渣槽23上方的沉淀池1上端口加工齿形溢流口35，当进水阀18出现故障而不能阻止废水注入沉淀室3时，当废水液面与沉淀池1的上端口齐平时，废水就会先从齿形溢流口35处流出，然后流到接渣槽23中排走，通过齿形溢流口35的设置，可防止废水从沉淀池1的上端口溢出，避免厂房积水或设备浸水受损的问题。

本发明设计为并列双沉淀池1，可有效减少占地面积，根据废水的处理量可静态独立沉淀，又可循环动态沉淀，避免现有沉淀池1中水流紊动对配位化合物的沉淀影响，提高了沉淀效率和沉淀效果，本发明中各部件的尺寸可根据废水的处理量进行确定，如果废水处理量为30m³/h，那么，每个沉淀池1的长可为8m，宽可为3m，高可为2.5m，总容积为120 m³，并使用隔板2将每个沉淀池1都隔成4个长2m的独立沉淀室3，一共8个沉淀室3，每个独立的沉淀室3容积为15 m³，锥形渣斗4的高为1m，运行时，控制废水的注入速度，使得每个独立的沉淀室3注满废水都需要30min，这样，当最后一个沉淀室3开始注水时，排在第一个注水的沉淀室3内已进行了3.5h的静态沉淀，同理，随后的每一个沉淀室3内的静态沉淀时间都为3.5h，都可以达到较好的沉淀效果。

Claims (8)

1.一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于：包括并排布置且结构相同的两个沉淀池（1），沉淀池（1）的截面形状均为矩形，每个沉淀池（1）内均竖直设置有多块隔板（2），多块隔板（2）在沉淀池（1）的长度方向上等间距布置，多块隔板（2）将沉淀池（1）的内部空间分隔成多个沉淀室（3），每个沉淀室（3）的底部均设置有上端口大下端口小的锥形渣斗（4），锥形渣斗（4）的底部设置有封板（5），所述锥形渣斗（4）的内部设置有渣水分离机构，所述渣水分离机构包括平板（6）和设置在平板（6）上的竖管（7），平板（6）固定在锥形渣斗（4）内的下部，所述平板（6）、锥形渣斗（4）和封板（5）之间围成一个封闭的出水腔（8），所述竖管（7）的下端与出水腔（8）连通，竖管（7）上方的锥形渣斗（4）内设置有挡渣罩（9），挡渣罩（9）与竖管（7）之间通过连杆连接，所述平板（6）上方的锥形渣斗（4）侧壁上设置有排渣管（10），排渣管（10）上设置有排渣阀（11），所述出水腔（8）的侧壁上设置有排水管（12），排水管（12）上设置有排水阀（13）；

两个沉淀池（1）之间设置有进水总管（14），进水总管（14）的一端设置有混合器（15），另一端设置有堵板（16），所述进水总管（14）上设置有多根分水管（17），多根分水管（17）的出水端分别与两个沉淀池（1）中每个沉淀室（3）的上部一一对应连通，每根分水管（17）上均设置有进水阀（18）；每个沉淀室（3）内均设置有阻流分水器，所述阻流分水器包括90°弯管（26）和横管（27），90°弯管（26）的上端口与相应的分水管（17）出水端连通，下端口与横管（27）的中部连通，所述横管（27）为两端封堵结构，横管（27）的底部加工有多排出水孔；所述90°弯管（26）的顶部、横管（27）两端的顶部分别设置有一根排气管（30）。

2.根据权利要求1所述的一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于:所述挡渣罩（9）的截面形状为倒V形。

3.根据权利要求1所述的一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于:所述排渣阀（11）、排水阀（13）和进水阀（18）均为电磁阀，每个沉淀室（3）的上方均设置有液位监测器（19）。

4.根据权利要求1所述的一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于:每个沉淀池（1）内的中部均水平设置有一个开口向上的浮沫输送槽（20），浮沫输送槽（20）的长度方向平行于沉淀池（1）的长度方向，浮沫输送槽（20）的一端伸出到沉淀池（1）的外侧，所述隔板（2）上端面的高度低于沉淀池（1）上端面的高度，浮沫输送槽（20）的上端口与隔板（2）的上端面高度齐平，所述浮沫输送槽（20）上方的沉淀池（1）内壁上设置有U形吹气管（21），U形吹气管（21）的内侧均匀设置有多个倾斜向下的喷气孔，U形吹气管（21）上设置有空气进气管（22）。

5.根据权利要求4所述的一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于:每个浮沫输送槽（20）出口端下方的沉淀池（1）外壁上均设置有接渣槽（23），两个接渣槽（23）之间的底部通过输送管（24）连通，所述输送管（24）的底部设置有浮沫排出管（25）。

6.根据权利要求1所述的一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于:所述阻流分水器外侧的沉淀室（3）内设置有L形阻水板（28），L形阻水板（28）的水平段位于横管（27）的下方，L形阻水板（28）的竖直段上端高度高于横管（27）所在高度，所述沉淀室（3）内的中部设置有竖板（29），所述L形阻水板（28）的两端分别与沉淀室（3）的侧壁和竖板（29）连接。

7.根据权利要求1所述的一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于:每个沉淀室（3）内均设置有多排纤维束（31）。

8.根据权利要求1所述的一种电解铝行业电絮凝除氟间隔式连续沉淀系统，其特征在于:每个沉淀池（1）的下方均设置有一根集渣管（32），每个沉淀池（1）上的各根排渣管（10）出口端均与相应的集渣管（32）连通，所述集渣管（32）为一端封堵一端敞口结构，所述沉淀池（1）的一侧设置有排渣总管（33），两根集渣管（32）的敞口端均与排渣总管（33）连通，两个沉淀池（1）之间设置有一端封堵的排水总管（34），每根排水管（12）的出水端均与排水总管（34）连通。

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