CN113816540B - 一种处理重金属离子废水的电絮凝装置及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，公开了一种处理重金属离子废水的电絮凝装置及处理方法；电絮凝装置包括支撑架，多个叠摞在支撑架上的电絮凝处理模块；电絮凝处理模块包括电絮凝处理箱体，设置在所述电絮凝处理箱体内部的呼吸式处理装置、转动循环装置；处理方法为将重金属离子废水通入第一个电絮凝处理模块进行初级电解处理；重金属离子废水通过过滤组件进入第二个电絮凝处理模块，采用脉冲交流电源进行再次电解处理；然后将废水排出；本发明能够大大提高对重金属离子的处理质量与处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体是涉及一种处理重金属离子废水的电絮凝装置及处理方法。
背景技术
电絮凝技术作为一种水处理技术，是集氧化还原、气浮、絮凝为一天，具有操作简便的特点；并且可一次性去除多种污染物，其利用铝、铁等活性金属材料作为阳极，电解氧化生成活性金属离子后经水解、聚合成为凝聚剂，对水中悬浮物和有机凝聚处理；并且电絮凝工艺中不需要添加其他化学试剂，因而不会产生二次污染，环保效应良好。
现有技术中，通常在密闭箱体中插入多组电解极板对废水进行电絮凝处理；在针对重金属离子废水的处理中，由于重金属离子废水中污染成分复杂，重金属离子含量高，现有技术中单一的处理方法并不能完全去除干净；因此现有技术通常需要将电絮凝装置与其他水处理装置结合或者是添加化学试剂来提高对重金属离子的去除效果；并且现有的处理装置处理效率低。
因此，急需一种针对重金属离子废水处理效果高且处理效能稳定的装置。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提高电絮凝处理装置对重金属离子废水的处理效果，以及提高对重金属离子废水的处理效率。
本发明的技术方案是：一种处理重金属离子废水的电絮凝装置，包括固定设置在地面上的支撑架，多个叠摞设置在所述支撑架上的电絮凝处理模块，以及与电絮凝处理模块电性连接的动力电源柜；
所述电絮凝处理模块包括电絮凝处理箱体，设置在所述电絮凝处理箱体内部的呼吸式处理装置，设置在所述电絮凝处理箱体内部且位于呼吸式处理装置两侧的转动循环装置；
所述顶部的电絮凝处理箱体上表面设置有进水口，底部的电絮凝处理箱体下表面设置有排水口；各个电絮凝处理箱体之间通过过滤组件连接；
所述呼吸式处理装置包括多组垂直排列设置在电絮凝处理箱体内部的电解极板，四组均匀设置在所述电解极板外围的安装导向机构，以及两组设置在所述电解极板上用于驱动电解极板摆动的控制机构；
所述每组电解极板均包括第一极板、第二极板；
所述安装导向机构包括与所述第一极板、第二极板垂直设置的连接轴杆，固定在所述连接轴杆上且与第一极板连接的第一绝缘连接吊耳，滑动设置在所述连接轴杆上且与第二极板连接第二绝缘连接吊耳，以及套设在所述连接轴杆上且位于第一绝缘连接吊耳、第二绝缘连接吊耳之间的复位弹簧；
所述每组控制机构包括设置在所述第二极板上的连接耳，与所述连接轴杆平行设置的旋转轴杆，设置在所述旋转轴杆上与连接耳对应连接的摆动圆环，以及设置在电絮凝处理箱体外用于向旋转轴杆提供动力的旋转电机；
所述摆动圆环包括两个关于连接耳中心对称的圆环，设置在所述圆环与连接耳靠近一侧上的环形槽；
所述连接耳上设置有两端与环形槽滑动连接的摆动轴；
所述环形槽与摆动轴滑动的接触面为波浪型弧面。
进一步地，所述转动循环装置包括两个位于电解极板中部两侧的转动循环装置本体；
所述转动循环装置本体包括设置在电絮凝处理箱体内且与连接轴杆平行的阴极电解棒，活动设置在电絮凝处理箱体内壁上的外围转盘，四组均匀设置在所述外围转盘上的阳极电解棒，以及用于向所述外围转盘提供旋转动力的动力电机；
所述外围转盘中心轴线与阴极电解棒中心轴线重合。
通过转动循环装置能够使的重金属离子废水在电絮凝处理箱体内部、电解基板之间循环流动，能够使电极产生的气泡、凝絮对重金属离子进行效果更好的吸附，大大增强对重金属离子的去除效果。
进一步地，所述外围转盘内设置有内转盘；所述内转盘之间均匀设置有多个桨板。通过将板的设置能够使重金属离子废水形成自循环，提高重金属离子的去除效率。
进一步地，所述阳极电解棒的两端与外围转盘通过旋转轴承连接；所述旋转轴承与阳极电解棒接触面上均设置绝缘层；
所述外围转盘侧边设置有两个上下分布的支架；所述支架上分别安装有能够与阳极电解棒外表面接触的钢丝刷、刮刀。
通过钢丝刷、刮刀的设置能够对转动的阳极电解棒表层进行清理，放置阳极电解棒表面被覆盖，降低电解效率，增加能源损耗，确保电解效率的持续稳定。
进一步地，所述呼吸式处理装置还包括夹设在所述第一极板、第二极板之间的防钝化装置；
所述防钝化装置包括垂直夹设在第一极板、第二极板之间的中部安装杆，均匀设置在所述中部安装杆上的弹簧伸缩杆，设置在所述弹簧伸缩杆两端且与第一极板、第二极板表面分别接触的刮动条，以及水平设置在所述中部安装杆上能够向中部安装杆提供动力的滚轴丝杠。
通过防钝化装置的刮动条能够对第一极板、第二极板反复进行刮刷，确保电解极板表面的干净，防止因为絮凝沉淀等原因造成电解效率下降的问题；有效确保电解的高效能。
进一步地，所述第一极板、第二极板上设有直径为6~10mm且均匀分布的增强孔。通过增强孔的设置能够进一步提高电絮凝装置对污染物的去除率。
进一步地，所述动力电源柜选自脉冲交流电源、常规交流电源。通过脉冲交流电源的设置在电解极板之间施加脉冲信号，使阳极的金属离子更容易在水中扩散，有利于凝絮的快速形成；由于施加周期交流电，使得两个电解极板均可为牺牲阳极，在交替中大大减轻钝化状况。
进一步地，电絮凝处理箱体内壁设有重金属离子浓度检测器。通过重金属离子浓度检测器能够实时检测对重金属离子废水的处理状况，便于工作人员实时了解处理状况。
重金属离子废水的处理方法，包括以下步骤：
S1：初级电解处理
将重金属离子废水从进水口通入第一个电絮凝处理模块，在pH为3~4.5的条件下处理15~25min；其中电解极板的电极间距为18~22mm，电解极板的电压为4~6V，电流密度为30~80mA/cm2；
摆动圆环控制第二极板摆动的幅度为4mm；摆动频率为45~60次/min；转动循环装置的转速为80~120r/min；
S2：再次电解处理
完成初级电解处理后，重金属离子废水通过过滤组件进入第二个电絮凝处理模块，采用脉冲交流电源进行15~25min的电解处理；脉冲频率为800~1200Hz；
S3：废水排出
根据重金属离子浓度检测器显示，确认重金属离子去除符合标准后，将步骤S2处理后的废水排出；若不符合排放标准，使废水返回步骤S1再次处理。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种处理重金属离子废水的电絮凝装置及处理方法，本发明通过呼吸式处理装置的设置改变了传统电解基板电极间距固定不可变化的技术问题，通过使电解基板在电解中电极间距的变化能够大大增加阳极产生离子的扩散速度、扩散面积；实现凝絮的快速形成，完成对重金属离子的迅速捕捉；通过转动循环装置能够使的重金属离子废水在电絮凝处理箱体内部、电解基板之间循环流动，能够使电极产生的气泡、凝絮对重金属离子进行效果更好的捕捉，大大增强对重金属离子的去除效率。
附图说明
图1是本发明实施例1整体的结构示意图；
图2是本发明实施例1呼吸式处理装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1控制机构的结构示意图；
图4是本发明实施例1控制机构的结构示意图；
图5是本发明实施例1转动循环装置的结构示意图；
图6是本发明实施例2防钝化装置的结构示意图；
图7是本发明实施例3增强孔的结构示意图；
其中，1-支撑架、2-电絮凝处理模块、3-电絮凝处理箱体、30-进水口、31-排水口、32-过滤组件、4-呼吸式处理装置、40-电解极板、400-第一极板、401-第二极板、402-增强孔、41-安装导向机构、410-连接轴杆、411-第一绝缘连接吊耳、412-第二绝缘连接吊耳、413-复位弹簧、42-控制机构、420-连接耳、421-旋转轴杆、422-摆动圆环、423-圆环、424-环形槽、425-摆动轴、43-防钝化装置、430-中部安装杆、431-弹簧伸缩杆、432-刮动条、433-滚轴丝杠、5-转动循环装置、50-阴极电解棒、51-外围转盘、52-阳极电解棒、53-内转盘、54-桨板、55-旋转轴承、56-支架、57-钢丝刷、58-刮刀。
具体实施方式
实施例
如图1所示的一种处理重金属离子废水的电絮凝装置，包括固定设置在地面上的支撑架1，3个叠摞设置在支撑架1上的电絮凝处理模块2，以及与电絮凝处理模块2电性连接的动力电源柜；
电絮凝处理模块2包括电絮凝处理箱体3，设置在电絮凝处理箱体3内部的呼吸式处理装置4，设置在电絮凝处理箱体3内部且位于呼吸式处理装置4两侧的转动循环装置5；
顶部的电絮凝处理箱体3上表面设置有进水口30，底部的电絮凝处理箱体3下表面设置有排水口31；各个电絮凝处理箱体3之间通过过滤组件32连接；
如图2所示，呼吸式处理装置4包括5组垂直排列设置在电絮凝处理箱体3内部的电解极板40，四组均匀设置在电解极板40外围的安装导向机构41，以及两组设置在电解极板40上用于驱动电解极板40摆动的控制机构42；
每组电解极板40均包括第一极板400、第二极板401；
如图3所示，安装导向机构41包括与第一极板400、第二极板401垂直设置的连接轴杆410，固定在连接轴杆410上且与第一极板400连接的第一绝缘连接吊耳411，滑动设置在连接轴杆410上且与第二极板401连接第二绝缘连接吊耳412，以及套设在连接轴杆410上且位于第一绝缘连接吊耳411、第二绝缘连接吊耳412之间的复位弹簧413；
每组控制机构42包括设置在第二极板401上的连接耳420，与连接轴杆410平行设置的旋转轴杆421，设置在旋转轴杆421上与连接耳420对应连接的摆动圆环422，以及设置在电絮凝处理箱体3外用于向旋转轴杆421提供动力的旋转电机；
如图4所示，摆动圆环422包括两个关于连接耳420中心对称的圆环423，设置在圆环423与连接耳420靠近一侧上的环形槽424；
连接耳420上设置有两端与环形槽424滑动连接的摆动轴425；
环形槽424与摆动轴425滑动的接触面为波浪型弧面。
转动循环装置5包括两个位于电解极板40中部两侧的转动循环装置本体；
如图5所示，转动循环装置本体包括设置在电絮凝处理箱体3内且与连接轴杆410平行的阴极电解棒50，活动设置在电絮凝处理箱体3内壁上的外围转盘51，四组均匀设置在外围转盘51上的阳极电解棒52，以及用于向外围转盘51提供旋转动力的动力电机；
外围转盘51中心轴线与阴极电解棒50中心轴线重合。
外围转盘51内设置有内转盘53；内转盘53之间均匀设置有3个桨板54。
阳极电解棒52的两端与外围转盘51通过旋转轴承55连接；旋转轴承55与阳极电解棒52接触面上均设置绝缘层；
外围转盘51侧边设置有两个上下分布的支架56；支架56上分别安装有能够与阳极电解棒52外表面接触的钢丝刷57、刮刀58。
动力电源柜包括脉冲交流电源、常规交流电源。
电絮凝处理箱体3内壁设有重金属离子浓度检测器。
其中，脉冲交流电源、常规交流电源、重金属离子浓度检测器均采用现有技术市售产品且具体的产品型号本领域内技术人员可根据需要进行选择。
上述电絮凝装置处理重金属离子废水的处理方法，包括以下步骤：
S1：初级电解处理
将重金属离子废水从进水口30通入第一个电絮凝处理模块2，在pH为3的条件下处理15min；其中电解极板40的电极间距为18mm，电解极板40的电压为4V，电流密度为30mA/cm2；
摆动圆环422控制第二极板401摆动的幅度为4mm；摆动频率为45次/min；转动循环装置5的转速为80r/min；
S2：再次电解处理
完成初级电解处理后，重金属离子废水通过过滤组件32进入第二个电絮凝处理模块2，采用脉冲交流电源进行25min的电解处理；脉冲频率为800Hz；
其中电解极板40的电极间距为22mm，电解极板40的电压为6V，电流密度为80mA/cm2；
摆动圆环422控制第二极板401摆动的幅度为4mm；摆动频率为60次/min；转动循环装置5的转速为120r/min；
S3：废水排出
根据重金属离子浓度检测器显示，确认重金属离子去除符合标准后，将步骤S2处理后的废水排出；若不符合排放标准，使废水返回步骤S1再次处理。
实施例
一种处理重金属离子废水的电絮凝装置，包括固定设置在地面上的支撑架1，2个叠摞设置在支撑架1上的电絮凝处理模块2，以及与电絮凝处理模块2电性连接的动力电源柜；
电絮凝处理模块2包括电絮凝处理箱体3，设置在电絮凝处理箱体3内部的呼吸式处理装置4，设置在电絮凝处理箱体3内部且位于呼吸式处理装置4两侧的转动循环装置5；
顶部的电絮凝处理箱体3上表面设置有进水口30，底部的电絮凝处理箱体3下表面设置有排水口31；各个电絮凝处理箱体3之间通过过滤组件32连接；
呼吸式处理装置4包括5组垂直排列设置在电絮凝处理箱体3内部的电解极板40，四组均匀设置在电解极板40外围的安装导向机构41，以及两组设置在电解极板40上用于驱动电解极板40摆动的控制机构42；
每组电解极板40均包括第一极板400、第二极板401；
安装导向机构41包括与第一极板400、第二极板401垂直设置的连接轴杆410，固定在连接轴杆410上且与第一极板400连接的第一绝缘连接吊耳411，滑动设置在连接轴杆410上且与第二极板401连接第二绝缘连接吊耳412，以及套设在连接轴杆410上且位于第一绝缘连接吊耳411、第二绝缘连接吊耳412之间的复位弹簧413；
每组控制机构42包括设置在第二极板401上的连接耳420，与连接轴杆410平行设置的旋转轴杆421，设置在旋转轴杆421上与连接耳420对应连接的摆动圆环422，以及设置在电絮凝处理箱体3外用于向旋转轴杆421提供动力的旋转电机；
摆动圆环422包括两个关于连接耳420中心对称的圆环423，设置在圆环423与连接耳420靠近一侧上的环形槽424；
连接耳420上设置有两端与环形槽424滑动连接的摆动轴425；
环形槽424与摆动轴425滑动的接触面为波浪型弧面。
转动循环装置5包括两个位于电解极板40中部两侧的转动循环装置本体；
转动循环装置本体包括设置在电絮凝处理箱体3内且与连接轴杆410平行的阴极电解棒50，活动设置在电絮凝处理箱体3内壁上的外围转盘51，四组均匀设置在外围转盘51上的阳极电解棒52，以及用于向外围转盘51提供旋转动力的动力电机；
外围转盘51中心轴线与阴极电解棒50中心轴线重合。
外围转盘51内设置有内转盘53；内转盘53之间均匀设置有3个桨板54。
阳极电解棒52的两端与外围转盘51通过旋转轴承55连接；旋转轴承55与阳极电解棒52接触面上均设置绝缘层；
外围转盘51侧边设置有两个上下分布的支架56；支架56上分别安装有能够与阳极电解棒52外表面接触的钢丝刷57、刮刀58。
动力电源柜包括脉冲交流电源、常规交流电源。
电絮凝处理箱体3内壁设有重金属离子浓度检测器。
如图6所示，呼吸式处理装置4还包括夹设在第一极板400、第二极板401之间的防钝化装置43；
防钝化装置43包括垂直夹设在第一极板400、第二极板401之间的中部安装杆430，均匀设置在中部安装杆430上的弹簧伸缩杆431，设置在弹簧伸缩杆431两端且与第一极板400、第二极板401表面分别接触的刮动条432，以及水平设置在中部安装杆430上能够向中部安装杆430提供动力的滚轴丝杠433。
上述电絮凝装置处理重金属离子废水的处理方法，包括以下步骤：
S1：初级电解处理
将重金属离子废水从进水口30通入第一个电絮凝处理模块2，在pH为4.5的条件下处理25min；其中电解极板40的电极间距为22mm，电解极板40的电压为6V，电流密度为80mA/cm2；
摆动圆环422控制第二极板401摆动的幅度为4mm；摆动频率为60次/min；转动循环装置5的转速为120r/min；
S2：再次电解处理
完成初级电解处理后，重金属离子废水通过过滤组件32进入第二个电絮凝处理模块2，采用脉冲交流电源进行15min的电解处理；脉冲频率为1200Hz；其中电解极板40的电极间距为18mm，电解极板40的电压为4V，电流密度为30mA/cm2；
摆动圆环422控制第二极板401摆动的幅度为4mm；摆动频率为45次/min；转动循环装置5的转速为80r/min；
S3：废水排出
根据重金属离子浓度检测器显示，确认重金属离子去除符合标准后，将步骤S2处理后的废水排出；若不符合排放标准，使废水返回步骤S1再次处理。
实施例
与实施例1不同的是，如图7所示，第一极板400、第二极板401上设有直径为10mm且均匀分布的增强孔402。
采用上述实施例1~3的提供的电絮凝装置对某电镀工厂产生的重金属离子废水进行处理；
表一：各个实施例对重金属离子的去除率
| 实施例 | 锌去除率（%） | 铜去除率（%） | 镍去除率（%） | 铬去除率（%） |
| 实施例1 | 98.2 | 98.0 | 97.9 | 98.4 |
| 实施例2 | 98.8 | 98.6 | 98.4 | 99.0 |
| 实施例3 | 99.2 | 99.5 | 99.2 | 99.5 |
| 传统电絮凝 | 96.0 | 96.8 | 97.3 | 97.5 |
其原水水质情况为总锌178mg/L、总铜6.5mg/L、总镍38mg/L、总铬125mg/L；经过实施例1~3的处理后能够高效除去废水中重金属离子；通过比对能够看出实施例3为上述公开方案中的最佳实施方案，实施例3的技术处理方案针对各项金属离子的去除率均能够达到99%以上，相对于传统电絮凝处理能够有效提升处理质量。
Claims (4)
1.一种处理重金属离子废水的电絮凝装置，其特征在于，包括固定设置在地面上的支撑架（1），多个叠摞设置在所述支撑架（1）上的电絮凝处理模块（2），以及与电絮凝处理模块（2）电性连接的动力电源柜；
所述电絮凝处理模块（2）包括电絮凝处理箱体（3），设置在所述电絮凝处理箱体（3）内部的呼吸式处理装置（4），设置在所述电絮凝处理箱体（3）内部且位于呼吸式处理装置（4）两侧的转动循环装置（5）；
顶部的所述电絮凝处理箱体（3）上表面设置有进水口（30），底部的电絮凝处理箱体（3）下表面设置有排水口（31）；各个电絮凝处理箱体（3）之间通过过滤组件（32）连接；
所述呼吸式处理装置（4）包括多组垂直排列设置在电絮凝处理箱体（3）内部的电解极板（40），四组均匀设置在所述电解极板（40）外围的安装导向机构（41），以及两组设置在所述电解极板（40）上用于驱动电解极板（40）摆动的控制机构（42）；
所述每组电解极板（40）均包括第一极板（400）、第二极板（401）；
所述安装导向机构（41）包括与所述第一极板（400）、第二极板（401）垂直设置的连接轴杆（410），固定在所述连接轴杆（410）上且与第一极板（400）连接的第一绝缘连接吊耳（411），滑动设置在所述连接轴杆（410）上且与第二极板（401）连接第二绝缘连接吊耳（412），以及套设在所述连接轴杆（410）上且位于第一绝缘连接吊耳（411）、第二绝缘连接吊耳（412）之间的复位弹簧（413）；
所述每组控制机构（42）包括设置在所述第二极板（401）上的连接耳（420），与所述连接轴杆（410）平行设置的旋转轴杆（421），设置在所述旋转轴杆（421）上与连接耳（420）对应连接的摆动圆环（422），以及设置在电絮凝处理箱体（3）外用于向旋转轴杆（421）提供动力的旋转电机；
所述摆动圆环（422）包括两个关于连接耳（420）中心对称的圆环（423），设置在所述圆环（423）与连接耳（420）靠近一侧上的环形槽（424）；
所述连接耳（420）上设置有两端与环形槽（424）滑动连接的摆动轴（425）；
所述环形槽（424）与摆动轴（425）滑动的接触面为波浪型弧面；
所述转动循环装置（5）包括两个位于电解极板（40）中部两侧的转动循环装置本体；
所述转动循环装置本体包括设置在电絮凝处理箱体（3）内且与连接轴杆（410）平行的阴极电解棒（50），活动安装在电絮凝处理箱体（3）内壁的外围转盘（51），四组均匀设置在所述外围转盘（51）上的阳极电解棒（52），以及用于向所述外围转盘（51）提供旋转动力的动力电机；
所述外围转盘（51）中心轴线与阴极电解棒（50）中心轴线重合；
所述外围转盘（51）内设置有内转盘（53）；所述内转盘（53）之间均匀设置有多个桨板（54）；
所述阳极电解棒（52）的两端与外围转盘（51）通过旋转轴承（55）连接；所述旋转轴承（55）与阳极电解棒（52）接触面上均设置绝缘层；
所述外围转盘（51）侧边设置有两个上下分布的支架（56）；所述支架（56）上分别安装有能够与阳极电解棒（52）外表面接触的钢丝刷（57）、刮刀（58）；
所述呼吸式处理装置（4）还包括夹设在所述第一极板（400）、第二极板（401）之间的防钝化装置（43）；
所述防钝化装置（43）包括垂直夹设在第一极板（400）、第二极板（401）之间的中部安装杆（430），均匀设置在所述中部安装杆（430）上的弹簧伸缩杆（431），设置在所述弹簧伸缩杆（431）两端且与第一极板（400）、第二极板（401）表面分别接触的刮动条（432），以及水平设置在所述中部安装杆（430）上能够向中部安装杆（430）提供动力的滚轴丝杠（433）；
所述第一极板（400）、第二极板（401）上设有直径为6~10mm且均匀分布的增强孔（402）。
2.根据权利要求1所述的一种处理重金属离子废水的电絮凝装置，其特征在于，所述动力电源柜选自脉冲交流电源、常规交流电源。
3.根据权利要求1所述的一种处理重金属离子废水的电絮凝装置，其特征在于，电絮凝处理箱体（3）内壁设有重金属离子浓度检测器。
4.利用权利要求1~3任一所述装置处理重金属离子废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：初级电解处理
将重金属离子废水从进水口（30）通入第一个电絮凝处理模块（2），在pH为3~4.5的条件下处理15~25min；其中电解极板（40）的电极间距为18~22mm，电解极板（40）的电压为4~6V，电流密度为30~80mA/cm2；
摆动圆环（422）控制第二极板（401）摆动的幅度为4mm；摆动频率为45~60次/min；转动循环装置（5）的转速为80~120r/min；
S2：再次电解处理
完成初级电解处理后，重金属离子废水通过过滤组件（32）进入第二个电絮凝处理模块（2），采用脉冲交流电源进行15~25min的电解处理；脉冲频率为800~1200Hz；
S3：废水排出
根据重金属离子浓度检测器显示，确认重金属离子去除符合标准后，将步骤S2处理后的废水排出；若不符合排放标准，使废水返回步骤S1再次处理。
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