CN114790056B - 电絮凝污水处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及污水处理技术领域，具体公开了电絮凝污水处理系统和方法。电絮凝污水处理系统包括电絮凝反应区，所述电絮凝反应区内设置有锥斗式上升流电絮凝系统，所述锥斗式上升流电絮凝系统基本上由电絮凝阳极板、电絮凝阴极板和电絮凝脉冲电源组成，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板为上大下小的锥斗式设置，且所述电絮凝阴极板套设在所述电絮凝阳极板内部，所述电絮凝阳极板与所述电絮凝阴极板之间的间隙形成污水导流通道，所述污水导流通道的上侧连通有进水管道，所述污水导流通道的下侧连通有用以对污水加入助凝剂的加药系统，所述电絮凝阴极板的侧壁上开设有过水孔。本申请的优点是：适用各种类型污水的深度除磷以及难降解有机污染物的去除。

Description

电絮凝污水处理系统和方法
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，具体涉及电絮凝污水处理系统和方法。
背景技术
电絮凝法处理废水是利用铝或铁阳极溶出，原位生成高活性的多形态聚铝或聚铁絮凝剂，将水体中污染物微粒聚集成团并沉降或气浮分离的除污工艺。
近年来，随着工业废水类型的日益复杂和对小型高效废水处理集成设备的需求增加，电絮凝技术逐渐成为研究热点，其中对电絮凝剂原位生成及其絮凝机理的深入解析，各种因素对絮凝效率及电极极化和钝化的影响机制，电絮凝法对更多类型废水处理的尝试，以及电絮凝技术耦合电气浮等物化工艺提高整体处理效率等是该领域主要的研究方向。
传统的电絮凝法中的电极板为平行设置，废水由上部进入电极板之间，随后对电极板进行通电，电极板生成羟基强氧化物，废水在电极板之间发生氧化还原反应，进而对难降解的有机物进行降解，同时在废水中形成高活性的絮凝基团，将水中的悬浮物及胶体等物质凝聚后沉淀分离。工业废水如印染废水中含有高浓度的有机污染物；而生活污水相较于印染废水，生活污水不仅来源广泛而分散，而且生活污水中TP(总磷)含量较高。采用传统的电絮凝法对上述废水进行处理时，絮凝的絮体过小容易破碎，导致絮凝不完全，从而无法将上述废水中的有机污染物和总磷进行有效的去除。
发明内容
为了适用各种类型污水的深度除磷以及难降解有机污染物的去除，本申请提供电絮凝污水处理系统和方法。
第一方面，本申请提供电絮凝污水处理系统，采用如下的技术方案：
电絮凝污水处理系统，包括电絮凝反应区，所述电絮凝反应区内设置有锥斗式上升流电絮凝系统，所述锥斗式上升流电絮凝系统基本上由电絮凝阳极板、电絮凝阴极板和电絮凝脉冲电源组成，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板为上大下小的锥斗式设置，且所述电絮凝阴极板套设在所述电絮凝阳极板内部，所述电絮凝阳极板与所述电絮凝阴极板之间的间隙形成污水导流通道，所述污水导流通道的上侧连通有进水管道，所述污水导流通道的下侧连通有用以对污水加入助凝剂的加药系统，所述电絮凝阴极板的侧壁上开设有过水孔。
通过采用上述技术方案，在电絮凝反应区内呈锥斗式设置并相互套设的电絮凝阳极板和电絮凝阴极板形成电絮凝电解导流板，随后污水通过进水管道由上而下进入到污水导流通道，开启电絮凝脉冲电源使得电絮凝阳极板和电絮凝阴极板发生电解反应，通过电解反应生成的羟基氧化物，可以对难降解物质进行强氧化分解，同时羟基氧化物可以与水中的杂质、金属离子等发生络合反应、混凝反应，生成细小颗粒的絮体。絮体与污水经过电絮凝双极板电解后通过过水孔进入到锥斗内部，借助“涡流反应”原理，污水在锥斗底部缓慢上升反应，得益于上大下小的锥斗式结构，污水流速从底部到顶部有渐变梯度变化，利于混合充分，同时利用电解气浮原理，电絮凝阴极板和电絮凝阳极板表面分别析出氢气和氧气，新生成的气泡直径非常微小，氢气泡约为10～30μm，氧气泡约为20～60μm，电解产生的气泡捕获杂质微粒的能力较强且分散度高，作为载体粘附污水中的絮体而上浮，可减轻或消除因推动力不足引起产生絮体下沉等问题；进而将较小的电絮凝絮体逐渐助凝增大，形成大块絮体，使得絮凝完全，从而将污水中的有机污染物和总磷进行有效的去除。
优选的，电絮凝阳极板为铁阳极、铝阳极、铁铝复合阳极、不锈钢阳极中的任意一种。
通过采用上述技术方案，根据不同的污水中污染物的情况，调整电絮凝阳极板的型号，从而使得本申请的电絮凝污水处理系统能够适用各种类型污水的深度除磷以及难降解有机污染物的去除。
优选的，所述污水为生活污水，电絮凝阳极板为铁阳极。
通过采用上述技术方案，采用铁阳极，不仅成本较低，而且还可有效的去除生活污水中的有机污染物和总磷的氧化分解效率。
优选的，所述污水为印染废水，电絮凝阳极板为铁铝复合阳极。
通过采用铁铝复合阳极，能够在污水中发生如下反应：
铁铝复合阳极：Al-3e→Al3+，在碱性条件下Al3++3OH-→Al(OH)3
铁铝复合阳极：Fe-2e→Fe2+，在碱性条件下Fe2++2OH-→Fe(OH)2
水的电解，阳极：2H2O-2e→O2+4H+
阴极：4H2O+4e→2H2+4OH-；
即铁铝复合阳极兼具铁阳极和铝阳极的优点，具有良好的氧化分解和絮凝吸附效果，从而有效的将印染废水中的COD、TP、色度等污染物进行去除。
优选的，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板之间的电流密度为10～100A/m2。
在一个具体的实施方案中，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板之间的电流密度可以为20A/m2、40A/m2、60A/m2、80A/m2。
在一些具体的实施方案中，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板之间的电流密度还可以为10～20A/m2、10～40A/m2、10～60A/m2、10～80A/m2、20～40A/m2、20～60A/m2、20～80A/m2、20～100A/m2、40～60A/m2、40～80A/m2、40～100A/m2、60～80A/m2、60～100A/m2、80～100A/m2。
通过采用上述技术方案，电絮凝过程中极板溶出、絮凝和气浮作用的动力来源于电流，通常电流密度大电絮凝效率就高，然而电流密度过大易引起电极板过度极化，加速电极板钝化和增加槽压，引起更多的副反应，同时阳极产生过多的金属阳离子，影响絮凝剂的生成；阴极析氢过多，干扰和削弱絮凝作用。
优选的，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板之间的间距为1～10cm。
通过采用上述技术方案，板间距从时空关系上影响着电絮凝剂生长和后续絮凝效果，板间距过大或过小均不利于提高电絮凝效率和降低能耗，间距过大则导致电解效率低和电解时间长，浓差极化增加；而板间距过小，易发生短路和絮团在极板间的堵塞。
优选的，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积与处理水量关系为0.01～0.05m2/m3。
在一个具体的实施方案中，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积与处理水量关系可以为0.02m2/m3、0.03m2/m3、0.04m2/m3、0.06m2/m3。
在一些具体的实施方案中，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积与处理水量关系可以为0.01～0.02m2/m3、0.01～0.03m2/m3、0.01～0.04m2/m3、0.01～0.05m2/m3、0.01～0.06m2/m3、0.02～0.03m2/m3、0.02～0.04m2/m3、0.02～0.05m2/m3、0.02～0.06m2/m3、0.03～0.04m2/m3、0.03～0.05m2/m3、0.03～0.06m2/m3、0.04～0.05m2/m3、0.04～0.06m2/m3、0.05～0.06m2/m3。
通过采用上述技术方案，电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积从时空关系上影响着电絮凝剂生长和后续絮凝效果，电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积较小时，絮凝效果较差，且容易发生极化，造成频繁更换极板；而电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积较大时，能耗较高，且不便于安装和更换，且极板容易发生极化，降低絮凝效果。
优选的，所述电絮凝反应区的一侧依次连通有释放区、斜管沉淀区和出水回流区，所述出水回流区设置有回流系统，所述回流系统包括回流管、溶气泵、溶气罐、溶气释放管和溶气释放器，所述溶气释放器的末端位于释放区内。
通过采用上述技术方案，电絮凝反应区出水继续进入释放区内，随后与溶气释放器释放的溶气水进行混合，随后进入到斜管沉淀区内进行沉淀，从而将有机污染物和总磷进行有效的去除。
优选的，所述回流系统的回流比为20％～30％。
优选的，总水力停留值为0.5h～0.6h。
通过采用上述技术方案，回流比在20％～30％、总水力停留值为0.5h～0.6h时，可以保证出水的COD、TP、色度等污染物的高效去除。
优选的，所述溶气释放器控制反应压力为0.30～0.45MPa。
在一个具体的实施方式中，所述溶气释放器控制反应压力为0.25MPa、0.35MPa、0.40MPa、0.45MPa、0.50MPa。
在一些具体的实施方式中，所述溶气释放器控制反应压力为0.25～0.30MPa、0.25～0.35MPa、0.25～0.40MPa、0.25～0.45MPa、0.25～0.50MPa、0.30～0.35MPa、0.30～0.40MPa、0.30～0.50MPa、0.35～0.40MPa、0.35～0.45MPa、0.35～0.50MPa、0.40～0.45MPa、0.40～0.50MPa、0.45～0.50MPa。
通过采用上述技术方案，此时溶气释放器释放的回流的溶气水，能够与电絮凝反应区出水形成“乳白色”气-液混合物，此时加压溶气产生的气泡直径为100～150μm，溶气水的上升浮力较大，可有效的将较大的絮凝体带入斜管沉淀区内。
优选的，所述助凝剂为聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的任意一种或多种。
通过采用上述技术方案，助凝剂可辅助电絮凝的电解絮凝效果，使得电絮凝产生的聚铝或聚铁絮凝剂的下浮架桥能力更强，絮凝效果更好，并可在电絮凝反应区内形成较大的絮体，增强污染物的去除效果，节省电絮凝污水处理系统的空间和占地面积、降低故障率。
优选的，所述电絮凝阳极板和电絮凝阴极板上设置有对接螺栓，所述对接螺栓上设置有橡胶隔绝板。
通过采用上述技术方案，电絮凝电极板采用对接螺栓+橡胶隔绝板，方便快速拆卸更换，解决了电絮凝电极板损耗后的更换问题。
第二方面，本申请提供电絮凝污水处理方法，采用如下的技术方案：
电絮凝污水处理方法，采用上述电絮凝污水处理系统，包括以下步骤：将污水通入污水导流通道内，同时开启电絮凝脉冲电源，并通过加药系统向污水导流通道内通入助凝剂；
电絮凝反应区出水继续进入释放区，溶气泵与溶气罐加压组合回流的溶气水通过溶气释放器控制反应压力0.3～0.45MPa，形成“乳白色”气-液混合物，将电絮凝产生的絮体杂质和固态污染物结合，形成三相“固-液-气”的三态混合物，利用比重＜1的特性上浮至斜管沉淀区内进行沉淀；
经过斜管沉淀区分离后水体经过集水管的收集后流入出水回流区；出水回流区20％～30％的水量通过回流管回流至溶气泵和溶气罐组成的溶气系统内，继续制造溶气水通过溶气释放器回流至释放区内；出水回流区的清水在控制总水力停留值为0.5h～0.6h后通过出水管外排。
通过采用上述技术方案，本申请中，通过改进电絮凝电极板的形式结合污水絮凝方式，结合助凝剂，可有效的提升絮凝反应速率，将较小的电絮凝絮体逐渐助凝增大，形成大块絮体，使得絮凝完全，从而将污水中的有机污染物和总磷进行有效的去除。而后通过释放区、斜管沉淀区和出水回流区的进一步净化，从而进一步保证污水中的COD、TP等污染物的高效去除。
当污水为生活污水时，COD的去除率在70％以上、TP去除率在90％以上；当污水为有机污染物浓度更高的印染废水时，其COD的去除率在70％以上、TP去除率在90％以上。可以看出，通过各方法步骤之间的相互协同作用，使得污水处理方法对于污水处理具有优良的效果，应用范围广泛，不仅适用于农村分散污水及中小型城镇等低浓度微污染的污水处理，还适用于有机污染物浓度更高的工业废水的处理，符合市场需求。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过改进电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的设置形式，污水导流通道采用锥斗式的设计，电絮凝阴阳极板之间再根据水质调整间距为1-10cm，水量情况设置电极板面积，其与处理水量关系0.01～0.05㎡/m3，电流密度根据水质情况不同，适用范围10～100A/㎡，结合助凝剂，可将污水中的有机污染物和总磷进行有效的去除。
2、污水通过释放区、斜管沉淀区和出水回流区的进一步净化，并通过控制回流比为20％～30％、总水力停留值为0.5h～0.6h和溶气释放器控制反应压力为0.30～0.45MPa，从而进一步保证污水中的COD、TP等污染物的高效去除。
附图说明
图1是实现本申请的方法的电絮凝污水处理系统的结构示意图，其中箭头方向为污水在系统中的流向。
图2是图1的俯视图。
图中，1、进水管道；2、电絮凝阳极板；3、电絮凝阴极板；4、电絮凝脉冲电源；5、溶气分隔板；6、排泥管；7、集水管；8、斜管填料；9、回流管；10、溶气泵；11、溶气罐；12、溶气释放管；13、溶气释放器；14、桁车式刮渣机；15、桁车式刮渣机刮渣板；16、桁车限位器；17、排渣槽；18、排渣管；19、出水管；20、加药系统；21、反应池；22、排泥漏斗。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
参照图1和图2，为实现本申请方法的电絮凝污水处理系统，包括反应池21，反应池21内部空腔通过两个隔板分为左、中、右三个部分；反应池21左侧空腔部分为电絮凝反应区，中部空腔分为释放区和斜管沉淀区，右侧空腔为出水回流区。需要处理的污水首先进入电絮凝反应区进行处理，然后依次通过释放区和斜管沉淀区，最后进入出水回流区排出反应池21，完成污水的净化处理。而电絮凝污水处理系统所产生的浮渣及污泥通过排泥系统收集处理，达到规范固废处理要求后回收或处置。
参照图1和图2，电絮凝反应内设置有锥斗式上升流电絮凝系统，锥斗式上升流电絮凝系统基本上由电絮凝阳极板2、电絮凝阴极板3和电絮凝脉冲电源4组成，电絮凝脉冲电源4的正极与电絮凝阳极板2电连接，电絮凝脉冲电源4的负极与电絮凝阴极板3电连接，从而使得电絮凝脉冲电源4能够为电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3提供电流，且电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3之间的电流密度为10～100A/m2。电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3皆为上大下小的锥斗式设置，且电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3的面积与处理水量关系为0.01～0.05m2/m3。电絮凝阴极板3套设在电絮凝阳极板2内部，电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3之间的间距为1～10cm，以使电絮凝阳极板2与电絮凝阴极板3之间的间隙形成污水导流通道。
参照图1和图2，污水导流通道的上侧连通有用以污水排入的进水管道1，此时的电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3成为污水的电絮凝导流板，而电絮凝导流板则通过对接螺栓(图中未展示)安装在反应池21上，从而方便电絮凝导流板的快速拆卸更换；污水导流通道的下侧连通有用以对污水加入助凝剂的加药系统20，并在电絮凝阴极板3的侧壁上开设有用于污水通过的过水孔，而加药系统20的加药管的末端位于过水孔处。
污水在污水导流通道内由上至下进入电流通道的底部后，由过水孔进入到电絮凝阴极板3内部，此时助凝剂通过加药系统20加入过水孔处并随污水进入到电絮凝阴极板3内部，从而减少因助凝剂的加入而导致絮体快速长大堵塞过水孔的可能性。同时，为了减少絮体在电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3的沉积，在电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3的锥形底端皆安装有排污阀门，从而减少堵塞，增强电絮凝阳极板2和电絮凝阴极板3的使用稳定性。
电絮凝阳极板2采用特制铁阳极、铝阳极、铁铝复合阳极、不锈钢阳极，根据水质情况进行选择型号。发生反应如下：
铝阳极：Al-3e→Al3+，在碱性条件下Al3++3OH-→Al(OH)3
铁阳极：Fe-2e→Fe2+，在碱性条件下Fe2++2OH-→Fe(OH)2
水的电解，阳极：2H2O-2e→O2+4H+
阴极：4H2O+4e→2H2+4OH-
通过电解反应生成的羟基氧化物，可以对难降解物质进行强氧化分解，同时羟基氧化物可以与水中的杂质、金属离子等发生络合反应、混凝反应，生成细小颗粒的絮体。絮体与污水经过电絮凝双极板电解后进入到电絮凝阴极板3锥斗内部，借助“涡流反应”原理，污水在锥斗底部缓慢上升反应；将较小的电絮凝絮体逐渐助凝增大，形成大块絮体，并从电絮凝阴极板3锥斗内部流出。在电絮凝反应区与释放区之间的隔板的底部开孔，使得絮体与可去除污染物在电絮凝反应区反应后进入到释放区内进行下一步处理。
参照图1和图2，反应池21出水回流区的周向侧壁上连通有回流管9和出水管19，回流管9用以抽取出水回流区内的污水。出水管19相较于回流管9更加靠近反应池21的上端，且出水管19与进水管道1相对设置，处理完毕后的污水从出水管19排出反应池21。
参照图1和图2，回流管9远离反应池21的部分依次连通有溶气泵10和溶气罐11，溶气泵10和溶气罐11用以对回流管9中回流的污水进行加压和加气；溶气罐11的一侧连通有容器释放管，容器释放管的末端穿过电絮凝反应区后位于释放区的上方，并在容器释放管的末端连通有容器释放器。容器释放器竖直插入释放区，且容器释放器背离容器释放管的末端位于电絮凝反应区进入释放区污水的上侧。释放区内经过溶气泵10与溶气罐11加压组合回流的溶气水通过溶气释放器13控制反应压力0.3～0.45MPa，在电絮凝反应区反应后污水进入释放区后，便与释放器释放的溶气水形成“乳白色”气-液混合物，将电絮凝产生的絮体杂质和固态污染物结合，形成三相“固-液-气”的三态混合物，利用比重＜1的特性上浮，从而使得三态混合物能够进入斜管沉淀区内进行进一步处理。
参照图1和图2，斜管沉淀区位于释放区的上侧，且斜管沉淀区相较于释放区靠近出水回流区。斜管沉淀区内设置有斜管填料8，斜管填料8安装在斜管沉淀区与出水回流区的隔板上。而排泥系统包括设置在斜管填料8下侧的排泥漏斗22，排泥漏斗22为上大下小的圆锥形设置，并在排泥漏斗22的底部安装有用以沉淀物排出的排泥管6；斜管沉淀区的“浅池沉淀”原理将比重＞1的沉淀物集中在排泥漏斗22处后经过排泥管6排出反应池21。
参照图1，为了减少因污水的冲刷而影响沉淀物进入到排泥管6，在释放区与最左侧的排泥漏斗22之间安装有溶气分隔板5。溶气分隔板5与排泥漏斗22接触的部分竖直安装在反应池21的底部侧壁上，在溶气分隔板5位于排泥漏斗22的上侧具有朝向斜管沉淀区倾斜的折弯段，从而使得污水能够在溶气分隔板5的导流下朝向斜管沉淀区流动，并减少对斜管填料8处产生沉淀物下沉过程的影响。
参照图1，经过斜管沉淀区的分离，污水中还存有部分比重＜1的混合物会上浮至斜管填料8的上方，此时在反应池21的上侧安装桁车式刮渣机14，桁车式刮渣机14可沿反应池21的上侧记性往复移动，且桁车式刮渣机14的移动方向与反应池21的长度方向一致。在桁车式刮渣机14上安装有刮渣板，刮渣板的纵截面为L形设置，且刮渣板的长度可覆盖污水液面的宽度，以提升上浮混合物的刮除效果。工作人员可根据斜管填料8上方污水液面调整刮渣板相对桁车式刮渣机14的位置，以使刮渣板能够在桁车式刮渣机14移动时，将渣滓、杂质刮除。刮渣板在反应池21的上侧安装有桁车限位器16，桁车限位器16位于斜管填料8靠近出水回流区的端部上方，从而对桁车式刮渣机14的移动距离进行限位。
参照图1和图2，排泥系统还包括安装在斜管填料8最右侧的排渣槽17，排渣槽17位于桁车限位器16的下侧，且排渣槽17沿反应池21的宽度方向布设，以使刮渣板刮出的上浮混合物能够排至排渣槽17内；在排渣槽17的底部同轴安装有排渣管18，排渣管18用以将排渣槽17内的渣滓、杂质排出反应池21。比重＜1的上浮浮渣通过桁车刮渣机收集至排渣槽17，最后进行污泥处置。
参照图1和图2，斜管填料8与排泥漏斗22之间设置有集水管7，在其他的一些较优的实施例中，可根据反应池21的宽度选择容器释放器的安装数量，在此不做限制，作为示例，本实施例中设置有三个集水管7，三个集水管7位于同一水平面上，且集水管7沿反应池21的长度方向排布；集水管7的周面上均匀开设有用以水体进入的孔；三个集水管7的一端与回水反应区相互连通，集水管7安装在斜管沉淀区与出水回流区之间隔板的侧壁上，且集水管7与出水回流区的连通处位于回流管9的上侧。
经过斜管填料8分离后水体经过集水管7的收集后流入出水回流区；出水回流区20％～30％的水量通过回流管9回流至溶气泵10和溶气罐11组成的溶气系统内，继续制造溶气水通过溶气释放器13回流至释放区内；出水回流区的清水在控制总水力停留值为0.5h～0.6h后通过出水管19外排，这样就保证了系统出水的COD、TP、色度等污染物的高效去除。
实施例
实施例1
电絮凝污水处理方法，采用本申请中的电絮凝污水处理系统，包括以下步骤：将污水通入污水导流通道内，同时开启电絮凝脉冲电源，并通过加药系统向污水导流通道内通入聚丙烯酰胺助凝剂1ppm；此时，电絮凝阳极板选用铁铝复合阳极，控制电絮凝阳极板和电絮凝阴极板之间的间距为1cm，电流密度为10A/m2，电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积与处理水量关系为0.01m2/m3；
电絮凝反应区出水继续进入释放区，溶气泵与溶气罐加压组合回流的溶气水通过溶气释放器控制反应压力0.3MPa，形成“乳白色”气-液混合物，将电絮凝产生的絮体杂质和固态污染物结合，形成三相“固-液-气”的三态混合物，利用比重＜1的特性上浮至斜管沉淀区内进行沉淀；
经过斜管填料分离后水体经过集水管的收集后流入出水回流区；出水回流区20％％的水量通过回流管回流至溶气泵和溶气罐组成的溶气系统内，继续制造溶气水通过溶气释放器回流至释放区内；出水回流区的清水则通过出水管外排，污水在反应池内的总水力停留值为0.5h。
实施例2-13
实施例2-13分别提供了电絮凝污水处理方法，与实施例1的区别在于，实施例2-13中电极板面积与处理水量比例、电极板间距和电流密度不同，具体如表1所示。
表1实施例1-13电极板面积与处理水量比例、电极板间距和电流密度
实施例 电极板面积与处理水量比例/(m2/m3) 电极板间距/cm 电流密度/(A/m2)
1 0.01 1 10
2 0.02 1 10
3 0.03 1 10
4 0.04 1 10
5 0.05 1 10
6 0.06 1 10
7 0.02 6 10
8 0.02 10 10
9 0.02 6 20
10 0.02 6 40
11 0.02 6 60
12 0.02 6 80
13 0.02 6 100
14 0.02 6 10
15 0.02 6 10
采用实施例1-13中的电絮凝污水处理方法分别对某城市生活废水和印染废水进行处理，并对经过上述方法处理过后的清水进行以下性能检测：
依据《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》GB11914-1989，对经过上述方法处理过后的清水的COD进行检测，并且计算出COD去除率，COD去除率＝100％×(污水的COD值-处理后清水的COD值)/污水的COD值；
依据《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》GB/T 11893-1989，对经过上述方法处理过后的清水的TP进行检测，并且计算出TP去除率，TP去除率＝100％×(污水的TP值-处理后清水的TP值)/污水的TP值。
某城市生活污水中的COD为462mg/L，TP为3.8mg/L。
某城市印染废水中的COD为871mg/L，TP为11.2mg/L。
检测结果如表2和表3所示。
表2实施例1-13对生活污水处理后的检测结果
表3实施例1-13对印染废水处理后的检测结果
结合实施例1-15和表2、3可以看出，当污水为生活污水时，COD去除率在70％以上、TP的去除率在90％以上，具体的COD去除率在70.1～76.6，TP去除率在90.4～96.2；当污水为有机污染物浓度更高的印染废水时，其COD去除率在70％以上、TP的去除率在90％以上，具体的COD去除率在70.0～75.9，TP去除率在90.2～95.5。可以看出，通过各方法步骤之间的相互协同作用，使得污水处理方法对于污水处理具有优良的效果，应用范围广泛，不仅适用于农村分散污水及中小型城镇等低浓度微污染的污水处理，还适用于有机污染物浓度更高的工业废水的处理，符合市场需求。
生活污水中初始COD和TP值较小，电极板面积与处理水量比例在0.02m2/m3、电流密度在40A/m2时，生活污水中COD和TP的去除率分别是76.6％和96.2％，效果最优；而后继续加大电极板面积与处理水量比例和电流密度，对于生活污水处理效果提升较小，反而可能因电极板的极化而降低处理效果。
印染废水中，初始COD和TP值较大，由实施例1-6和表3可以看出，电极板面积与处理水量比例在0.04m2/m3时，印染废水中COD和TP的去除率分别为71.7％和90.8％，效果最佳。由实施例9-13和表3可以看出，电流密度在80A/m2时，印染废水中COD和TP的去除率分别为75.9％和95.5％，此时去除效果最佳。
而电极板间距为6cm时，对于生活污水和印染废水的处理效果都较佳。
在此基础上继续探究电絮凝污水处理方法中的回流比、总水力停留值和溶气释放器的反应压力对污水处理效果的影响。
实施例13
电絮凝污水处理方法，处理的污水为上述某城市的生活污水，某城市生活污水中的COD为462mg/L，TP为3.8mg/L，采用本申请中的电絮凝污水处理系统，包括以下步骤：将污水通入污水导流通道内，同时开启电絮凝脉冲电源，并通过加药系统向污水导流通道内通入聚丙烯酰胺助凝剂1ppm；此时，电絮凝阳极板选用铁铝复合阳极，控制电絮凝阳极板和电絮凝阴极板之间的间距为6cm，电流密度为40A/m2，电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积与处理水量关系为0.02m2/m3；
电絮凝反应区出水继续进入释放区，溶气泵与溶气罐加压组合回流的溶气水通过溶气释放器控制反应压力0.35MPa，形成“乳白色”气-液混合物，将电絮凝产生的絮体杂质和固态污染物结合，形成三相“固-液-气”的三态混合物，利用比重＜1的特性上浮至斜管沉淀区内进行沉淀；
经过斜管填料分离后水体经过集水管的收集后流入出水回流区；出水回流区20％的水量通过回流管回流至溶气泵和溶气罐组成的溶气系统内，继续制造溶气水通过溶气释放器回流至释放区内；出水回流区的清水则通过出水管外排，污水在反应池内的总水力停留值为0.5h。
实施例14-21
实施例14-21分别提供电絮凝污水处理方法，与实施例13的区别在于，回流比、总水力停留值和溶气释放器的反应压力不同，具体如表4所示。
表4实施例13-21中溶气释放器的反应压力
对上述实施例13-21中出水回流区的清水进行检测，检测结果如表5所示。
表5实施例13-21对生活污水处理后的检测结果
结合实施例10、13-21并结合表5可以看出，本申请中回流比、总水力停留值和溶气释放器的反应压力不同皆会影响到生活污水中COD和TP去除率，其中溶气释放器的反应压力对COD和TP去除率影响最大。回流比和总水力停留时间的最佳值分别为30％和0.5h，此时，溶气释放器的反应压力在0.35MPa时，生活污水COD和TP去除率分别为77.3％和97.2％，即此时具有良好的去除有机物和除磷效果。
实施例22-30
实施例22-30分别提供电絮凝污水处理方法，采用本申请中的电絮凝污水处理系统，实施例22-30依次分别和实施例13-21的区别之处为，处理的污水为上述某城市的印染废水，某城市印染废水中的COD为871mg/L，TP为11.2mg/L；电絮凝阳极板和电絮凝阴极板之间的间距为6cm，电流密度为80A/m2，电絮凝阳极板和电絮凝阴极板的面积与处理水量关系为0.04m2/m3。
对上述实施例22-30中出水回流区的清水进行检测，检测结果如表6所示。
表6实施例22-30对印染废水处理后的检测结果
结合实施例22-30并结合表6可以看出，本申请中回流比、总水力停留值和溶气释放器的反应压力不同皆会影响到印染废水中COD和TP去除率，其中溶气释放器的反应压力对COD和TP去除率影响最大。回流比和总水力停留时间的最佳值分别为20％和0.6h，此时，溶气释放器的反应压力在0.35MPa时，印染废水COD和TP去除率分别为76.8％和95.8％，即此时具有良好的去除有机物和除磷效果。
对比例
对比例1
对比例1与实施例20的区别在于，对比例1中电絮凝阳极板和电絮凝阴极板为两个相互平行设置的矩形板。
对比例2
对比例2与实施例27的区别在于，对比例2中电絮凝阳极板和电絮凝阴极板为两个相互平行设置的矩形板。
对上述对比例1-2中出水回流区的清水进行检测，检测结果如表7所示。
表7对比例1-2对生活废水和印染废水处理后的检测结果
结合实施例20和27以及对比例1-2并结合表7可以看出，相较于平行设置的电絮凝电极板，本申请的电絮凝电极板形式对于生活污水和印染废水中有机污染物和总磷进行有效的去除。
综上所述，本申请提供的电絮凝污水处理系统和方法，电絮凝反应区将较小的电絮凝絮体逐渐助凝增大，形成大块絮体，使得絮凝完全，絮体与可去除污染物在电絮凝反应区反应后进入溶气释放区与溶气释放器释放的溶气水进行混合，产生的絮体杂质和固态污染物结合，形成三相“固-液-气”的三态混合物，利用混合物比重＜1的特性上浮，通过斜管填料的斜管沉淀区进行分离，上浮的混合物由桁车式刮渣机及桁车刮渣板将渣滓、杂质集中在排渣槽中，重力排至排渣管中，与其他污泥一起处置；产生的比重＞1的杂质、混合物等，通过斜管沉淀区的“浅池沉淀”原理将沉淀物集中在排泥漏斗处，用排泥管进行外排。处理后的水则由集水管收集进入出水回流区；出水回流区10～30％水量回流通过溶气回流管回流至溶气系统，继续制造溶气水周而复始。出水回流区的清水通过出水管外排，从而将污水中的有机污染物和总磷进行有效的去除。本申请不仅适用于农村分散污水及中小型城镇等低浓度微污染的污水处理，还适用于有机污染物浓度更高的工业废水的处理，符合市场需求。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.电絮凝污水处理系统，其特征在于：包括电絮凝反应区，所述电絮凝反应区内设置有锥斗式上升流电絮凝系统，所述锥斗式上升流电絮凝系统由电絮凝阳极板(2)、电絮凝阴极板(3)和电絮凝脉冲电源(4)组成，所述电絮凝阳极板(2)和电絮凝阴极板(3)为上大下小的锥斗式设置，且所述电絮凝阴极板(3)套设在所述电絮凝阳极板(2)内部，所述电絮凝阳极板(2)与所述电絮凝阴极板(3)之间的间隙形成污水导流通道，所述污水导流通道的上侧连通有进水管道(1)，所述污水导流通道的下侧连通有用以向污水中加入助凝剂的加药系统(20)，所述电絮凝阴极板(3)的侧壁上开设有过水孔；
所述电絮凝阳极板（2）和电絮凝阴极板（3）在电絮凝反应区内形成电絮凝电解导流板，污水通过进水管道（1）由上而下进入到污水导流通道，开启电絮凝脉冲电源（4），使电絮凝阳极板（2）和电絮凝阴极板（3）发生电解反应生成细小颗粒的絮体，絮体与污水经过电絮凝阳极板（2）和电絮凝阴极板（3）电解后通过过水孔进入到锥斗内部，借助“涡流反应”原理，污水在锥斗底部缓慢上升反应，污水流速从底部到顶部有渐变梯度变化；
所述电絮凝反应区的一侧依次连通有释放区、斜管沉淀区和出水回流区，所述出水回流区设置有回流系统，所述回流系统包括回流管(9)、溶气泵(10)、溶气罐(11)、溶气释放管(12)和溶气释放器（13），所述溶气释放器（13）的末端位于释放区内；
当污水为生活污水时，所述电絮凝阳极板(2)和电絮凝阴极板(3)的面积与处理水量关系为0.02m2/m3，所述电絮凝阳极板(2)和电絮凝阴极板(3)之间的电流密度为40A/m2，所述电絮凝阳极板(2)和电絮凝阴极板(3)之间的间距为6cm，所述回流系统的回流比为30%，总水力停留值为0.5h，所述溶气释放器（13）控制反应压力为0.35MPa；
当污水为印染废水时，所述电絮凝阳极板(2)和电絮凝阴极板(3)的面积与处理水量关系为0.04m2/m3、所述电絮凝阳极板(2)和电絮凝阴极板(3)之间的电流密度为80A/m2，所述电絮凝阳极板(2)和电絮凝阴极板(3)之间的间距为6cm，所述回流系统的回流比为20%，总水力停留值为0.6h，所述溶气释放器（13）控制反应压力为0.35MPa。
2.根据权利要求1所述的电絮凝污水处理系统，其特征在于：所述助凝剂为聚合氯化铝、聚丙烯酰胺中的任意一种或多种。
3.电絮凝污水处理方法，其特征在于：采用所述权利要求1-2任意一项电絮凝污水处理系统，包括以下步骤：将污水通入污水导流通道内，同时开启电絮凝脉冲电源(4)，并通过加药系统(20)向污水导流通道内通入助凝剂；
电絮凝反应区出水继续进入释放区，溶气泵(10)与溶气罐(11)加压组合回流的溶气水通过溶气释放器控制反应压力0.35MPa，形成“乳白色”气-液混合物，将电絮凝产生的絮体杂质和固态污染物结合，形成三相“固-液-气”的三态混合物，利用比重＜1的特性上浮至斜管沉淀区内进行沉淀；
经过斜管沉淀区分离后水体经过集水管(7)的收集后流入出水回流区；出水回流区20%或30%的水量通过回流管(9)回流至溶气泵(10)和溶气罐(11)组成的溶气系统内，继续制造溶气水通过溶气释放器（13）回流至释放区内；出水回流区的清水在控制总水力停留值为0.5h或0.6h后通过出水管(19)外排。
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