CN117142581A - 一种电解除磷装置及污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理设备技术领域，提供了一种电解除磷装置及污水处理系统，该装置包括：电解除磷箱体，其上部设有进水口，下部设有出水口；电极组件，包括多块极板，多块极板由上向下插接入电解除磷箱体内，多块极板依次平行间隔设置；超声波组件，包括壳体和位于壳体内的多个超声振子；其中，壳体设于电解除磷箱体内，位于多块极板的一侧或两侧，与极板平行；超声波组件的发射面积大于或等于极板的侧面面积；电解除磷箱体上部设有均布机构，进水口的水流经均布机构均布分散流经电解除磷箱体内每块极板周围的区域。该装置结构紧凑，集成度高，可有效解决极板钝化的问题，保证铁离子稳定释放和被充分利用，确保污水除磷处理效果。

Description

一种电解除磷装置及污水处理系统

技术领域

本发明属于污水处理设备技术领域，具体涉及一种电解除磷装置及污水处理系统。

背景技术

电解除磷的原理是，在极板之间施加电场，铁电解产生二价铁离子，与污水中的PO₄ ³⁺反应生成稳定的磷酸铁和氢氧化铁沉淀物，通过固液分离将沉淀去除，从而达到除磷的目的。通常电压、电流越大释放出的铁离子越多，除磷效果越好。

其中，电极反应式为：阳极，Fe-2e-＝Fe²⁺；阴极，2H⁺+2e-＝H₂↑。

除磷反应的化学方程式为：3Fe²⁺+2PO₄ ^3-+H₂O=Fe₃(PO₄)₂·H₂O；Fe₃(PO₄)₂·H₂O +1/2H₂O +3/4O₂=2FePO₄+Fe(OH)₃。

污水除磷处理过程中，常采用电解除磷装置进行电解除磷，现有的电解除磷装置在使用过程中其极板表面经常会形成一层薄保护层，即为钝化膜，会阻碍电解，影响铁离子释放，从而影响除磷反应和污水处理效果。此外，现有电解除磷装置通常还存在结构复杂，部件冗余、分散，安装操作不方便等问题。

发明内容

针对上述现有技术问题，本发明提供了一种电解除磷装置及污水处理系统，该装置结构紧凑，集成度高，可有效解决极板钝化的问题，保证铁离子稳定释放和被充分利用，确保污水除磷处理效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种电解除磷装置，包括：

电解除磷箱体，其上部设有进水口，下部设有出水口；

电极组件，包括多块极板，多块所述极板由上向下插接入所述电解除磷箱体内，多块所述极板依次平行间隔设置；

超声波组件，包括壳体和位于所述壳体内的多个超声振子；

其中，

所述壳体设于所述电解除磷箱体内，位于多块所述极板的一侧或两侧，与所述极板平行；所述超声波组件的发射面积大于或等于所述极板的侧面面积；

所述电解除磷箱体上部设有均布机构，进水口的水流经所述均布机构均布分散流经所述电解除磷箱体内每块所述极板周围的区域。

在本申请的一种实施例中，所述均布机构包括设于所述电解除磷箱体上部一侧的均质腔；

所述进水口设置于所述均质腔上；

所述均质腔经多个布水孔与所述电解除磷箱体连通，多个所述布水孔与多块所述极板间隔设置。

在本申请的一种实施例中，所述电极组件还包括：

与所述极板数量相等的绝缘把手，所述绝缘把手下侧设有与所述极板上端适配的插接槽；

铜排，设置于所述插接槽内，与所述极板接触导电；

防水插头，设置于所述绝缘把手一端，与所述铜排经导电线连接。

在本申请的一种实施例中，所述绝缘把手下部设有第一限位部，所述电解除磷箱体上部设有适配的第二限位部，所述绝缘把手经所述第一限位部与所述第二限位部配合可拆卸限位安装于所述电解除磷箱体上。

在本申请的一种实施例中，所述电极组件至少具有以下特征之一：

所述极板包括2-6块；

相邻所述极板之间的间距为20-30mm；

所述极板的厚度为4-6mm，宽度为170-200mm，高度为600-700mm。

在本申请的一种实施例中，还包括0-200V的直流电源，所述直流电源的正负极通过继电器切换，切换时间为10-30s。

在本申请的一种实施例中，所述超声振子的工作频率为28KHz-36KHz；

和/或，所述超声振子的启停时间间隔为：工作1-5min，关停30-60min。

在本申请的一种实施例中，所述超声波组件还包括由所述壳体向上延伸设置的电源引出弯管；

所述电源引出弯管上部向下弯曲，连通壳体内部，供电源线穿过连接外部电源和壳体内部的所述超声振子。

在本申请的一种实施例中，所述电解除磷箱体内下部设有斜板，所述出水口位于所述斜板下端上侧。

一种污水处理系统，包括以上任一项所述的电解除磷装置；

还包括依次设置的缺氧池、好氧池和沉淀池/滤池；

所述电解除磷装置的出水口连接至所述好氧池或所述缺氧池与好氧池之间，所述电解除磷装置的进水口经水泵与所述沉淀池或滤池连接，将所述沉淀池的上清液或所述滤池的滤清液泵往所述电解除磷装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的电解除磷装置，在多块极板的侧面设置超声波组件，超声波发射面积完全覆盖极板，可通过超声波有效去除极板上的附着物和钝化物，防止极板钝化，同时超声波的低频振动可有效避免电解释放出的铁离子在水中不被钝化物捕获，提高铁离子的利用率，保证后续除磷效果持续且稳定；采用上进下出的方式，水流由上部的进水口进入，由下部的出水口排出，且保证水流均布分散流经每块极板周围，使电解出的铁离子均匀分散至水体中，避免铁离子在极板之间堆积，形成浓度差极化，影响除磷反应的稳定进行；该装置通过电解除磷箱体将各组件进行集成装配，结构紧凑，体积小，且便于安装维护，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本发明中电解除磷装置的立体结构示意图。

图2为本发明中电解除磷装置的剖示结构示意图。

图3为本发明中电解除磷装置的俯视结构示意图。

图4为本发明中电极组件的结构示意图。

图5为本发明中超声波组件的立体结构示意图。

图6为本发明中超声波组件的剖示结构示意图。

图7为本发明中污水处理系统的结构示意图。

附图标记：

1、电解除磷箱体；11、进水口；12、出水口；13、均质腔；131、布水孔；14、第二限位部；15、斜板；

2、电极组件；21、极板；22、绝缘把手；221、插接槽；23、铜排；24、防水插头；25、导电线；26、第一限位部；

3、超声波组件；31、壳体；32、超声振子；33、电源引出弯管。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据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。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种电解除磷装置，包括电解除磷箱体1，安装于电解除磷箱体1的电极组件2和超声波组件3。

电解除磷箱体1，上部趟口；其上设有进水口11和出水口12。该进水口11位于电解除磷箱体1的上部，出水口12位于下部，水流由上进下出流经该电解除磷箱体1进行电解除磷处理。

电极组件2，包括多块极板21。多块极板21由上部趟口处向下插接入电解除磷箱体1内，多块极板21依次平行间隔设置，下部悬空。

超声波组件3，包括密封的壳体31和位于壳体31内的多个超声振子32。

其中，超声波组件3的壳体31设置在电解除磷箱体1内，位于多块极板21的一侧或这两侧（即包括1个或2个超声波组件3）。壳体31设置位置与极板21平行，其内的超声振子32均匀分布，使超声波组件3的超声波发射面积大于或等于极板21的侧面面积，即超声振子32发射的超声波完全覆盖极板21所在区域。优选，壳体31采用316L不锈钢材质制成，或钛合金材料制成。

电解除磷箱体1上部还设有一均布机构，该均布机构使进水口11的水流均匀分散进入电解除磷箱体1内，均匀流经每块极板21周围的区域。即水流经均布机构分散，由上部进入均匀流经所有极板21周围的空间。

综上，该电解除磷装置在多块极板21的侧面设置超声波组件3，超声波发射面积完全覆盖极板21，可通过超声波有效去除极板上的附着物和钝化物，防止极板21钝化，同时超声波的低频振动可有效避免电解释放出的铁离子在水中不被钝化物捕获，提高铁离子的利用率，保证除磷效果持续且稳定；采用上进下出的方式，水流由上部的进水口11进入，由下部的出水口12排出，且保证水流均布分散流经每块极板21周围，使电解出的铁离子均匀分散至水体中，避免铁离子在极板21之间堆积，形成浓度差极化，影响除磷反应的稳定进行；该装置通过电解除磷箱体1将各组件进行集成装配，结构紧凑，体积小，且便于安装维护，实用性强。

如图1所示，在一种实施方式中，均布机构具体包括一开口的均质腔13，该均质腔13设置在电解除磷箱体1上部的一侧；进水口11设置在该均质腔13上，该均质腔13经多个布水孔131与电解除磷箱体1连通。多个布水孔131水平设置，且与多块极板21依次间隔设置。即任意极板21两侧均紧邻设有至少一个布水孔131，以保证水流分散流经所有极板21分隔的每个区域空间。设置均质腔13和布水孔131，可对进入的水流进行稳定流和均布处理，避免进水口11的水流直接进入对极板21造成冲击，提高电解除磷箱体1内水流的稳定性，保证电解除磷效果。均质腔13在稳流的同时，可一定程度排出水流中的空气气泡，减少气泡对电解除磷过程中电压的影响（气泡易造成电压无规律波动），使设备电压控制更加稳定。

如图1至图4所示，电极组件2还包括绝缘把手22、铜排23、防水插头24等。

绝缘把手22的数量与极板21相等，每个极板21设有一个绝缘把手22。具体地，绝缘把手22可由塑料注塑而成，上部具有防滑抓握部，下部设有插接槽221，该插接槽221与极板21的上端适配，供极板21插接安装。

铜排23设置在插接槽221内壁上，当极板21与绝缘把手22插接安装时，铜排23与极板21可接触导电。

防水插头24设置于绝缘把手22的一端侧上，与铜排23经导电线25连接。该防水插头24用于与外界电源连接，连接时电源通路依次为：电源-防水插头24-导电线25-铜排23-极板21。

设置插接槽221、铜排23等结构，方便极板21的安装更换操作，不用每次更换极板21时频繁的将导电线接至极板21上，极大地简化了安装操作，且使用更加安全。

进一步地，如图1和图4所示，绝缘把手22下部两侧设有第一限位部26，电解除磷箱体1上部趟口边缘设有与第一限位部26适配的第二限位部14。绝缘把手22经第一限位部26与第二限位部14配合可拆卸限位安装于电解除磷箱体1的趟口处。第一限位部26和第二限位部14可为适配的卡齿和卡槽结构。设置第一限位部26和第二限位部14，方便快速对极板21进行定位安装，使得日常维护操作更加简单便捷。

优选极板21包括2-6块，如极板包括2、4或6块。当极板21数量大于2块时，最左侧和最右侧的极板21为电极板，中间的为反应极板。

优选，相邻极板21之间的间距设置为20-30mm。

优选，极板21的厚度控制为4-6mm，宽度为170-200mm，高度为600-700mm。

在一种实时方式中，该电解除磷装置还包括电压为0-200V的直流电源，该直流电源的正负极通过继电器切换，切换时间为10-30s，即10-30s切换一次电流的正负极方向。

进一步地，优选控制电压在90-200V范围内，相邻极板21之间的间距设置为25-30mm。可更好的避免极板21间浓度差极化阻碍各离子的扩散及转移性能，保证除磷效果。

超声波组件3中超声振子32的工作频率控制在28KHz-36KHz之间。超声振子32的启停时间间隔控制为：工作1-5min，关停30-60min；即运行时，发射超声波1-5min，关停30-60min；例如发射超声波3min关停30min，然后再发射超声波3min，再关停，依次循环。超声振子32通过间断发射超声波以进行极板21钝化物的去除，同时避免铁离子被脱落的钝化物捕获。

如图2、图5和图6所示，超声波组件3还设有电源引出弯管33，该电源引出弯管33由壳体31向上延伸设置，下部与壳体31密封连接，上部向下弯曲，与壳体31内部连通，用于供电源线穿过连接外部电源和壳体31内部的超声振子32。设置电源引出弯管33能有效避免雨水进入壳体31内，提高安全性能，使超声波组件3的安装使用适应室外电解除磷装置的安装。

如图2所示，电解除磷箱体1内下部设有斜板15，出水口12位于斜板15下端上侧。设置斜板15与出水口12配合，有效防止杂质在电解除磷箱体1内堆积，保证电解除磷高效、连续进行。

在另一种实施例中，如图7所示，本申请还提供了一种污水处理系统，该污水处理系统包括上述的电解除磷装置；还包括依次设置的缺氧池、好氧池和沉淀池；或者依次设置缺氧池、好氧池和滤池。

其中，上述的电解除磷装置设置在好氧池内或缺氧池与好氧池之间，如设置在缺氧池的出口处或设置在好氧池的入口处，使电解除磷装置的出水口12连接至好氧池或者缺氧池与好氧池之间，电解除磷装置排出的水流顺次进入好氧池内进行曝气混合。电解除磷装置的进水口11经水泵与沉淀池或滤池连接，用于将沉淀池的上清液或者滤池的滤清液泵往电解除磷装置的作为电解介质。当从沉淀池取水时，优选水泵的取水口位于所述沉淀池液面下方200-300mm深度处。

该污水处理系统的电解除磷装置通过水泵抽取沉淀池的上清液或滤池的滤清液（该上清液或滤清液含磷量＜0.5mg/L，悬浮物SS＜20mg/L），形成内循环水流作为电解反应介质，电解出的铁离子充分混合至水流中，避免铁离子被钝化物捕获或随污染物堆积，铁离子利用率高；电解除磷装置设置在好氧池或缺氧池与好氧池之间，其出水口排出的铁离子及水流进入好氧池中，在好氧池中经曝气搅拌混合使铁离子与硫酸根充分反应生成硫酸铁或氢氧化铁沉淀，实现更好的除磷效果。

综上，该系统的电解反应在独立空间进行，以清水作为介质，电解出的铁离子随水流进入好氧池进行除磷反应，其电解反应不受曝气和污泥影响，铁离子释放稳定、利用率高，除磷反应充分高效。运行时可将8mg/L及以内的总磷处理至0.5mg/L以下。

Claims (10)

1.一种电解除磷装置，其特征在于，包括：

电解除磷箱体（1），其上部设有进水口（11），下部设有出水口（12）；

电极组件（2），包括多块极板（21），多块所述极板（21）由上向下插接入所述电解除磷箱体（1）内，多块所述极板（21）依次平行间隔设置；

超声波组件（3），包括壳体（31）和位于所述壳体（31）内的多个超声振子（32）；

其中，

所述壳体（31）设于所述电解除磷箱体（1）内，位于多块所述极板（21）的一侧或两侧，与所述极板（21）平行；所述超声波组件（3）的发射面积大于或等于所述极板（21）的侧面面积；

所述电解除磷箱体（1）上部设有均布机构，进水口（11）的水流经所述均布机构均布分散流经所述电解除磷箱体（1）内每块所述极板（21）周围的区域。

2.根据权利要求1所述的电解除磷装置，其特征在于，所述均布机构包括设于所述电解除磷箱体（1）上部一侧的均质腔（13）；

所述进水口（11）设置于所述均质腔（13）上；

所述均质腔（13）经多个布水孔（131）与所述电解除磷箱体（1）连通，多个所述布水孔（131）与多块所述极板（21）间隔设置。

3.根据权利要求1所述的电解除磷装置，其特征在于，所述电极组件（2）还包括：

与所述极板（21）数量相等的绝缘把手（22），所述绝缘把手（22）下侧设有与所述极板（21）上端适配的插接槽（221）；

铜排（23），设置于所述插接槽（221）内，与所述极板（21）接触导电；

防水插头（24），设置于所述绝缘把手（22）一端，与所述铜排（23）经导电线（25）连接。

4.根据权利要求3所述的电解除磷装置，其特征在于，所述绝缘把手（22）下部设有第一限位部（26），所述电解除磷箱体（1）上部设有适配的第二限位部（14），所述绝缘把手（22）经所述第一限位部（26）与所述第二限位部（14）配合可拆卸限位安装于所述电解除磷箱体（1）上。

5.根据权利要求1所述的电解除磷装置，其特征在于，所述电极组件（2）至少具有以下特征之一：

所述极板（21）包括2-6块；

相邻所述极板（21）之间的间距为20-30mm；

所述极板（21）的厚度为4-6mm，宽度为170-200mm，高度为600-700mm。

6.根据权利要求1或5所述的电解除磷装置，其特征在于，还包括0-200V的直流电源，所述直流电源的正负极通过继电器切换，切换时间为10-30s。

7.根据权利要求1所述的电解除磷装置，其特征在于，所述超声振子（32）的工作频率为28KHz-36KHz；

和/或，所述超声振子（32）的启停时间间隔为：工作1-5min，关停30-60min。

8.根据权利要求1或7所述的电解除磷装置，其特征在于，所述超声波组件（3）还包括由所述壳体（31）向上延伸设置的电源引出弯管（33）；

所述电源引出弯管（33）上部向下弯曲，连通壳体（31）内部，供电源线穿过连接外部电源和壳体（31）内部的所述超声振子（32）。

9.根据权利要求1所述的电解除磷装置，其特征在于，所述电解除磷箱体（1）内下部设有斜板（15），所述出水口（12）位于所述斜板（15）下端上侧。

10.一种污水处理系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的电解除磷装置；

还包括依次设置的缺氧池、好氧池和沉淀池/滤池；

所述电解除磷装置的出水口（12）连接至所述好氧池或所述缺氧池与好氧池之间，所述电解除磷装置的进水口（11）经水泵与所述沉淀池或滤池连接，将所述沉淀池的上清液或所述滤池的滤清液泵往所述电解除磷装置。