電絮凝廢水處理模擬演示系統及方法
【專利摘要】本發明公開一種電絮凝廢水處理模擬演示系統及方法，包括依次連接設置的原水調節池、提升泵、第一PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二PH調節池、混凝池及斜板沉淀池；廢水于原水調節池內經提升泵將廢水輸送到第一PH調節池內，經調節PH值后再輸送至電絮凝池內，經絮凝沉淀后分離出來的廢液被輸送至曝氣池內，進行活性污泥法處理；而后經第二PH調節池內氫氧化鈉的中和作用、混凝池內混凝吸附沉淀作用、斜板沉淀池內絮凝沉淀后，斜板沉淀池的出水端輸出達標凈化水；其很好地模擬演示真實廢水處理過程，運行可靠，能夠獲得準確的電絮凝廢水處理規律，尤其適用于教學、科研等方面，也具有很好的實踐價值和科研價值，值得推廣應用。
【專利說明】
電絮凝廢水處理模擬演示系統及方法
技術領域
[0001]本發明涉及于環境工程實驗領域技術，尤其是指一種電絮凝廢水處理模擬演示系統及方法。
【背景技術】
[0002]金屬礦冶煉、電解、電鍍、化工等工業每年都要排放大量含有重金屬離子的廢水，這些廢水毒性大，通過食物鏈直接危害人類的身體健康，因此，必須采取措施進行治理；目前，電絮凝法是處理重金屬廢水的常用方法之一，在教學及科研上也常常會對電絮凝法去除廢水中重金屬進行試驗研究，但是，其更多的是按教材逐步試驗、分析，少見能夠模擬廢水全程處理過程的演示系統，因此，其試驗效果受到局限，直觀性欠佳，不利于學生或科研人員對研究創新能力與工程設計能力的培養。
[0003]因此，需要研究出新的技術方案來解決上述問題。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，其主要目的是提供一種電絮凝廢水處理模擬演示系統及方法，其運行穩定可靠，能夠獲得準確的電絮凝廢水處理凈化規律，尤其適用于教學、科研等方面，也具有很好的實踐價值和科研價值，值得推廣應用。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案:
一種電絮凝廢水處理模擬演示系統，包括有依次連接設置的原水調節池、提升栗、第一PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池；
其中，所述原水調節池具有原水進水端和原水出水端;所述第一 PH調節池具有第一進水端、第一出水端，其第一進水端所在位置高于第一出水端;所述電絮凝池具有第二進水端、第二出水端及第一排泥端，其第二進水端所在位置低于第二出水端，所述第一排泥端位于電絮凝池底部;所述曝氣池具有第三進水端、第三出水端，所述曝氣池內設置有曝氣裝置;所述第二PH調節池具有第四進水端、第四出水端，其第四進水端所在位置高于第四出水端;所述混凝池具有第五進水端、第五出水端及第二排泥端;所述斜板沉淀池具有第六進水端、第六出水端及第三排泥端；
所述第一出水端與第二進水端之間、所述第二出水端與第三進水端之間、所述第三出水端與第四進水端之間、所述第四出水端與第五進水端之間、所述第五出水端與第六進水端之間分別通過相應水管連接;前述提升栗連接于第一出水端與第二進水端之間的水管上;所述第一排泥端經排泥管連通至斜板沉淀池內下部，所述第二排泥端、第三排泥端匯合連接至總排泥端;所述第一進水端為原始廢水進入端，所述第六出水端為達標凈化水輸出端。
[0006]作為一種優選方案，所述原水調節池、第一PH調節池、第二 PH調節池內其一、其二或全部亦設置有曝氣裝置。
[0007]作為一種優選方案，所述第二PH調節池、混凝池之間設置有加壓栗，該加壓栗連接于第四出水端與第五進水端之間的水管上。
[0008]作為一種優選方案，所述電絮凝池為雙層式絮凝池，其上層為回轉式隔板絮凝池，其下層為往復式隔板絮凝池，前述電絮凝池的第二進水端為往復式隔板絮凝池的進水端，前述電絮凝池的第二出水端為回轉式隔板絮凝池的出水端，往復式隔板絮凝池的出水端連通至回轉式隔板絮凝池的進水端;前述第一排泥端設置于電絮凝池底部。
[0009]作為一種優選方案，所述第六出水端連接有穿孔集水管，該穿孔集水管設置于斜板沉淀池頂部;所述第三排泥端連接有穿孔排泥管，該穿孔排泥管設置于斜板沉淀池底部。
[0010]作為一種優選方案，所述原水調節池、第一PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池均設計為透明可視結構。
[0011]作為一種優選方案，所述斜板沉淀池內底部為斜板，其斜板與水平面的夾角為60度。
[0012]一種電絮凝廢水處理模擬方法，其基于前述電絮凝廢水處理模擬演示系統，包括有如下處理步驟:
(1)將廢水通過管道輸送至原水調節池內，廢水在原水調節池內進行均衡調節，于原水調節池內進行曝氣處理以去除部分COD，為后續處理減輕壓力；
(2)利用提升栗將原水調節池內廢水輸送到高處的第一PH調節池內，向第一PH調節池內添加雙氧水、硫酸，以調節廢水的PH值；
(3)經調節PH值后的廢水自第一PH調節池的第一出水端輸送至電絮凝池內，其電絮凝池設計為雙層式絮凝池，其上層為回轉式隔板絮凝池，其下層為往復式隔板絮凝池，廢水自下而上依次流經往復式隔板絮凝池的進水端、往復式隔板絮凝池內部、往復式隔板絮凝池的出水端、回轉式隔板絮凝池的進水端、回轉式隔板絮凝池內部、回轉式隔板絮凝池的出水端；電絮凝池內，在直流電的作用下，廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離，同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉；
(4)經絮凝沉淀而得污泥經電絮凝池底部排出，輸送至斜板沉淀池內下部，經絮凝沉淀后分離出來的上清廢液自電絮凝池頂部排出，并輸送至曝氣池內進行活性污泥法處理;將壓縮空氣不斷輸送至曝氣池內，使空氣中的氧強制溶解到曝氣池內的廢液中，以保持廢液中的溶解氧濃度，同時，壓縮空氣于曝氣池內產生攪拌混合作用；
(5)經曝氣池的第三出水端輸出的混合液被輸送至第二PH調節池內，向第二PH調節池內添加氫氧化鈉、硅藻土，利用氫氧化鈉中和過量的酸，同時氫氧化鈉與硅藻土作用，使硅藻土孔徑顯著增加，增強比表面積；
(6)利用加壓栗將廢液從第二PH調節池的第四出水端輸送至混凝池內，向混凝池內投加混凝劑、助凝劑，將廢液中難以沉淀的顆粒相互聚合形成膠體，再與廢液中雜質結合形成更大絮凝體以吸附細菌和溶解性物質；
(7)廢水自混凝池的第五出水端輸送至斜板沉淀池內，向斜板沉淀池內添加絮凝劑，經絮凝沉淀后，斜板沉淀池的第六出水端輸出達標凈化水，斜板沉淀池的第三排泥端及混凝池的第二排泥端將污泥一同自總排泥端排放(例如，外運進行污泥處理，事實上，由于模擬演示每次處理的量較小，其最終的污泥也可自下水道直接排放)。
[0013]本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體而言，由上述技術方案可知，其主要是通過電絮凝廢水處理模擬演示系統中依次連接設置的原水調節池、提升栗、第一 PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池，實現對真實廢水的電絮凝廢水處理過程模擬，其運行穩定可靠，能夠獲得準確的電絮凝廢水處理凈化規律，尤其適用于教學、科研等方面，也具有很好的實踐價值和科研價值，值得推廣應用。
[0014]為更清楚地闡述本發明的結構特征和功效，下面結合附圖與具體實施例來對本發明進行詳細說明。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明之實施例的大致連接結構框圖；
圖2是利用本實施例的電絮凝廢水處理模擬演示系統的多次模擬試驗所獲取的“電流強度與銅離子去除率關系曲線示意圖”。
【具體實施方式】
[0016]請參照圖1所示，其顯示出了本發明之實施例的具體結構;該電絮凝廢水處理模擬演示系統，包括有依次連接設置的原水調節池、提升栗、第一 PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池;為了使得模擬演示過程更為直觀，通常可以選擇將前述原水調節池、第一 PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池均設計為透明可視結構，即其壁體為透明材質制成等。
[0017]其中，所述原水調節池具有原水進水端和原水出水端;所述第一PH調節池具有第一進水端、第一出水端，其第一進水端所在位置高于第一出水端;所述電絮凝池具有第二進水端、第二出水端及第一排泥端，其第二進水端所在位置低于第二出水端，所述第一排泥端位于電絮凝池底部;所述曝氣池具有第三進水端、第三出水端，所述曝氣池內設置有曝氣裝置;所述第二PH調節池具有第四進水端、第四出水端，其第四進水端所在位置高于第四出水端;所述混凝池具有第五進水端、第五出水端及第二排泥端;所述斜板沉淀池具有第六進水端、第六出水端及第三排泥端；
所述第一出水端與第二進水端之間、所述第二出水端與第三進水端之間、所述第三出水端與第四進水端之間、所述第四出水端與第五進水端之間、所述第五出水端與第六進水端之間分別通過相應水管連接;前述提升栗連接于第一出水端與第二進水端之間的水管上;所述第一排泥端經排泥管連通至斜板沉淀池內下部，所述第二排泥端、第三排泥端匯合連接至總排泥端;所述第一進水端為原始廢水進入端，所述第六出水端為達標凈化水輸出端。
[0018]具體于本實施例中，所述原水調節池、第一PH調節池、第二PH調節池內其一、其二或全部亦設置有曝氣裝置;所述第二 PH調節池、混凝池之間設置有加壓栗，該加壓栗連接于第四出水端與第五進水端之間的水管上;所述電絮凝池為雙層式絮凝池，其上層為回轉式隔板絮凝池，其下層為往復式隔板絮凝池，前述電絮凝池的第二進水端為往復式隔板絮凝池的進水端，前述電絮凝池的第二出水端為回轉式隔板絮凝池的出水端，往復式隔板絮凝池的出水端連通至回轉式隔板絮凝池的進水端;前述第一排泥端設置于電絮凝池底部;所述第六出水端連接有穿孔集水管，該穿孔集水管設置于斜板沉淀池頂部;所述第三排泥端連接有穿孔排泥管，該穿孔排泥管設置于斜板沉淀池底部;所述斜板沉淀池內底部為斜板，其斜板與水平面的夾角為60度。
[0019]接下來，將詳細介紹利用前述電絮凝廢水處理模擬演示系統進行模擬演示的處理步驟:
(1)將廢水(例如:含有鎳、鉻、銅等重金屬及各種不溶性雜質廢水，可以是工業廢水，生活廢水，農業污水等)通過管道輸送至原水調節池內，廢水在原水調節池內進行均衡調節，可以適當調節水量，緩沖生產線排水峰量，為后續污水處理系統提供穩定的運行條件，并考慮到生產線排水所含的污染物濃度因時序不同存在差異，均衡進入后續污水處理系統的污水水質；也可于原水調節池內進行曝氣處理以去除部分C0D，為后續處理減輕壓力；
(2)利用提升栗將原水調節池內廢水輸送到高處的第一PH調節池內，向第一PH調節池內添加雙氧水、硫酸，以調節廢水的PH值;對于廢水PH值的調節，也要考慮到后續斜板沉淀池使用的絮凝劑，絮凝劑對PH值也有適用范圍，過高或過低直接影響斜板沉淀池內絮凝沉淀效果，從而影響出水水質；
(3)經調節PH值后的廢水自第一PH調節池的第一出水端輸送至電絮凝池內，其電絮凝池設計為雙層式絮凝池，其上層為回轉式隔板絮凝池，其下層為往復式隔板絮凝池，廢水自下而上依次流經往復式隔板絮凝池的進水端、往復式隔板絮凝池內部、往復式隔板絮凝池的出水端、回轉式隔板絮凝池的進水端、回轉式隔板絮凝池內部、回轉式隔板絮凝池的出水端；電絮凝池內，在直流電的作用下，廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離，同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉；電絮凝池內的反應原理是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產生Al、Fe等離子，在經一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過程，發展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離；同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉;廢水進行電解絮凝處理時，不僅對膠態雜質及懸浮雜質有凝聚沉淀作用，而且由于陽極的氧化作用和陰極的還原作用，能去除水中多種污染物；
(4)經絮凝沉淀而得污泥經電絮凝池底部排出，輸送至斜板沉淀池內下部，經絮凝沉淀后分離出來的上清廢液自電絮凝池頂部排出，并輸送至曝氣池內進行活性污泥法處理;將壓縮空氣不斷輸送至曝氣池內，使空氣中的氧強制溶解到曝氣池內的廢液中，產生并維持空氣有效的與水接觸，在活性污泥法處理作用不斷消耗氧氣的情況下保持水中一定的溶解氧濃度，同時，在曝氣池內產生足夠的攪拌混合作用，促使水的循環流動，實現活性污泥與廢水的充分接觸混合，也能夠維持混合液具有一定的運動速度，使活性污泥在混合液中始終保持懸浮狀態；
(5)經曝氣池的第三出水端輸出的混合液被輸送至第二PH調節池內，向第二PH調節池內添加氫氧化鈉、硅藻土，利用氫氧化鈉中和過量的酸，同時氫氧化鈉與硅藻土作用，使硅藻土孔徑顯著增加，增強比表面積，吸附性能更強，更利于下一步的混凝；
(6)利用加壓栗(也稱中繼水栗，其是系統中的一個加壓栗，由于系統中流體自身壓力不夠，而增加的一個栗)將廢液從第二PH調節池的第四出水端輸送至混凝池內，向混凝池內投加混凝劑、助凝劑，將廢液中難以沉淀的顆粒相互聚合形成膠體，再與廢液中雜質結合形成更大絮凝體，以吸附細菌和溶解性物質；絮凝體具有強大吸附力，不僅能吸附懸浮物，還能吸附部分細菌和溶解性物質，絮凝體通過吸附，其體積不斷增大而下沉；
(7)廢水自混凝池的第五出水端輸送至斜板沉淀池內，向斜板沉淀池內添加絮凝劑，經絮凝沉淀后，斜板沉淀池的第六出水端輸出達標凈化水，原來廢水中的不溶性雜質、重金屬離子、微生物等已沉淀入污泥中，因此，第六出水端輸出的水是可以達標排放或達標再次使用的;斜板沉淀池的第三排泥端及混凝池的第二排泥端將污泥一同自總排泥端排放。
[0020]本發明專利申請中，通過電絮凝廢水處理模擬演示系統中依次連接設置的原水調節池、提升栗、第一 PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池，實現對真實廢水的電絮凝廢水處理過程模擬，其運行穩定可靠，能夠獲得準確的電絮凝廢水處理凈化規律，如圖2所示，其為利用本實施例的電絮凝廢水處理模擬演示系統的多次模擬試驗所獲取的“電流強度與銅離子去除率關系曲線示意圖”，以了解電流強度與銅離子去除率的關系，當然，這些也與溶液濃度、電解時間有關;同時，
【申請人】也相應獲得一些電絮凝規律曲線函數，例如:
銅離子電絮凝規律曲線函數:Ccu=0.0764x+0.0558y-0.0092z ；
銅離子電絮凝規律曲線函數:Ccr=0.1265x+0.0136y-0.0002z ；
其中，X為電流強度，單位為A，電流強度的取值范圍為1-20A; y為電解時間，單位為min，電解時間的取值范圍為l_60min ； z為初始濃度，單位為mg/L，初始濃度的取值范圍為10-500mg/L。
[0021]本實施例中所述的電絮凝廢水處理模擬演示系統，尤其適用于教學、科研等方面，也具有很好的實踐價值和科研價值，值得推廣應用。
[0022]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明的技術范圍作任何限制，故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種電絮凝廢水處理模擬演示系統，其特征在于:包括有依次連接設置的原水調節池、提升栗、第一 PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池； 其中，所述原水調節池具有原水進水端和原水出水端;所述第一 PH調節池具有第一進水端、第一出水端，其第一進水端所在位置高于第一出水端;所述電絮凝池具有第二進水端、第二出水端及第一排泥端，其第二進水端所在位置低于第二出水端，所述第一排泥端位于電絮凝池底部;所述曝氣池具有第三進水端、第三出水端，所述曝氣池內設置有曝氣裝置;所述第二 PH調節池具有第四進水端、第四出水端，其第四進水端所在位置高于第四出水端;所述混凝池具有第五進水端、第五出水端及第二排泥端;所述斜板沉淀池具有第六進水端、第六出水端及第三排泥端； 所述第一出水端與第二進水端之間、所述第二出水端與第三進水端之間、所述第三出水端與第四進水端之間、所述第四出水端與第五進水端之間、所述第五出水端與第六進水端之間分別通過相應水管連接;前述提升栗連接于第一出水端與第二進水端之間的水管上;所述第一排泥端經排泥管連通至斜板沉淀池內下部，所述第二排泥端、第三排泥端匯合連接至總排泥端;所述第一進水端為原始廢水進入端，所述第六出水端為達標凈化水輸出端。2.根據權利要求1所述的電絮凝廢水處理模擬演示系統，其特征在于:所述原水調節池、第一 PH調節池、第二 PH調節池內其一、其二或全部亦設置有曝氣裝置。3.根據權利要求1所述的電絮凝廢水處理模擬演示系統，其特征在于:所述第二PH調節池、混凝池之間設置有加壓栗，該加壓栗連接于第四出水端與第五進水端之間的水管上。4.根據權利要求1所述的電絮凝廢水處理模擬演示系統，其特征在于:所述電絮凝池為雙層式絮凝池，其上層為回轉式隔板絮凝池，其下層為往復式隔板絮凝池，前述電絮凝池的第二進水端為往復式隔板絮凝池的進水端，前述電絮凝池的第二出水端為回轉式隔板絮凝池的出水端，往復式隔板絮凝池的出水端連通至回轉式隔板絮凝池的進水端;前述第一排泥端設置于電絮凝池底部。5.根據權利要求1所述的電絮凝廢水處理模擬演示系統，其特征在于:所述第六出水端連接有穿孔集水管，該穿孔集水管設置于斜板沉淀池頂部;所述第三排泥端連接有穿孔排泥管，該穿孔排泥管設置于斜板沉淀池底部。6.根據權利要求1所述的電絮凝廢水處理模擬演示系統，其特征在于:所述原水調節池、第一 PH調節池、電絮凝池、曝氣池、第二 PH調節池、混凝池及斜板沉淀池均設計為透明可視結構。7.根據權利要求1所述的電絮凝廢水處理模擬演示系統，其特征在于:所述斜板沉淀池內底部為斜板，其斜板與水平面的夾角為60度。8.—種電絮凝廢水處理模擬方法，其特征在于:其基于權利要求1所述電絮凝廢水處理模擬演示系統，包括有如下處理步驟: (1)將廢水通過管道輸送至原水調節池內，廢水在原水調節池內進行均衡調節，于原水調節池內進行曝氣處理以去除部分COD，為后續處理減輕壓力； (2)利用提升栗將原水調節池內廢水輸送到高處的第一PH調節池內，向第一PH調節池內添加雙氧水、硫酸，以調節廢水的PH值； (3)經調節PH值后的廢水自第一PH調節池的第一出水端輸送至電絮凝池內，其電絮凝池設計為雙層式絮凝池，其上層為回轉式隔板絮凝池，其下層為往復式隔板絮凝池，廢水自下而上依次流經往復式隔板絮凝池的進水端、往復式隔板絮凝池內部、往復式隔板絮凝池的出水端、回轉式隔板絮凝池的進水端、回轉式隔板絮凝池內部、回轉式隔板絮凝池的出水端；電絮凝池內，在直流電的作用下，廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離，同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉； (4)經絮凝沉淀而得污泥經電絮凝池底部排出，輸送至斜板沉淀池內下部，經絮凝沉淀后分離出來的上清廢液自電絮凝池頂部排出，并輸送至曝氣池內進行活性污泥法處理;將壓縮空氣不斷輸送至曝氣池內，使空氣中的氧強制溶解到曝氣池內的廢液中，以保持廢液中的溶解氧濃度，同時，壓縮空氣于曝氣池內產生攪拌混合作用； (5)經曝氣池的第三出水端輸出的混合液被輸送至第二PH調節池內，向第二PH調節池內添加氫氧化鈉、硅藻土，利用氫氧化鈉中和過量的酸，同時氫氧化鈉與硅藻土作用，使硅藻土孔徑顯著增加，增強比表面積； (6)利用加壓栗將廢液從第二PH調節池的第四出水端輸送至混凝池內，向混凝池內投加混凝劑、助凝劑，將廢液中難以沉淀的顆粒相互聚合形成膠體，再與廢液中雜質結合形成更大絮凝體以吸附細菌和溶解性物質； (7)廢水自混凝池的第五出水端輸送至斜板沉淀池內，向斜板沉淀池內添加絮凝劑，經絮凝沉淀后，斜板沉淀池的第六出水端輸出達標凈化水，斜板沉淀池的第三排泥端及混凝池的第二排泥端將污泥一同自總排泥端排放。
【文檔編號】C02F9/14GK105836971SQ201610334804
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】黃衛清, 范洪波, 楊國軍, 徐平如, 譚桂平, 邱永福
【申請人】東莞理工學院