一種高濃度懸浮物電絮凝與絮體分離沉淀一體化處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水資源保護(hù)與水環(huán)境治理領(lǐng)域，具體是一種高濃度懸浮物電絮凝與絮 體分離沉淀一體化處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 懸浮物是指粒徑小于62μπι的水體細(xì)顆粒，主要由泥沙、粘土、原生動(dòng)物、藻類、細(xì) 菌、病毒、以及高分子有機(jī)物等組成，隨著水體輸移形成絮體而沉降。水體懸浮物與水資源、 水環(huán)境和水生態(tài)密切相關(guān)。懸浮物濃度的增加導(dǎo)致水體物理、化學(xué)和生物特性呈現(xiàn)一系列 變化，較為常見的不利影響包括水體景觀美感下降、水處理費(fèi)用增加、漁業(yè)資源下降和水生 態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化等。我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)未對(duì)懸浮物濃度進(jìn)行限制， 但《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996)-級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，各類污廢水懸浮物濃度不得高于 100mg/L。國民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中，各類砂石骨料加工、石材加工、礦產(chǎn)開采、精選沖洗等產(chǎn)生的廢 水懸浮物濃度通常高達(dá)數(shù)千甚至數(shù)萬毫克每升，未保護(hù)水生態(tài)環(huán)境，將高濃度懸浮物凈化 至達(dá)標(biāo)排放十分重要。
[0003] 針對(duì)高濃度懸浮物，常用的處理方法為自然沉淀法和混凝沉淀法。高濃度懸浮物 廢水通常產(chǎn)生于進(jìn)行各類采礦與選礦的偏遠(yuǎn)山區(qū)，配套建設(shè)的平流沉淀池或輻流式沉淀池 均需面積較大的平坦開闊地，選址異常困難。自然沉淀時(shí)間一般較長、效果較差，為加快絮 凝沉淀，大量絮凝劑如PAC和PAM等通過配水加藥進(jìn)入沉淀池，在提高懸浮物處理效率的同 時(shí)，產(chǎn)生了大量含水率較高的泥渣，增加了后期泥渣處理量與處理費(fèi)用。
[0004] 電絮凝是利用可溶性金屬陽極在電解過程中產(chǎn)生的金屬氫氧化物絮凝去除水中 污染物質(zhì)的水處理工藝。該技術(shù)能有效去除水中膠體和懸浮物類污染物質(zhì)。研究表明，電絮 凝可使屠宰廢水和電鍍廢水的懸浮物濃度從2390mg/L和2737mg/L分別降至31mg/L和57mg/ L。與傳統(tǒng)自然沉淀與混凝沉淀相比，電絮凝具有無藥劑投入和二次污染、泥水分離效果好、 泥渣含水率低、占地面積小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。目前電絮凝技術(shù)在處理低于 3000mg/L的懸浮物方面效率極高，但應(yīng)用于高濃度懸浮物處理的報(bào)道較少。
[0005] 本申請(qǐng)的發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有電絮凝處理裝置存在一些不 足:廢水在電極間的停留時(shí)間短，懸浮物與陽極電解產(chǎn)生的活性物質(zhì)接觸不充分;廢水大多 在單組電極間絮凝，處理量小，多組電極聯(lián)用后的多重絮凝凈化考慮不夠;電絮凝反應(yīng)區(qū)中 的高濃度懸浮物及其絮體易淤積，電極易鈍化和老化，電極保護(hù)較為欠缺；電絮凝、絮體分 離與沉淀多在單獨(dú)裝置中進(jìn)行，流程繁瑣，空間利用率不高；電絮凝數(shù)字化管理水平低，不 能實(shí)時(shí)根據(jù)進(jìn)水流量和懸浮物處理效果操控絮凝過程。因此，如何優(yōu)化設(shè)計(jì)電絮凝裝置，緩 解電極鈍化老化、抑制懸浮物及其絮體在電解反應(yīng)區(qū)中的淤積、整合絮凝、分離與沉淀流 程、數(shù)字化管理絮凝過程，將是解決高濃度懸浮物處理難題的新思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種高濃度懸浮物電絮凝與絮體分離沉淀一體化處理裝置，不必投放 絮凝藥劑，無需經(jīng)常更換電極，不用單獨(dú)設(shè)置分離與沉淀設(shè)施;主要依靠電解陽極獲得絮凝 劑、串聯(lián)多組電極和多重絮凝提升凈化效果、水力攪動(dòng)防堵減淤并保護(hù)電極，絮凝、絮體分 離與沉淀一體化設(shè)計(jì)提高裝置空間利用效率，實(shí)施電絮凝過程的數(shù)字化管理。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種高濃度懸浮物電絮凝與絮體分離沉淀一體化處理裝置，包括絮凝凈化器及與 絮凝凈化器連接的控制器，所述絮凝凈化器是上部呈圓柱體、下部呈圓錐體的錐筒狀容器， 絮凝凈化器內(nèi)設(shè)有位于圓柱體區(qū)域的絮凝反應(yīng)區(qū)、絮體分離區(qū)以及位于圓錐體區(qū)域的絮體 沉淀區(qū)，其中絮凝反應(yīng)區(qū)上下分別設(shè)有水體引流槽和固定在水體引流槽之間的多組串聯(lián)電 極片，水體引流槽以及電極片之間形成一個(gè)上下相對(duì)兩側(cè)分別設(shè)有開口的腔體，引導(dǎo)水體 按序流經(jīng)各組電極片，進(jìn)行多重絮凝;絮凝反應(yīng)區(qū)上部設(shè)有空氣壓縮機(jī)和進(jìn)水管，高濃度懸 浮物廢水通過進(jìn)水管進(jìn)入絮凝反應(yīng)區(qū)底部，絮凝反應(yīng)區(qū)內(nèi)底部水體引流槽的進(jìn)水側(cè)安裝有 與氣壓縮機(jī)連接的曝氣頭，高濃度懸浮物廢水經(jīng)多重電絮凝后流入絮凝反應(yīng)區(qū)外部兩側(cè)的 絮體導(dǎo)流槽，然后進(jìn)入絮凝反應(yīng)區(qū)底部的絮體沉淀區(qū)，控制器用于控制進(jìn)水流量和電解電 極的工作參數(shù)。
[0009] 進(jìn)一步的，水體引流槽為一上端開口、內(nèi)部中空的長方體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)水體引流槽以 開口相對(duì)的方式分別設(shè)在絮凝反應(yīng)區(qū)的頂部和底部，位于底部的水體引流槽的一個(gè)側(cè)面設(shè) 有開口，位于頂部水體引流槽的相對(duì)的側(cè)面設(shè)有開口，在上下水體引流槽之間插入多組電 極片后，水體引流槽以及電極片之間形成所述上下相對(duì)兩側(cè)分別設(shè)有開口的腔體。
[0010] 進(jìn)一步的，高濃度懸浮物廢水在水栗或自重力流動(dòng)條件下，通過設(shè)置在絮凝反應(yīng) 區(qū)上部的進(jìn)水管，進(jìn)入絮凝反應(yīng)區(qū)底部。
[0011] 進(jìn)一步的，電極片中的陽極采用鋁板或鐵板，陰極采用不銹鋼，通過電解陽極產(chǎn)生 活性物質(zhì)，與水體中懸浮物結(jié)合，形成顆粒狀絮體。
[0012] 進(jìn)一步的，絮凝反應(yīng)區(qū)的上方兩側(cè)設(shè)有齒形溢流堰，絮凝反應(yīng)區(qū)形成的顆粒狀絮 體經(jīng)齒形溢流堰進(jìn)入設(shè)置在絮凝反應(yīng)區(qū)外側(cè)的絮體導(dǎo)流槽。
[0013] 進(jìn)一步的，絮凝導(dǎo)流槽的外側(cè)設(shè)有降速折板，絮體流經(jīng)降速折板后，大顆粒絮體進(jìn) 入絮凝反應(yīng)區(qū)底部的絮體沉淀區(qū)，小顆粒絮體流入絮體分離區(qū)。
[0014] 進(jìn)一步的，絮體沉淀區(qū)底部設(shè)有排泥閥，可定期通過重力排放泥渣。
[0015] 進(jìn)一步的，絮體沉淀區(qū)上部設(shè)有沖洗管路，管路上開有朝向底部的小孔，利用進(jìn)水 沖洗絮體沉淀區(qū)，排出難以自然清除的泥渣。
[0016] 進(jìn)一步的，絮體分離區(qū)的外部兩側(cè)設(shè)有出水管，小顆粒絮體沉降分離后的上清液 通過出水管外排。
[0017] 進(jìn)一步的，所述控制器設(shè)有與空氣壓縮機(jī)連接的曝氣開關(guān)、與水栗連接的進(jìn)水開 關(guān)和流量調(diào)節(jié)器、與電極片連接的電解開關(guān)、電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器，曝氣開關(guān)用于管理 空氣壓縮機(jī)的啟閉，進(jìn)水開關(guān)和流量調(diào)節(jié)器分別用于水栗啟閉管理及進(jìn)水流量調(diào)控，電解 開關(guān)用于電解工作的啟閉管理，電壓調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器分別用于電極工作電壓與電流強(qiáng) 度的調(diào)控。
[0018] 由于采用了上述方案，本發(fā)明突出的技術(shù)創(chuàng)新和顯著進(jìn)步為：
[0019] (1)整合高濃度懸浮物處理中的絮凝、絮體分離與沉淀等過程，形成結(jié)構(gòu)緊湊，流 程連續(xù)的一體化處理裝置，同一裝置具備多重功能，小巧靈活，裝置空間利用率高。
[0020] (2)設(shè)置水體引流槽，利用流體運(yùn)動(dòng)，在不減少電極板有效電解面積的前提下，實(shí) 現(xiàn)了水體在串聯(lián)電極板之間的有序流動(dòng)，延長了高濃度懸浮物與電解陽極產(chǎn)生的活性物質(zhì) 之間的接觸時(shí)間，確保了高濃度懸浮物處理效果。
[0021] (3)每組電極板底部的中間位置，設(shè)置了曝氣頭，利用空氣攪動(dòng)水體，破壞與沖洗 電極表面附著的污垢，與此同時(shí)，避免高濃度懸浮物在電極底部淤積。
[0022] (4)設(shè)置了絮體引流槽，改善了顆粒絮體的固液分離效果，延長了絮體在絮凝凈化 器中的沉淀時(shí)間，有益于提高處理效率。
[0023] (5)絮凝沉降區(qū)上部設(shè)置了沖洗管路，利用進(jìn)水沖洗絮體沉淀區(qū)，排出難以自然清 除的泥渣。
[0024] (6)控制柜系統(tǒng)考慮了空氣壓縮機(jī)、水栗和電解等調(diào)控，設(shè)有空氣壓縮機(jī)控制單 元、水栗控制單元、電解控制單元等，能夠數(shù)字化實(shí)時(shí)調(diào)控進(jìn)水流量與電解工作參數(shù)，提高 了裝置的可操作性。
【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中絮凝凈化器的橫向剖面圖；
[0026] 圖2是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例中絮凝凈化器的縱向剖面圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明中水體引流槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4是本發(fā)明中控制器的布置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖中：1一絮凝凈化器，2-腳輪，3-絮凝反應(yīng)區(qū)，4一絮體分離區(qū)，5-絮體沉淀區(qū)， 6-曝氣管，7-水體引流槽，8-齒形溢流堰，9 一空氣壓縮機(jī)，10-進(jìn)水管，11 一絮體導(dǎo)流 槽，12-降速折板，13-井字架，14 一流量調(diào)節(jié)器，15-陽極，16-陰極，17-曝氣頭，18-排 泥閥，19一沖洗管路，20-小孔，21-出水管，22-進(jìn)水開關(guān)，23-曝氣開關(guān)，24-電解開關(guān)， 25-電壓調(diào)節(jié)器，26-電流調(diào)節(jié)器，71 -開口。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對(duì)本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0031] 請(qǐng)參考圖1及圖2,本發(fā)明高濃度懸浮物電絮凝與絮體分離沉淀一體化處理裝置包 括絮凝凈化器1及與絮凝凈化器1電連接的控制器，所述絮凝凈化器1是上部呈圓柱體、下部 呈圓錐體的錐筒狀容器，該容器可采用防腐防撞的不銹鋼材質(zhì)制成，底部設(shè)有四個(gè)腳輪2， 便于移動(dòng)與搬運(yùn)。絮凝凈化器1內(nèi)設(shè)有絮凝反應(yīng)區(qū)3、絮體分離區(qū)4、絮體沉淀區(qū)5。絮凝反應(yīng) 區(qū)內(nèi)設(shè)有電極、曝氣管6、水體引流槽7和齒形溢流堰8,絮凝反應(yīng)區(qū)3上部設(shè)有空氣壓縮機(jī)9 和進(jìn)水管10,絮凝反應(yīng)區(qū)3外部兩側(cè)設(shè)有絮體導(dǎo)流槽11和降速折板12,降速折板12設(shè)在絮體 導(dǎo)流槽11下部，為一向下傾斜設(shè)置的板狀結(jié)構(gòu);控制器通過電線與絮凝凈化器相連，控制進(jìn) 水流量和電解電極工作參數(shù)。
[0032] 在無自然重力流條件時(shí)，利用水栗將絮凝凈化器1外的高濃度懸浮物廢水經(jīng)進(jìn)水 管10連續(xù)抽入絮凝反應(yīng)區(qū)3底部。絮凝反應(yīng)區(qū)3通過其底部的不銹鋼井字架13固定在絮凝凈 化器1上部的圓柱體區(qū)域內(nèi)。絮凝反應(yīng)區(qū)3由高密度聚氯乙烯材質(zhì)制成，做防水密封處理，確 保絮凝前后的懸浮物廢水不相互摻混。水栗的流量通過控制器的流量調(diào)節(jié)器14進(jìn)行調(diào)控。
[0033] 絮凝反應(yīng)區(qū)3內(nèi)串聯(lián)安裝有多組電極，陽極15-般采用普通鋁板，陰極16為不銹鋼 等材質(zhì)。電解過程中，陽極15不斷消耗并釋放出Al3+，陰極16電解水生成0H-，二者之間形成 具有絮凝作用的ai(oh)3,快速絮凝水體中的高濃度懸浮物顆粒。出于節(jié)能和確保電絮凝效 率考慮，每對(duì)陽極15與陰極16的間距不大于2cm，懸浮物在電