一种废水电化学处理系统的消泡装置和方法与流程

本发明涉及一种废水处理设备，具体涉及一种废水电化学处理系统的消泡装置和方法。

背景技术：

电化学氧化工艺被广泛的应用于废水处理领域，针对难降解的化工废水具有良好的处理效果。但是化工类废水中通常含有一定量的表面活性剂，在电解过程中会产生大量的泡沫，会导致作业环境恶化，泡沫溢出甚至会造成极板短路等问题。

传统的消泡剂包括乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚等，大部分为高分子有机物，会向废水中引入新的污染物质，且不易去除，尤其是采用电化学氧化工艺进行深度处理时，消泡剂的使用会导致废水处理不达标。

例如申请号为201480041186.3的中国发明专利申请文献公开了一种能够扩大通过消泡装置而带来的消泡作用的效果范围的消泡装置，采用驱动轴和消泡叶片来达到消泡的效果，这种消泡装置结构复杂，适用范围较窄。申请号为201510000919.5的中国发明专利申请文献公开了一种机械消泡装置，，耐腐蚀离心泵的泵入口与水箱下部连通，泵出口向上连通至水力喷射器的吸入口，水力喷射器内部为文丘里管结构，水力喷射器的侧吸进气口与缓冲罐连通，水力喷射器的喷射口连通至除泡箱，除泡箱内部布置有除泡网，除泡箱底部与水箱连通；缓冲罐上部设置有抽吸管，抽吸管的管口设置位于生化曝气池的液面高度。可实现气液分离，适用于污水生化处理池。

现有的消泡装置均存在消除不彻底或者结构复杂等问题。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种废水电化学处理系统的消泡装置及消泡方法。

一种废水电化学处理系统的消泡装置，包括电解槽，所述电解槽连有进水管和出水管，还包括：

倒扣于所述电解槽上方的消泡挡板，所述消泡挡板上开设若干通孔，所述消泡挡板的朝向电解槽的面上设置若干倒刺；

罩设于所述消泡挡板上方的集气罩，所述集气罩顶部连接排气管；

分布于所述集气罩内壁上的若干个喷头，所述喷头通过管路外接高压水泵；

与所述消泡挡板的底沿衔接且延伸出电解槽外的排渣口，所述排渣口通过管路连接泡沫收集池。

本发明的消泡装置利用挡板的导流、拦截作用，使部分泡沫转化为液体，从挡板中溢出泡沫被高压喷头喷洒的水珠打破，喷头出水与泡沫液化后的水通过消泡挡板上的通孔回流至电解槽进行电解处理。

优选地，还包括位于所述消泡挡板上方且罩设于所述集气罩内的至少一根负压穿孔管，所述负压穿孔管通过管路连接泡沫收集池，所述泡沫收集池外接真空泵。

对于高压喷淋难以去除的泡沫采用负压穿孔管收集至泡沫收集池集中处理，泡沫收集池内为-50～-100Pa的微负压，收集排渣口及负压穿孔管处泡沫，采用消泡剂对难以消除的泡沫进行处理。

本发明的消泡装置，可进行三级消泡处理，消泡挡板的倒刺进行一级消泡；高压喷头喷洒的水珠对消泡挡板未处理的泡沫进行二级消泡；对于高压喷淋还难以消除的泡沫采用负压穿孔管收集至泡沫收集池中，通过添加消泡剂进行三级消泡；各级消泡处理之间相互协同，共同提高消泡效率。

随着废水种类、电解电流密度、曝气量等条件的变化，电解过程中产生的泡沫量和泡沫消除难易程度不尽相同。对于泡沫生成速率较慢，泡沫较易破灭的情况，采用消泡挡板即可处理电解过程中产生的泡沫；当泡沫生成速率较快时，泡沫量会快速增多，触发所述泡沫感应器，启动高压喷头消除泡沫；当电解过程中产生的泡沫在消泡挡板和高压喷淋的作用下仍难以去除时，启动真空泵，利用穿孔管将泡沫收集到除泡箱利用消泡剂集中处理，避免污染电解出水。

为增强本发明装置的自动化，优选地，还设有：

控制器；

泡沫感应器，用于感应所述消泡挡板上方泡沫高度并将信号传输给所述控制器；

电磁阀，分别设于高压水泵的进水管路上以及连接负压穿孔管与泡沫收集池的管路上；

所述电磁阀、高压水泵及真空泵均接入并受控于所述控制器。

所述控制器为常规控制器，例如PLC控制器等。

所述高压水泵采用微型高压水泵，泡沫到达消泡沫传感器的安装高度时，开启微型高压水泵及对应的电磁阀将电解槽出水从喷头中喷出，当高压喷淋后仍存在泡沫时，进一步开启负压穿孔管对应的电磁阀及真空泵将泡沫由负压多孔管收集至泡沫收集池进行处理，泡沫高度低于泡消泡传感器的安装高度时，负压穿孔管对应的电磁阀、微型高压水泵及对应的电磁阀、真空泵均关闭。

所述消泡挡板为塑料材质，优选地，所述消泡挡板由顶板和环绕顶板且与顶板衔接的侧板组成，侧板与顶板衔接处呈钝角。进一步优选侧板与顶板衔接处呈120°～135°夹角。

即所述消泡挡板呈圆台形倒扣于电解槽上方，挡板上的倒刺可起到消泡的作用，采用高压喷头喷淋可去除大部分泡沫，洒在挡板上的水可从圆孔中回流至电解槽。倾斜的消泡挡板可增加挡板与泡沫接触面积，加强消泡效果，同时可将泡沫集中到中部，便于喷淋消泡处理。

侧板底沿与排渣口衔接，优选地，所述排渣口与挡板一致倾斜。圆台形消泡挡板可使泡沫集中在中部，加大中部喷头水量可提高消泡速率。

优选地，所述消泡挡板的高度为电解槽高度L的1/6～1/4，较大的消泡空间可延长消泡时间，使泡沫在挡板的挤压作用下破灭。所述电解槽高度是指顶板到侧板底沿的垂直高度。

所述消泡挡板上布有倒刺，进一步优选地，所述倒刺底部直径为1～3mm，高度为10～20mm，相邻倒刺之间的间距为1～3mm，排布细密的倒刺可以起到较好的消泡效果。最优选地，所述倒刺底部直径为2mm，高度为15mm，相邻倒刺之间的间距为2mm。

所述消泡挡板上均匀的布有若干通孔，进一步优选地，孔径为5～10mm，相邻通孔之间的间距为50～100mm。所述通孔可供未消除的泡沫通过，在喷淋消泡的过程中供喷淋出水和泡沫破灭后的产生的水回流至电解槽。

进一步优选地，所述负压穿孔管位于消泡挡板的顶板上方，负压穿孔管的孔口设有扩张的集气口，集气口底沿距消泡挡板的顶板20～30mm。泡沫生成速率高于挡板消泡速率时，采用负压穿孔管通过集气口收集泡沫。

进一步优选地，所述泡沫感应器置于消泡挡板的侧板高度1/2～2/3处，泡沫感应器设置在消泡挡板中间偏上的位置，较容易破裂的泡沫在挡板的作用下就可以被消除，如果泡沫高度高于泡沫感应器，说明泡沫较难去除，需要通过喷淋、负压收集等方式去除。

进一步优选地，所述喷头均匀分布于集气罩内侧，所有喷头的进水管均与电解槽的出水管相连，位于集气罩顶部的喷头最大流量为其他喷头最大流量的2～3倍。进一步优选地，相邻喷头之间的间距为100～300mm，保证整个挡板表面都在喷淋覆盖面之内。

进一步地，所述集气罩下半部的形状与电解槽的形状相适应、上半部的形状与消泡挡板相适应，集气罩顶部距离消泡挡板顶部的高度为1/10～1/8电解槽高度。

优选地，所述电解槽内设有导流板，所述导流板倾斜设置，其顶沿与消泡挡板底沿衔接、底沿伸入电解槽内。进一步优选地，导流板与所述消泡挡板的侧板相垂直。

在消泡挡板与电解槽连接处设有导流板，导流板与消泡挡板垂直布置，喷头喷淋出水穿过消泡挡板，顺导流板回流至电解槽。

排渣口与消泡挡板衔接处设有所述喷头。

本发明中，各消泡部件的最优选设置位置为：

所述消泡挡板的高度为电解槽高度L的1/5；所述负压穿孔管位于消泡挡板的顶板上方，负压穿孔管的孔口设有扩张的集气口，集气口底沿距消泡挡板的顶板25mm；所述泡沫感应器置于消泡挡板的侧板高度3/5处；相邻喷头之间的间距为200mm；集气罩顶部距离消泡挡板顶部的高度为1/9电解槽高度。

本发明还提供一种废水电化学处理系统的消泡方法，优选通过本发明装置实现，包括如下步骤：

第一步，废水进入电解槽进行电解，产生泡沫；

第二步，泡沫高度逐渐升高，在消泡挡板倒刺的作用下消除部分粘度较低的泡沫；

第三步，当消泡挡板消泡速度低于泡沫产生速度时，泡沫高度继续升高，泡沫高度高于泡沫感应器时，控制器接收到信号开启高压水泵及其进水管路上的电磁阀；

第四步，高压水泵开启后，电解槽出水由喷头向电解槽内进行高压喷水消泡；

第五步，喷头出水与泡沫液化后的水通过消泡挡板上的通孔回流至电解槽；

第六步，泡沫带至消泡挡板的部分残渣及未被完全消除的泡沫在水流的冲刷下通过排渣口排至泡沫收集池进行处理；

第七步，当产生的泡沫无法通过高压喷水方式消除时，开启负压穿孔管外接管路上的电磁阀及真空泵，泡沫收集池内由真空泵提供50～-100Pa的微负压，将泡沫通过负压穿孔管收集至泡沫收集池采用消泡剂进行处理；

第八步，当泡沫高度低于泡沫感应器高度时，泡沫感应器向控制器发出信号，控制器关闭高压水泵、高压水泵进水管路上电磁阀、真空泵以及负压穿孔管外接管路上的电磁阀，完成消泡。

本发明中的电解处理参数针对处理的废水性质采用常规工艺参数即可。

本发明有益效果：

（1）采用倒刺状的挡板，泡沫在挡板上会破裂转化为液滴，起到消泡的效果；泡沫破灭后的液滴从圆孔中流回电解槽。

（2）挡板呈台形，一方面可增加泡沫与挡板的接触面积，利用挡板除泡，另一方面可使泡沫集中在一处，便于后续的高压喷淋除泡。

（3）采用电解出水喷淋，不会引入新的污染物质，还可对挡板进行冲洗，避免堵塞；利用废水中的余氯还可以对挡板上的微生物进行灭活，防止微生物滋生，堵塞挡板。

（4）挡板与电解槽连接部位的导流板可使顺水流下的少量泡沫回到电解槽，避免水和泡沫渗出。

（5）有消泡挡板、高压喷淋和负压穿孔管三重消泡设施，针对泡沫产生量自控系统启动不同的消泡措施，可在保证消泡效果的同时节约能源。

附图说明

图1为本发明消泡装置的结构图。

图2为本发明消泡装置管路布置图。

图3为消泡挡板的部分结构示意图。

图中所示附图标记如下：

1-喷头 2-消泡挡板 3-集气罩

4-排渣口 5-电解槽 6-电极板

7-进水管 8-排气管 9-负压穿孔管

10-泡沫感应器 11-导流板 12-出水管

13-泡沫收集池 14-真空泵 15-水管

16-高压水泵 17-第一电磁阀 18-电路

19-自控箱 20-第二电磁阀 21-顶板

22-侧板 23-通孔 24-倒刺

具体实施方式

如图1～图3所示，一种消泡装置，包括电解槽5，电解槽5为常规电解槽，电解槽内置电极板6，电解槽的底部连接进水管7，上部连接出水管12。

电解槽上方倒扣一个消泡挡板2，消泡挡板呈圆台形倒扣在电解槽上方，由顶板21和侧板22组成，顶板为圆形板，侧板围绕顶板且与顶板衔接，侧板与顶板衔接处的夹角为钝角，优选为120°～135°，顶板距离侧板底沿的垂直高度为电解槽高度L的1/6～1/4。

消泡挡板的板面示意图如图3所示，消泡挡板的板面上均匀开设若干通孔23，朝向电解槽一侧的板面上均匀设置若干倒刺24。

排渣口4倾斜设置，倾斜角度与消泡挡板的侧板一直，排渣口的上端与侧板底沿衔接，下端延伸出电解槽的外侧，通过管路连接泡沫收集池13，泡沫收集池连接一台真空泵14。电解槽内设置导流板11，导流板11与消泡挡板的侧壁相垂直、上端衔接消泡挡板侧板。

消泡挡板的顶板上方设置若干根相互平行的负压穿孔管9，负压穿孔管的孔口设有扩张的集气口，集气口底沿距消泡挡板的顶板20～30mm，负压穿孔管通过管路连接至泡沫收集池，连接管路上设置第二电磁阀20。

消泡挡板和负压穿孔管外罩设一个集气罩3，集气罩的下半部呈与电解槽槽体一致的圆筒形、上半部形状与消泡挡板相一致呈圆台形，集气罩顶部距离消泡挡板顶板之间的高度为1/10～1/8电解槽高度，集气罩顶部连接排气管8，集气罩内壁上均匀分布喷头1，位于顶部的喷头的流量为其他喷头流向的2～3倍。

所有喷头均通过水管15连接一台高压水泵16（采用微型高压水泵），该水泵的进水管路连接出水管12，进水管路上设置第一电磁阀17。

集气罩内侧还安装有泡沫感应器10，用于感测消泡挡板上方泡沫的高度，泡沫感应器的安装在消泡挡板的侧板垂直高度1/2～2/3处；电解槽外设置一个自控箱19，自控箱内安装自动控制器，例如PLC控制器等常规控制器，泡沫感应器接入该自控箱，将所检测信号传输给控制器，第一电磁阀、第二电磁阀、高压水泵及真空泵均通过电路18接入自控箱。

本发明装置进行消泡的方法如下：

第一步，废水进入电解槽5进行电解，产生泡沫；

第二步，泡沫高度逐渐升高，在消泡挡板2倒刺的作用下可消除部分粘度较低的泡沫；

第三步，当消泡挡板2消泡速度低于泡沫产生速度时，泡沫高度继续升高，泡沫高度高于泡沫感应器10时，自控箱19接收到信号开启第一电磁阀17和高压水泵16；

第四步，高压水泵开启后，电解出水由喷头1向电解槽内进行高压喷水消泡，圆台形消泡挡板可使泡沫集中在中部，加大中部喷头水量可提高消泡速率；

第五步，喷头出水与泡沫液化后的水通过消泡挡板上的圆孔回流至电解槽；

第六步，泡沫带至消泡挡板的部分残渣及未被完全消除的泡沫在水流的冲刷下通过排渣口4排至泡沫收集池13进行处理；

第七步，当产生的泡沫无法通过高压喷水方式消除时，开启第二电磁阀20及真空泵，将泡沫通过负压穿孔管9收集至泡沫收集池采用消泡剂进行处理；

第八步，当泡沫高度低于泡沫感应器高度时，感应器向自控系统发出信号，自控系统关闭微型高压水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和真空泵，完成消泡。

以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。