电絮凝废水处理模拟演示系统及方法
【专利摘要】本发明公开一种电絮凝废水处理模拟演示系统及方法，包括依次连接设置的原水调节池、提升泵、第一PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二PH调节池、混凝池及斜板沉淀池；废水于原水调节池内经提升泵将废水输送到第一PH调节池内，经调节PH值后再输送至电絮凝池内，经絮凝沉淀后分离出来的废液被输送至曝气池内，进行活性污泥法处理；而后经第二PH调节池内氢氧化钠的中和作用、混凝池内混凝吸附沉淀作用、斜板沉淀池内絮凝沉淀后，斜板沉淀池的出水端输出达标净化水；其很好地模拟演示真实废水处理过程，运行可靠，能够获得准确的电絮凝废水处理规律，尤其适用于教学、科研等方面，也具有很好的实践价值和科研价值，值得推广应用。
【专利说明】
电絮凝废水处理模拟演示系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及于环境工程实验领域技术，尤其是指一种电絮凝废水处理模拟演示系统及方法。
【背景技术】
[0002]金属矿冶炼、电解、电镀、化工等工业每年都要排放大量含有重金属离子的废水，这些废水毒性大，通过食物链直接危害人类的身体健康，因此，必须采取措施进行治理；目前，电絮凝法是处理重金属废水的常用方法之一，在教学及科研上也常常会对电絮凝法去除废水中重金属进行试验研究，但是，其更多的是按教材逐步试验、分析，少见能够模拟废水全程处理过程的演示系统，因此，其试验效果受到局限，直观性欠佳，不利于学生或科研人员对研究创新能力与工程设计能力的培养。
[0003]因此，需要研究出新的技术方案来解决上述问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种电絮凝废水处理模拟演示系统及方法，其运行稳定可靠，能够获得准确的电絮凝废水处理净化规律，尤其适用于教学、科研等方面，也具有很好的实践价值和科研价值，值得推广应用。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案:
一种电絮凝废水处理模拟演示系统，包括有依次连接设置的原水调节池、提升栗、第一PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池；
其中，所述原水调节池具有原水进水端和原水出水端;所述第一 PH调节池具有第一进水端、第一出水端，其第一进水端所在位置高于第一出水端;所述电絮凝池具有第二进水端、第二出水端及第一排泥端，其第二进水端所在位置低于第二出水端，所述第一排泥端位于电絮凝池底部;所述曝气池具有第三进水端、第三出水端，所述曝气池内设置有曝气装置;所述第二PH调节池具有第四进水端、第四出水端，其第四进水端所在位置高于第四出水端;所述混凝池具有第五进水端、第五出水端及第二排泥端;所述斜板沉淀池具有第六进水端、第六出水端及第三排泥端；
所述第一出水端与第二进水端之间、所述第二出水端与第三进水端之间、所述第三出水端与第四进水端之间、所述第四出水端与第五进水端之间、所述第五出水端与第六进水端之间分别通过相应水管连接;前述提升栗连接于第一出水端与第二进水端之间的水管上;所述第一排泥端经排泥管连通至斜板沉淀池内下部，所述第二排泥端、第三排泥端汇合连接至总排泥端;所述第一进水端为原始废水进入端，所述第六出水端为达标净化水输出端。
[0006]作为一种优选方案，所述原水调节池、第一PH调节池、第二 PH调节池内其一、其二或全部亦设置有曝气装置。
[0007]作为一种优选方案，所述第二PH调节池、混凝池之间设置有加压栗，该加压栗连接于第四出水端与第五进水端之间的水管上。
[0008]作为一种优选方案，所述电絮凝池为双层式絮凝池，其上层为回转式隔板絮凝池，其下层为往复式隔板絮凝池，前述电絮凝池的第二进水端为往复式隔板絮凝池的进水端，前述电絮凝池的第二出水端为回转式隔板絮凝池的出水端，往复式隔板絮凝池的出水端连通至回转式隔板絮凝池的进水端;前述第一排泥端设置于电絮凝池底部。
[0009]作为一种优选方案，所述第六出水端连接有穿孔集水管，该穿孔集水管设置于斜板沉淀池顶部;所述第三排泥端连接有穿孔排泥管，该穿孔排泥管设置于斜板沉淀池底部。
[0010]作为一种优选方案，所述原水调节池、第一PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池均设计为透明可视结构。
[0011]作为一种优选方案，所述斜板沉淀池内底部为斜板，其斜板与水平面的夹角为60度。
[0012]一种电絮凝废水处理模拟方法，其基于前述电絮凝废水处理模拟演示系统，包括有如下处理步骤:
(1)将废水通过管道输送至原水调节池内，废水在原水调节池内进行均衡调节，于原水调节池内进行曝气处理以去除部分COD，为后续处理减轻压力；
(2)利用提升栗将原水调节池内废水输送到高处的第一PH调节池内，向第一PH调节池内添加双氧水、硫酸，以调节废水的PH值；
(3)经调节PH值后的废水自第一PH调节池的第一出水端输送至电絮凝池内，其电絮凝池设计为双层式絮凝池，其上层为回转式隔板絮凝池，其下层为往复式隔板絮凝池，废水自下而上依次流经往复式隔板絮凝池的进水端、往复式隔板絮凝池内部、往复式隔板絮凝池的出水端、回转式隔板絮凝池的进水端、回转式隔板絮凝池内部、回转式隔板絮凝池的出水端；电絮凝池内，在直流电的作用下，废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉；
(4)经絮凝沉淀而得污泥经电絮凝池底部排出，输送至斜板沉淀池内下部，经絮凝沉淀后分离出来的上清废液自电絮凝池顶部排出，并输送至曝气池内进行活性污泥法处理;将压缩空气不断输送至曝气池内，使空气中的氧强制溶解到曝气池内的废液中，以保持废液中的溶解氧浓度，同时，压缩空气于曝气池内产生搅拌混合作用；
(5)经曝气池的第三出水端输出的混合液被输送至第二PH调节池内，向第二PH调节池内添加氢氧化钠、硅藻土，利用氢氧化钠中和过量的酸，同时氢氧化钠与硅藻土作用，使硅藻土孔径显著增加，增强比表面积；
(6)利用加压栗将废液从第二PH调节池的第四出水端输送至混凝池内，向混凝池内投加混凝剂、助凝剂，将废液中难以沉淀的颗粒相互聚合形成胶体，再与废液中杂质结合形成更大絮凝体以吸附细菌和溶解性物质；
(7)废水自混凝池的第五出水端输送至斜板沉淀池内，向斜板沉淀池内添加絮凝剂，经絮凝沉淀后，斜板沉淀池的第六出水端输出达标净化水，斜板沉淀池的第三排泥端及混凝池的第二排泥端将污泥一同自总排泥端排放(例如，外运进行污泥处理，事实上，由于模拟演示每次处理的量较小，其最终的污泥也可自下水道直接排放)。
[0013]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是通过电絮凝废水处理模拟演示系统中依次连接设置的原水调节池、提升栗、第一 PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池，实现对真实废水的电絮凝废水处理过程模拟，其运行稳定可靠，能够获得准确的电絮凝废水处理净化规律，尤其适用于教学、科研等方面，也具有很好的实践价值和科研价值，值得推广应用。
[0014]为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
【附图说明】
[0015]图1是本发明之实施例的大致连接结构框图；
图2是利用本实施例的电絮凝废水处理模拟演示系统的多次模拟试验所获取的“电流强度与铜离子去除率关系曲线示意图”。
【具体实施方式】
[0016]请参照图1所示，其显示出了本发明之实施例的具体结构;该电絮凝废水处理模拟演示系统，包括有依次连接设置的原水调节池、提升栗、第一 PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池;为了使得模拟演示过程更为直观，通常可以选择将前述原水调节池、第一 PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池均设计为透明可视结构，即其壁体为透明材质制成等。
[0017]其中，所述原水调节池具有原水进水端和原水出水端;所述第一PH调节池具有第一进水端、第一出水端，其第一进水端所在位置高于第一出水端;所述电絮凝池具有第二进水端、第二出水端及第一排泥端，其第二进水端所在位置低于第二出水端，所述第一排泥端位于电絮凝池底部;所述曝气池具有第三进水端、第三出水端，所述曝气池内设置有曝气装置;所述第二PH调节池具有第四进水端、第四出水端，其第四进水端所在位置高于第四出水端;所述混凝池具有第五进水端、第五出水端及第二排泥端;所述斜板沉淀池具有第六进水端、第六出水端及第三排泥端；
所述第一出水端与第二进水端之间、所述第二出水端与第三进水端之间、所述第三出水端与第四进水端之间、所述第四出水端与第五进水端之间、所述第五出水端与第六进水端之间分别通过相应水管连接;前述提升栗连接于第一出水端与第二进水端之间的水管上;所述第一排泥端经排泥管连通至斜板沉淀池内下部，所述第二排泥端、第三排泥端汇合连接至总排泥端;所述第一进水端为原始废水进入端，所述第六出水端为达标净化水输出端。
[0018]具体于本实施例中，所述原水调节池、第一PH调节池、第二PH调节池内其一、其二或全部亦设置有曝气装置;所述第二 PH调节池、混凝池之间设置有加压栗，该加压栗连接于第四出水端与第五进水端之间的水管上;所述电絮凝池为双层式絮凝池，其上层为回转式隔板絮凝池，其下层为往复式隔板絮凝池，前述电絮凝池的第二进水端为往复式隔板絮凝池的进水端，前述电絮凝池的第二出水端为回转式隔板絮凝池的出水端，往复式隔板絮凝池的出水端连通至回转式隔板絮凝池的进水端;前述第一排泥端设置于电絮凝池底部;所述第六出水端连接有穿孔集水管，该穿孔集水管设置于斜板沉淀池顶部;所述第三排泥端连接有穿孔排泥管，该穿孔排泥管设置于斜板沉淀池底部;所述斜板沉淀池内底部为斜板，其斜板与水平面的夹角为60度。
[0019]接下来，将详细介绍利用前述电絮凝废水处理模拟演示系统进行模拟演示的处理步骤:
(1)将废水(例如:含有镍、铬、铜等重金属及各种不溶性杂质废水，可以是工业废水，生活废水，农业污水等)通过管道输送至原水调节池内，废水在原水调节池内进行均衡调节，可以适当调节水量，缓冲生产线排水峰量，为后续污水处理系统提供稳定的运行条件，并考虑到生产线排水所含的污染物浓度因时序不同存在差异，均衡进入后续污水处理系统的污水水质；也可于原水调节池内进行曝气处理以去除部分C0D，为后续处理减轻压力；
(2)利用提升栗将原水调节池内废水输送到高处的第一PH调节池内，向第一PH调节池内添加双氧水、硫酸，以调节废水的PH值;对于废水PH值的调节，也要考虑到后续斜板沉淀池使用的絮凝剂，絮凝剂对PH值也有适用范围，过高或过低直接影响斜板沉淀池内絮凝沉淀效果，从而影响出水水质；
(3)经调节PH值后的废水自第一PH调节池的第一出水端输送至电絮凝池内，其电絮凝池设计为双层式絮凝池，其上层为回转式隔板絮凝池，其下层为往复式隔板絮凝池，废水自下而上依次流经往复式隔板絮凝池的进水端、往复式隔板絮凝池内部、往复式隔板絮凝池的出水端、回转式隔板絮凝池的进水端、回转式隔板絮凝池内部、回转式隔板絮凝池的出水端；电絮凝池内，在直流电的作用下，废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉；电絮凝池内的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al、Fe等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离；同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉;废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物；
(4)经絮凝沉淀而得污泥经电絮凝池底部排出，输送至斜板沉淀池内下部，经絮凝沉淀后分离出来的上清废液自电絮凝池顶部排出，并输送至曝气池内进行活性污泥法处理;将压缩空气不断输送至曝气池内，使空气中的氧强制溶解到曝气池内的废液中，产生并维持空气有效的与水接触，在活性污泥法处理作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度，同时，在曝气池内产生足够的搅拌混合作用，促使水的循环流动，实现活性污泥与废水的充分接触混合，也能够维持混合液具有一定的运动速度，使活性污泥在混合液中始终保持悬浮状态；
(5)经曝气池的第三出水端输出的混合液被输送至第二PH调节池内，向第二PH调节池内添加氢氧化钠、硅藻土，利用氢氧化钠中和过量的酸，同时氢氧化钠与硅藻土作用，使硅藻土孔径显著增加，增强比表面积，吸附性能更强，更利于下一步的混凝；
(6)利用加压栗(也称中继水栗，其是系统中的一个加压栗，由于系统中流体自身压力不够，而增加的一个栗)将废液从第二PH调节池的第四出水端输送至混凝池内，向混凝池内投加混凝剂、助凝剂，将废液中难以沉淀的颗粒相互聚合形成胶体，再与废液中杂质结合形成更大絮凝体，以吸附细菌和溶解性物质；絮凝体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质，絮凝体通过吸附，其体积不断增大而下沉；
(7)废水自混凝池的第五出水端输送至斜板沉淀池内，向斜板沉淀池内添加絮凝剂，经絮凝沉淀后，斜板沉淀池的第六出水端输出达标净化水，原来废水中的不溶性杂质、重金属离子、微生物等已沉淀入污泥中，因此，第六出水端输出的水是可以达标排放或达标再次使用的;斜板沉淀池的第三排泥端及混凝池的第二排泥端将污泥一同自总排泥端排放。
[0020]本发明专利申请中，通过电絮凝废水处理模拟演示系统中依次连接设置的原水调节池、提升栗、第一 PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池，实现对真实废水的电絮凝废水处理过程模拟，其运行稳定可靠，能够获得准确的电絮凝废水处理净化规律，如图2所示，其为利用本实施例的电絮凝废水处理模拟演示系统的多次模拟试验所获取的“电流强度与铜离子去除率关系曲线示意图”，以了解电流强度与铜离子去除率的关系，当然，这些也与溶液浓度、电解时间有关;同时，
【申请人】也相应获得一些电絮凝规律曲线函数，例如:
铜离子电絮凝规律曲线函数:Ccu=0.0764x+0.0558y-0.0092z ；
铜离子电絮凝规律曲线函数:Ccr=0.1265x+0.0136y-0.0002z ；
其中，X为电流强度，单位为A，电流强度的取值范围为1-20A; y为电解时间，单位为min，电解时间的取值范围为l_60min ； z为初始浓度，单位为mg/L，初始浓度的取值范围为10-500mg/L。
[0021]本实施例中所述的电絮凝废水处理模拟演示系统，尤其适用于教学、科研等方面，也具有很好的实践价值和科研价值，值得推广应用。
[0022]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种电絮凝废水处理模拟演示系统，其特征在于:包括有依次连接设置的原水调节池、提升栗、第一 PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池； 其中，所述原水调节池具有原水进水端和原水出水端;所述第一 PH调节池具有第一进水端、第一出水端，其第一进水端所在位置高于第一出水端;所述电絮凝池具有第二进水端、第二出水端及第一排泥端，其第二进水端所在位置低于第二出水端，所述第一排泥端位于电絮凝池底部;所述曝气池具有第三进水端、第三出水端，所述曝气池内设置有曝气装置;所述第二 PH调节池具有第四进水端、第四出水端，其第四进水端所在位置高于第四出水端;所述混凝池具有第五进水端、第五出水端及第二排泥端;所述斜板沉淀池具有第六进水端、第六出水端及第三排泥端； 所述第一出水端与第二进水端之间、所述第二出水端与第三进水端之间、所述第三出水端与第四进水端之间、所述第四出水端与第五进水端之间、所述第五出水端与第六进水端之间分别通过相应水管连接;前述提升栗连接于第一出水端与第二进水端之间的水管上;所述第一排泥端经排泥管连通至斜板沉淀池内下部，所述第二排泥端、第三排泥端汇合连接至总排泥端;所述第一进水端为原始废水进入端，所述第六出水端为达标净化水输出端。2.根据权利要求1所述的电絮凝废水处理模拟演示系统，其特征在于:所述原水调节池、第一 PH调节池、第二 PH调节池内其一、其二或全部亦设置有曝气装置。3.根据权利要求1所述的电絮凝废水处理模拟演示系统，其特征在于:所述第二PH调节池、混凝池之间设置有加压栗，该加压栗连接于第四出水端与第五进水端之间的水管上。4.根据权利要求1所述的电絮凝废水处理模拟演示系统，其特征在于:所述电絮凝池为双层式絮凝池，其上层为回转式隔板絮凝池，其下层为往复式隔板絮凝池，前述电絮凝池的第二进水端为往复式隔板絮凝池的进水端，前述电絮凝池的第二出水端为回转式隔板絮凝池的出水端，往复式隔板絮凝池的出水端连通至回转式隔板絮凝池的进水端;前述第一排泥端设置于电絮凝池底部。5.根据权利要求1所述的电絮凝废水处理模拟演示系统，其特征在于:所述第六出水端连接有穿孔集水管，该穿孔集水管设置于斜板沉淀池顶部;所述第三排泥端连接有穿孔排泥管，该穿孔排泥管设置于斜板沉淀池底部。6.根据权利要求1所述的电絮凝废水处理模拟演示系统，其特征在于:所述原水调节池、第一 PH调节池、电絮凝池、曝气池、第二 PH调节池、混凝池及斜板沉淀池均设计为透明可视结构。7.根据权利要求1所述的电絮凝废水处理模拟演示系统，其特征在于:所述斜板沉淀池内底部为斜板，其斜板与水平面的夹角为60度。8.—种电絮凝废水处理模拟方法，其特征在于:其基于权利要求1所述电絮凝废水处理模拟演示系统，包括有如下处理步骤: (1)将废水通过管道输送至原水调节池内，废水在原水调节池内进行均衡调节，于原水调节池内进行曝气处理以去除部分COD，为后续处理减轻压力； (2)利用提升栗将原水调节池内废水输送到高处的第一PH调节池内，向第一PH调节池内添加双氧水、硫酸，以调节废水的PH值； (3)经调节PH值后的废水自第一PH调节池的第一出水端输送至电絮凝池内，其电絮凝池设计为双层式絮凝池，其上层为回转式隔板絮凝池，其下层为往复式隔板絮凝池，废水自下而上依次流经往复式隔板絮凝池的进水端、往复式隔板絮凝池内部、往复式隔板絮凝池的出水端、回转式隔板絮凝池的进水端、回转式隔板絮凝池内部、回转式隔板絮凝池的出水端；电絮凝池内，在直流电的作用下，废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉； (4)经絮凝沉淀而得污泥经电絮凝池底部排出，输送至斜板沉淀池内下部，经絮凝沉淀后分离出来的上清废液自电絮凝池顶部排出，并输送至曝气池内进行活性污泥法处理;将压缩空气不断输送至曝气池内，使空气中的氧强制溶解到曝气池内的废液中，以保持废液中的溶解氧浓度，同时，压缩空气于曝气池内产生搅拌混合作用； (5)经曝气池的第三出水端输出的混合液被输送至第二PH调节池内，向第二PH调节池内添加氢氧化钠、硅藻土，利用氢氧化钠中和过量的酸，同时氢氧化钠与硅藻土作用，使硅藻土孔径显著增加，增强比表面积； (6)利用加压栗将废液从第二PH调节池的第四出水端输送至混凝池内，向混凝池内投加混凝剂、助凝剂，将废液中难以沉淀的颗粒相互聚合形成胶体，再与废液中杂质结合形成更大絮凝体以吸附细菌和溶解性物质； (7)废水自混凝池的第五出水端输送至斜板沉淀池内，向斜板沉淀池内添加絮凝剂，经絮凝沉淀后，斜板沉淀池的第六出水端输出达标净化水，斜板沉淀池的第三排泥端及混凝池的第二排泥端将污泥一同自总排泥端排放。
【文档编号】C02F9/14GK105836971SQ201610334804
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】黄卫清, 范洪波, 杨国军, 徐平如, 谭桂平, 邱永福
【申请人】东莞理工学院