本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种低温低浊水处理装置及处理方法。
背景技术：
混凝作为水处理工艺流程中一个十分重要的环节，是先行工艺，该环节的好坏将直接影响到后续沉淀过滤工艺的处理效果，混凝一直是整个处理工艺流程中不可或缺的单元。但在北方气候严寒地区，由于每年冬季到次年春末季节，原水水温有半年左右时间处于低温低浊状态，一般水温在5℃或5℃以下，浊度为5～20ntu。由于浊度低，粘土等大颗粒物质含量少，水中杂质浓度小，导致部分絮体失去了碰撞的条件，颗粒接触、碰撞的几率低，不利于颗粒碰撞沉降，进而导致处理效果不好；温度低，意味着小颗粒的扩散运动将减弱，水分子的水化膜作用增强，水的粘性系数增大，分子热运动缓慢，胶体颗粒ξ电位高，相互碰撞机率少，胶体稳定性增强，致使水质难于处理。另外，水温低也影响药剂的水解，水解不完善导致混凝效果不佳，絮体小而松散，沉淀很难将形成的絮凝体杂质颗粒予以去除。
为达到保证水厂的水质与水量、降低水厂运营成本的目的，普遍增加深度处理是不现实的，因此，有必要提供一种强化混凝来改善出水水质的方法，使其满足规范要求。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能有效地对低温低浊水进行强化混凝处理的方法，使得处理后的出水能满足净水厂后续的普通砂滤池进水水质要求，确保净水厂出水能满足生活《饮用水卫生标准(gb5749-2006)》。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种低温低浊水处理装置，该低温低浊水处理装置包括：
电解槽，所述电解槽内设置有电极板，所述电极板包括阴极板和可溶性阳极板，所述阴极板和可溶性阳极板与电源连接；所述电解槽外侧壁上设置有永磁体；
沉淀池，所述沉淀池与所述电解槽通过中间输水管连通；所述沉淀池的底部排泥管分别与剩余污泥排放管和污泥回流管连通，所述污泥回流管的输出端与所述电解槽的底部进泥口连通，所述污泥回流管上设置有污泥回流泵；
进水管，所述进水管的输出端与所述电解槽的底部进水口连通；
出水管，所述出水管的输入端与所述沉淀池的出水口连通。
本发明的第二方面提供一种上述低温低浊水处理装置的处理方法，该处理方法包括：
(1)低温低浊水在电解槽内进行电混凝和磁场磁化协同处理以及回流污泥强化混凝处理；
(2)然后经由中间输水管进入沉淀池，在沉淀池内进行沉降处理以使泥水分离，得到处理水和沉淀污泥；
(3)处理水经由出水管排出，沉淀污泥通过污泥回流管和剩余污泥排放管分别进行污泥回流和污泥排放。
本发明的技术方案具有如下优点：
(1)本发明的技术方案采用外加磁场-电解混凝耦合工艺，并将沉淀污泥回流至电解槽对混凝进行强化，有效去除低温低浊水中的悬浮物质，胶体物质，不同分子量的有机物以及其他污染物质等；使处理后的出水能满足后续的普通砂滤池进水水质要求，确保净水厂出水能满足生活《饮用水卫生标准(gb5749-2006)》标准，并且本发明的低温低浊水处理装置工艺结构简单，运行可靠。
(2)本发明采用电解混凝技术，不需要专门的化学混凝剂，也省去药剂溶解、投加等一系列设备，避免了使用化学药剂引入的另一离子可能带来的污染；可通过控制电流来控制混凝剂的投加量，即可随原水污染物浓度不同而变换操作电流大小，来保证出水水质。
(3)本发明使电解混凝与磁场磁化在一个体系中同时作用，存在磁场对电解混凝的增效机制。另外将后续沉淀池的部分污泥进行回流，提高原水浊度，使原水中颗粒物质碰撞机会增多，同时外加磁场的作用有利于污泥颗粒的双电层减弱，污泥颗粒的zeta电位升高，使得混凝过程中混合水的zeta电位更接近0mv，使胶体颗粒的排斥力减少，促进絮体碰撞和聚集的速率，有效促进胶体颗粒表面电中和反应，使胶体颗粒脱稳凝聚成大颗粒，提高了混凝效果，从而克服了地表水浊度偏低带来的混凝效果差的问题。
(4)本发明采用周期换向脉冲电源进行电解反应，施加的是脉冲信号，因而电极上发生的反应时断时续，有利于电极表面的扩散，从而大大降低了电极的浓差极化导致的电极钝化；由于电极极性周期性变化，防止电极因产生氧化物而钝化，从而可以提高电解的效率，有利于可溶性电极的溶解和出水水质的稳定。
(5)本发明采用金属铝和金属铁作为电极材料，二者交替作为阴极和阳极电极，溶解产生的铝盐和铁盐产生复合共聚生成了复合型絮凝剂，在水中构成松散的网状结构，内外都具有很大的接触面，表面积大，吸附能力强，可以吸附很小的有机物，并用链状结构把杂质连接起来，形成絮体下沉，同时在下沉过程中相互吸附，使絮体颗粒体积增大，沉降速度加快，从而达到理想的混凝效果。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的低温低浊水处理装置的示意图。
附图标记说明：
1-进水管，2-电解槽，3-金属铝电极板，4-金属铁电极板，5-永磁体，6-电源，7-中间输水管，8-沉淀池，9-出水管，10-剩余污泥排放管，11-污泥回流管，12-污泥回流泵，13-排泥管，14-阀门。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种低温低浊水处理装置，该低温低浊水处理装置包括：
电解槽，所述电解槽内设置有电极板，所述电极板包括阴极板和可溶性阳极板，所述阴极板和可溶性阳极板与电源连接；所述电解槽外侧壁上设置有永磁体；
沉淀池，所述沉淀池与所述电解槽通过中间输水管连通；所述沉淀池的底部排泥管分别与剩余污泥排放管和污泥回流管连通，所述污泥回流管的输出端与所述电解槽的底部进泥口连通，所述污泥回流管上设置有污泥回流泵；
进水管，所述进水管的输出端与所述电解槽的底部进水口连通；
出水管，所述出水管的输入端与所述沉淀池的出水口连通。
本发明中，在电解槽的侧壁上设有永磁体，永磁体产生的附加磁场能为金属离子al3+和fe3+水解反应提供能量,同时磁场场能也加强了水中胶体颗粒的动能和压缩双电层作用，增加了颗粒碰撞的速率,从而能在一定程度上提高原水在低温条件下的混凝效果。同时附加磁场能改变al3+和fe3+在电解槽混合液中的水解产物形态，使水解产物中多核低聚合度的羟基络合物含量增加，这些多核低聚合度的羟基络合物既可以发挥专属吸附而凝聚脱稳作用，又可以发挥吸附架桥以及网捕卷扫作用，表现出较强的混凝效果。
本发明中，原水在电解槽经过混凝反应后通过中间输水管进入沉淀池，水中经过混凝反应形成的絮体颗粒在沉淀池中通过重力沉降进行泥水分离，上清液作为处理后的出水通过出水管排出。沉淀池底部的沉淀污泥一部分作为剩余污泥通过剩余污泥排放管排出另作处理，一部分作为回流污泥通过污泥回流管回流，并在污泥回流泵的提升作用下回流进入电解槽。
本发明中，回流污泥进入电解槽后，污泥絮体颗粒物能增大原水中颗粒物的浓度，提高原水浊度，使原水中颗粒物质碰撞机会增多，有效促进胶体颗粒表面电中和反应，使胶体颗粒脱稳凝聚成大颗粒，提高了混凝效果，从而克服了地表水浊度偏低带来的混凝效果差的问题。同时由于附加磁场的磁化作用，有利于污泥颗粒的双电层减弱,污泥颗粒的zeta电位升高,使得混凝过程中混合水的zeta电位更接近0mv，使胶体颗粒的排斥力减少,促进絮体碰撞和聚集的速率,使得混凝作用更容易发生,更有利于絮体的形成,从而使出水浊度和其他污染物浓度污值进一步降低。
根据本发明，优选地，所述阴极板和可溶性阳极板分别为金属铝电极板和金属铁电极板。
本发明中，所述阴极板可以是金属铝电极板或者金属铁电极板，所述可溶性阳极板可以是金属铝电极板或者金属铁电极板，并且所述阴极板和可溶性阳极板的材质不同。
根据本发明，优选地，所述阴极板和可溶性阳极板均为多个，多个所述阴极板和可溶性阳极板间隔设置。
根据本发明，优选地，所述电源为周期换向脉冲电源。
由于连接的是周期换向脉冲电源，所以电极板的极性能够实现交替变换。
本发明中，原水(即低温低浊水)通过进水管进入电解槽，在电解槽内交替设有金属铝电极板和金属铁电极板，电极板与外加电源连接通。在外加电源的作用下，利用可溶性铝极板和铁极板产生的al3+和fe3+在溶液中水解、聚合生成一系列多核羟基络合离子和氢氧化物，这些水解产物作为混凝剂起到混凝作用。在混凝作用下，原水中的悬浮杂质，胶体物质，有机污染物质进行混凝反应，通过与水解产物发生电中和、网捕卷扫等使水中污染物脱稳凝聚逐渐增长到可以重力分离的尺寸，同时在电解槽内可使部分污染物在电极上直接或间接发生氧化还原反应而从废水中去除。
根据本发明，优选地，所述排泥管、剩余污泥排放管和污泥回流管上设置有阀门。
本发明的第二方面提供一种上述低温低浊水处理装置的处理方法，该处理方法包括：
(1)低温低浊水在电解槽内进行电混凝和磁场磁化协同处理以及回流污泥强化混凝处理；
(2)然后经由中间输水管进入沉淀池，在沉淀池内进行沉降处理以使泥水分离，得到处理水和沉淀污泥；
(3)处理水经由出水管排出，沉淀污泥通过污泥回流管和剩余污泥排放管分别进行污泥回流和污泥排放。
根据本发明，优选地，步骤(1)中，所述低温低浊水在电解槽内的停留时间为8～30min。
根据本发明，优选地，步骤(1)中，电流密度4～35ma/cm2，极板间距为12～25mm，极板间的水流速度为10～35m/h，外加磁场强度为5～25mt。
本发明中，能够通过改变外加电源电压来调节电流密度。
作为优选方案，本发明中，脉冲电流周期为3-5s，占空比为0.3-0.5；进入沉淀池的泥水混合物在沉淀池中的停留时间为20-30min。
根据本发明，优选地，步骤(3)中，污泥回流比为4～12％。
根据本发明，优选地，所述低温低浊水的温度不大于5℃，浊度为5-20ntu。
以下通过实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例提供一种低温低浊水处理装置，该低温低浊水处理装置包括：电解槽2，所述电解槽2内设置有电极板，所述电极板包括阴极板和可溶性阳极板，所述阴极板和可溶性阳极板与电源6连接；所述电解槽2外侧壁上设置有永磁体5；沉淀池8，所述沉淀池8与所述电解槽2通过中间输水管7连通；所述沉淀池8的底部排泥管13分别与剩余污泥排放管10和污泥回流管11连通，所述污泥回流管11的输出端与所述电解槽2的底部进泥口连通，所述污泥回流管11上设置有污泥回流泵12；进水管1，所述进水管1的输出端与所述电解槽2的底部进水口连通；出水管9，所述出水管9的输入端与所述沉淀池8的出水口连通；其中，所述阴极板和可溶性阳极板分别为金属铝电极板3和金属铁电极板4，所述阴极板和可溶性阳极板均为多个，多个所述阴极板和可溶性阳极板间隔设置；所述电源6为周期换向脉冲电源；所述排泥管13、剩余污泥排放管10和污泥回流管11上设置有阀门14。
具体的处理方法包括：(1)低温低浊水在电解槽2内进行电混凝和磁场磁化协同处理以及回流污泥强化混凝处理；(2)然后经由中间输水管7进入沉淀池8，在沉淀池8内进行沉降处理以使泥水分离，得到处理水和沉淀污泥；(3)处理水经由出水管9排出，沉淀污泥通过污泥回流管11和剩余污泥排放管10分别进行污泥回流和污泥排放。
利用本实施例的低温低浊水处理装置对低温低浊水进行处理，其中，具体的处理方法的各工艺参数为：周期换向脉冲电流密度为11ma/cm2，脉冲电流周期为4s，占空比0.4，低温低浊水在电解槽内反应时间为15min，极板间距15mm，极板间的水流速度约18m/h，附加磁场的场强为16.5mt；在沉淀池中的停留时间为22min，沉淀池底部的污泥回流比为6％。
利用本实施例处理之前的待处理的低温低浊水温度为4℃，浊度为7.5ntu，uv254为o.080cm-1，codcr为8.65mg/l；处理后，沉淀池出水浊度降为0.9ntu，uv254降为o.011cm-1，codcr降为2.85mg/l。说明利用本发明的低温低浊水处理装置，采用本发明的处理方法能有效提高沉淀池出水水质。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。