本发明涉及环境工程中的污水处理领域，具体而言，涉及一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置及方法。
背景技术：
重金属废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，通常来自于矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中。重金属废水中含有大量溶解性较高的铅、铬、镍、汞、铜等重金属元素，如果处理不当排入水体中，不仅会对生态环境造成破坏，还会通过生物链富集作用影响到人类的身体健康。废水中的重金属一般不能被分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态，传统处理方法有化学沉淀法、离子交换法、生物法、膜分离法等，但是由于运行费用高、处理效果不理想、易造成二次污染等问题，难以满足实际工程的处理要求。
电絮凝作为新型的重金属废水处理工艺，可以将铝、铁等金属作为阳极，在直流电的作用下产生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。相比于传统工艺具有占地小、投资少、处理效果好、自动化程度高等特点。磁絮凝是一种通过在普通絮凝工艺中投加磁粉使絮体高速沉降的技术，能够大幅度提高原有絮凝工艺的处理效果和沉降速度。但是磁粉回收困难的问题，使得磁絮凝无法在实际工程中广泛使用。
由此可见,目前污水处理过程中电絮凝和磁絮凝是分开的，在不同的装置内分别进行电絮凝和磁絮凝,在磁粉回收的过程中,通常是将杂质和磁粉形成的絮体转移到其他装置内,然后进行分离或回收，污水中的杂质絮凝分离过程中复杂，且不能有效的回收利用磁粉。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理反应槽、包括上述反应槽的污水处理装置，以及一种利用上述污水处理装置处理污水的方法，本发明中的电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置处理能力强，操作运行简便，磁粉回收率高，运行成本低。
本发明的目的在于提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理反应槽，其包括设置于所述反应槽内部的：
可溶性电极，其在电流作用下溶蚀以实现电絮凝；
电磁感应装置，其通过吸附和释放磁粉以实现磁絮凝和磁分离。
优选的，所述反应槽外的两个侧壁上分别设置有进水口和出水口，且所述进水口的位置高于所述出水口的位置。
优选的，所述反应槽内设有电极卡槽、电极托底，且所述电极卡槽位于所述反应槽内部两个相对面上，所述可溶性电极放置于所述电极卡槽内，并由所述电极托底支撑。
更优选的，所述可溶性电极为两块及以上，由铁、铝构成，且可溶性电极的连接方式为单极或复极连接。
本发明的目的还在于提供一种包括上述电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理反应槽的污水处理装置，包括进水箱、出水箱、曝气装置、储泥箱、电源模块以及反应槽，其中，所述进水箱、所述反应槽和所述出水箱依次连接，所述电源模块分别与所述反应槽和所述电磁感应装置连接，所述曝气装置位于所述反应槽的底部，所述反应槽的底部与所述储泥箱连接。
优选的，所述电源模块包括自动控制系统，且所述自动控制系统可分别自由控制反应槽和电磁感应装置的运行。
优选的，所述反应槽内底部槽壁倾斜，且中间设有排泥口，所述排泥口的下方与所述储泥箱连接。
优选的，所述曝气装置位于反应槽内底部四个倾斜槽壁的中部位置，所述电磁感应装置位于所述曝气装置与所述排泥口之间。
本发明的目的还在于提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理方法，包括以下步骤：
将污水导入反应槽内，通过电源模块分别控制反应槽开启和电磁感应装置关闭,反应槽内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂,同时电磁感应装置内的磁粉释放到污水中，
打开曝气装置使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，
混合处理完成后，关闭曝气装置，使絮体充分结合，
打开电磁感应装置，通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，
再次打开曝气装置，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下排出污泥。
优选的，所述絮体由絮凝剂、污染物和磁粉组成，所述絮体和磁性污染物在重力和磁性共同作用下沉降。
本发明中的污水处理方法是一种电絮凝、磁絮凝和磁分离一体化的污水处理方法，通过电源模块分别控制反应槽开启和电磁感应装置关闭,反应槽内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂,同时电磁感应装置内的磁粉释放到污水中,然后打开曝气装置使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，混合处理完成后关闭曝气装置，絮体充分结合形成大量矾花在重力作用下迅速沉淀，打开电磁感应装置通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，再次打开曝气装置，利用曝气装置对电磁感应装置进行适度扫洗，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下排出污泥。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明在同一装置的不同阶段实现了电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化，投资造价低，操作运行简便，可节省占地，大大提高了絮凝效果和沉降速度，
(2)本发明稳定性和适应性强，可以承受更大的水质和水量变化，可直接用于处理电镀废水、脱硫废水、矿山废水等重金属含量较高的工业废水，具有广阔的发展空间和市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置的平面图。
图2、3为本发明电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置的剖面图。
图4为本发明电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置的处理流程图。
附图标记说明：1-进水口；2-出水口；3-电极卡槽；4-电极托底；5-可溶性电极；6-曝气装置；7-电磁感应装置；8-排泥口；9-进水箱；10-反应槽；11-清水箱；12-电源模块；13-贮泥箱；14-进水流；15-出水流；16-电源连接线；17-排泥流；18-进水泵；19-出水泵；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。
本发明的目的是提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置及方法，可以实现重金属废水的电絮凝、磁絮凝、磁分离一体化高效处理，利用上述装置进行电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理时，通过电絮凝、磁絮凝能够使污水中的杂质充分絮凝形成絮体，絮体在重力和磁性的共同作用下快速沉降、分离并被排出，磁粉在电磁感应装置的作用下循环回收利用，不仅有效分离了污水中的杂质，而且使磁粉能有效的回收再利用。
本发明的电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置及方法，节能、节地、处理能力强、沉降速度快，大大提高了电絮凝的处理能力及沉降速度，并解决了磁絮凝的磁粉回收问题，可直接用于处理电镀废水、脱硫废水、矿山废水等重金属含量较高的工业废水，具有广阔的发展空间和市场前景。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理反应槽10，包括进水口1、出水口2、曝气装置6、电磁感应装置7和排泥口8。反应槽10外的两个侧壁上分别设置有进水口1和出水口2，反应槽10内的底部侧壁分别设置曝气装置6和电磁感应装置7，反应槽10的底部中心设置有排泥口8。
使用时，污水由进水口1进入反应槽10，控制反应槽10进行电絮凝、电磁感应装置7进行磁絮凝，曝气装置6使污水在絮凝的过程中的混合更加均匀，在反应槽10内同时进行电-磁絮凝的絮凝处理之后的上清液由出水口2排出，絮体由排泥口8排出。
实施例2：
如图2所示，本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理反应槽10，包括进水口1、出水口2、电极卡槽3、电极托底4、可溶性电极5、曝气装置6、电磁感应装置7和排泥口8。其中，进水口1和出水口2分别位于反应槽10外部的两个侧壁上，且进水口1的位置高于出水口2的位置，电极卡槽3位于反应槽10内部两个相对面上，可溶性电极5放置于电极卡槽3内，并由电极托底4支撑，反应槽10内的底部侧壁分别设置曝气装置6和电磁感应装置7，反应槽10的底部中心设置有排泥口8。
使用时，反应槽10内的电絮凝过程如下：可溶性电极5在直流电的作用下被溶蚀，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。
反应槽10内的磁絮凝过程如下：电磁感应装置可以通过释放磁场来吸附磁粉，通过关闭磁场来释放磁粉，电磁感应装置可改变磁场强度。污水中的杂质在磁粉的作用下，改变污染物或胶状物表面的稳定性，使其脱稳促进凝聚，再通过吸附架桥和网捕等作用使絮体不断凝聚增大，而磁粉则能够起到絮凝核的作用。
反应槽10内同时进行电絮凝和磁絮凝，电絮凝过程中产生的铝离子、铁离子，反应生成以磁粉为“核心”的絮凝反应，生成絮体，絮体因包括有磁粉具有磁性，同时，由于可溶性电极的溶蚀作用伴随电离产生相互的排斥驱动，使得磁粉相互之间能够较为分散，最终净化的絮凝物表现为大量分散的絮凝物，可以更加充分净化废水中的胶态、悬浮态杂质。
实施例3：
如图3所示，本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理反应槽10，包括：进水口1、出水口2、电极卡槽3、电极托底4，可溶性电极5、曝气装置6、电磁感应装置7和排泥口8，其中，进水口1和出水口2分别位于反应槽10的两侧，且进水口1的位置高于出水口2的位置，电极卡槽3位于反应槽10内部两个相对面上，可溶性电极5放置于电极卡槽3内，并由电极托底4支撑，反应槽10内底部倾斜槽壁的中部位置处设有曝气装置6，反应槽10底部中间设有排泥口8，在曝气装置6和排泥口8之间设有电磁感应装置7。
作为本发明的优选实施方式，反应槽10内部设有进水口1、出水口2、电极卡槽3、电极托底4，进水口1和出水口2分别位于反应槽10的两侧，且进水口1的位置高于出水口2的位置，电极卡槽3位于反应槽10内部两个相对面上，可溶性电极5放置于电极卡槽3内，并由所述电极托底4支撑，可溶性电极5为两块及以上，由铁、铝构成，且可溶性电极的连接方式为单极或复极连接。
污水从进水口1进入反应槽10内部，可溶性电极5在直流电的作用下被溶蚀，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。
作为本发明的优选实施方式，本发明的进水箱9和反应槽10之间还设有进水泵18，反应槽10和清水箱11之间还设有出水泵19。
进水箱9中污水在进水泵18的作用下进入反应槽10，电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理之后形成的清水在出水泵19的作用下进入清水箱11内。
作为本发明的优选实施方式，反应槽10底部槽壁倾斜，且中间设有排泥口8，排泥口8的下方与储泥箱13连接。
反应槽10的底部槽壁倾斜，使得电絮凝、磁絮凝产生的絮体和磁性污染物在重力的作用下，更容易滑落到反应槽10的底部，经过排泥口8进入下方的储泥箱13。
作为本发明的优选实施方式，电源模块12包括自动控制系统，且自动控制系统可分别自由控制反应槽10和反应槽10内部的电磁感应装置7的运行。
自动控制系统可以自动控制反应槽10的开关、电流、电压、频率、空占比、工作时间、循环次数，自动控制系统可以自动控制电磁感应装置的开关，电流，电压，磁场强度，工作时间，循环次数。
作为本发明的优选实施方式，曝气装置6位于反应槽10底部四个倾斜槽壁的中部位置，曝气装置6的数目为四个。
曝气装置6位于反应槽10的底部四个倾斜槽壁的中部位置，通过调整曝气装置6的旋转曝气头的位置和曝气的强度，使反应槽10内的污水在电絮凝和磁絮凝的过程中的能够充分混合，有利于污水中的杂质进行絮凝和脱离，在污水混合处理完成之后，再次打开曝气装置6，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下排出污泥。
作为本发明的优选实施方式，电磁感应装置7位于曝气装置6与排泥口8之间。
电磁感应装置7可以通过释放磁场来吸附磁粉，通过关闭磁场来释放磁粉，电磁感应装置可改变磁场强度，且磁场强度大于曝气装置6扫洗排泥口8的强度。
实施例4
如图4所示，本实施例提供一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理装置，包括进水箱9、进水泵18、反应槽10、出水泵19、清水箱11、电源模块12、储泥箱13，其中，进水箱9、进水泵18、反应槽10、出水泵19、清水箱11依次连接，电源模块12分别与反应槽10和反应槽10内部的电磁感应装置7连接，反应槽10的底部与储泥箱13连接。
本发明中的电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理流程如下：进水箱9中的污水在进水泵18的作用下，形成的进水流14进入反应槽10，电源模块12通过电源连接线16与反应槽10连接并控制反应槽10对污水进行处理，控制反应槽10开启和电磁感应装置7关闭,反应槽10内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂,同时电磁感应装置7内的磁粉释放到污水中,然后打开曝气装置6使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，混合处理完成后关闭曝气装置6，絮体充分结合形成大量矾花在重力作用下迅速沉淀，打开电磁感应装置7通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，再次打开曝气装置6，利用曝气装置6对电磁感应装置7进行适度扫洗，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置7进行适度扫洗，其中清水在出水泵19的作用下，形成的清水流15进入清水箱11，污泥形成的排泥流17经过排泥口进入储泥箱13。
实施例5：
一种电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理方法，包括以下步骤：
将污水导入反应槽内，通过电源模块分别控制反应槽开启和电磁感应装置关闭,反应槽内的可溶性电极溶蚀产生絮凝剂,同时电磁感应装置内的磁粉释放到污水中，
打开曝气装置使絮凝剂、磁粉和污水充分接触，
混合处理完成后，关闭曝气装置，使絮体充分结合，
打开电磁感应装置，通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物，
再次打开曝气装置，调整曝气量的大小，使曝气的强度小于磁场吸附磁粉的强度，对电磁感应装置进行适度扫洗，在磁粉保留的前提下排出污泥。
本发明中的电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理工艺在磁分离前段混凝阶段不再投加混凝剂(如聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铁等)，而通过可溶性电极的溶蚀对污水进行电絮凝，形成絮体。电絮凝反应过程中铝、铁等金属为阳极，在电流的作用下被溶蚀，产生铝离子、铁离子，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，同时，磁絮凝过程中，电磁感应装置释放磁粉，电-磁絮凝过程中，废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚，凝聚物和磁粉相互结合沉淀。可溶性电极溶蚀产生铝离子、铁离子，反应生成以磁粉为“核心”发生絮凝反应，生成絮体。絮体的生成量根据电流参数进行控制，絮体生成量可控可调，精确反应，减少资源浪费，节约成本。絮体因包括有磁粉具有磁性，在电磁感应装置的磁场作用下可以被迅速从水中分离出来，污水经过上述流程得到净化。根据污泥絮体具有磁性的特点，亦可称为磁性絮体。
同时，由于可溶性电极的溶蚀作用伴随电离产生相互的排斥驱动，使得磁粉相互之间能够较为分散，最终净化的絮凝物表现为大量分散的絮凝物，可以更加充分净化废水中的胶态、悬浮态杂质。同时，带电污染物颗粒或絮体在电场中会发生泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。经过本发明电絮凝磁絮凝和磁分离一体化的污水处理工艺净化的废水胶态和悬浮物杂质含量极低，废水净化后的品质极其优秀。
此外，污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，还包括由阳极氧化作用和阴极还原作用的净化处理，能去除水中多种污染物。
由此可见，本发明在电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化的污水处理过程中，首先开启反应槽对于可溶性电极进行溶蚀产生絮凝剂，关闭电磁感应装置释放磁粉，使污水与絮凝剂和磁粉接触,污水在反应槽内同时进行电絮凝、磁絮凝的絮凝处理，然后再打开电磁感应装置通过磁场吸附污水中与磁粉融合的絮体及磁性污染物进行分离处理。可见，本发明中不仅在反应槽内同时进行电絮凝、磁絮凝的絮凝处理，降低了分别絮凝的复杂性，明显提高了絮凝的效果，而且通过电磁感应装置来控制磁粉的吸附和释放来实现磁絮凝和磁分离，不仅方便操作易于控制，而且能够有效分离污水中的杂质，无需额外加入磁粉和磁粉分离处理设备，磁粉能够进行循环使用，大大提高了磁絮凝和磁分离的速度和效率。
于此可见，本发明在同一装置的不同阶段实现了电絮凝、磁絮凝及磁分离一体化，投资造价低，操作运行简便，可节省占地，大大提高了絮凝效果和沉降速度；本发明可直接用于实际工程中原有电絮凝设备的改造，安装施工方便，无需增加磁粉投加池和磁粉分离池，便可达到提标改造的目的；本发明中在开始处理污水的时候加入磁粉，污水在磁粉、絮凝剂的作用下形成絮体，然后打开电磁感应装置吸附与磁粉结合的絮体，解决了磁絮凝的磁粉回收问题，增加了磁粉的回收率，简化了磁粉投加与分离的过程，提高了废水处理的速率；本发明稳定性和适应性强，可以承受更大的水质和水量变化，可直接用于处理电镀废水、脱硫废水、矿山废水等重金属含量较高的工业废水，具有广阔的发展空间和市场前景。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。