一种污水处理系统、污水处理方法及可调节电源与流程

本发明属于污水处理控制系统及方法领域，具体涉及一种污水处理系统、污水处理方法及可调节电源。

背景技术：

随着中国工业化的进程，越来越多的工业废水被排放到环境中去。高级氧化技术是一种重要的用于处理难降解有机污水的方法之一。通过一定的电力在电极表面各种不同的化学反应，产生如羟基自由基的强氧化剂，将水体中的大分子有机物质破坏并矿化为无污染的二氧化碳和水。

但是高级氧化技术在现实中处理高盐高硬废含金属离子的有机废水的效果并不佳。其主要原因是因为在处理该类废水中会产生固体颗粒的析出，如碳酸钙，碳酸镁，磷酸钙，铁金属等。该类固体颗粒析出并粘附在电极表面，从而产生“结垢”现象。导致电极无法与污水直接接触，导致有机物水无法被继续处理。该现象在氧化过程中与电源负极相连的阴极表面特别严重。现有常用解决该方法的途径是在将失效的电极置于酸中泡洗，将覆盖在电极表面的固体溶解去除。但是该方法需要频繁酸洗，且需要消耗大量的酸，在实际运用中导致高级氧化技术处理的污水率低，成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种污水处理系统、污水处理方法及可调节电源，解决了现有技术中有机污水处理过程中电极酸洗频率高、效率低、电极寿命短的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种污水处理系统，包括污水处理池、设置在污水处理池中的至少一对电极及搅拌系统、与电极连接的电源，所述电源能够根据预先设定的时间参数进行正、负极性对调。

所述电源的正、负极调换后，搅拌系统停止延迟一段时间后，再启动工作。

污水处理池的底面设置为向出水口方向倾斜的斜面结构。

所述电源能够变换输出电流强度，根据污水的污染度参数设置电流强度变换常数。

所述输出电流强度按照指数递减或线性递减的规则进行衰减。

所述电极可为导电金刚石涂层电极、石墨电极、碳纤维电极、石墨烯电极、钌钛涂层钛电极中的至少一种。

一种污水处理方法，预先获取一个工作周期的系统工作参数，将所述工作参数通过电源的控制器进行设置并存储，所述工作参数包括电源正、负极切换时间，搅拌系统停止搅拌时间，初始电流强度，电流衰减速率常数，具体控制过程包括如下步骤：

步骤1、将电源输出端的正负极分别与两个电极连接，根据预先获得的电源正、负极切换时间设置电源时间继电器的参数；

步骤2、设置初始电流强度参数，以及电流衰减速率常数后启动电源及污水处理控制器，等待时间继电器动作；

步骤3、时间继电器动作后，控制电源输出端的正负极性对调，并且停止污水处理池及搅拌系统的搅拌工作；

步骤4、停止一段时间后，启动污水处理池及搅拌系统继续工作；

步骤5、重复执行步骤3、步骤4，直至污水处理完成。

根据预先设定的参数，污水浓度每降低一个阈值，所述电源的输出电流强度按照指数递减或线性递减的规则相应的下降，直至污水处理完成。

所述搅拌系统的停止时间根据如下规则设置：

电源正、负极调换后，附着在原来阴极电极上的结垢物开始脱落，等待结垢物脱落并下沉后再启动搅拌系统开始工作。

一种可调节电源，能够用于污水处理系统，所述可调节电源根据负载的参数调节输出电流强度，输出电流强度的初始值和变化速度通过控制器根据传感器的取样值进行控制，所述传感器与负载连接；所述输出电流强度调节后，电源工作在恒流输出状态。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、针对有机污水处理的难点痛点，该发明专利提出利用通过在污水处理过程中通过电源正负极调换使得两个电极的阴阳极的极性间歇调换。当电极阴阳极调换时，一方面可以使部分原粘附于电极表面的固体颗粒掉落或原阴极表面还原的金属重新溶解进入污水中，另一方面可以使电极表面粘附的固体颗粒可通过阳极表面附近区域酸部分溶解。因此该方法通过阴阳极的调换使电极再生，延长电极使用寿命，从而减少酸洗频率从而提高污水的处理效率并降低成本。

2、搅拌系统在电极调换后停顿一段时间，使得附着在原来阴极电极上的结垢物有效溶解并下沉充分后，再启动搅拌系统，提高了污水处理效率。

3、在整个污水处理过程中，采用输出电流强度衰减的方法，不同的污染度的污水采用不同的起始电流强度，通过电流强度随水中污染度降低而逐步衰减，从而使得整个系统有效节约了电能，达到了节能环保的效果。

附图说明

图1为本发明污水处理系统的模块连接示意图。

图2为本发明污水处理系统电源电路图。

图3为图2中输出继电器部分电路图。

图4为本发明污水处理方法电流强度线性衰减工作波形图。

图5为本发明污水处理方法电流强度指数衰减工作波形图。

图6为本发明可调节电源的第一种工作流程图。

图7为本发明可调节电源的第二种工作流程图。

图8为本发明可调节电源的第三种工作流程图。

其中，图中的标识为：1-第一电极；2-第二电极；3-有机污水；4-从电极上脱落的结垢物。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

一种污水处理系统，包括污水处理池、设置在污水处理池中的至少一对电极及搅拌系统、与电极连接的电源，所述电源能够根据预先设定的时间参数进行正、负极性对调。

所述电源除了能够变换电极极性以外，还能够变换输出电流强度，根据污水的污染度参数设置电流强度变换常数初始值及变化速度，每一个工作周期，输出电流强度变换后，电源均工作在恒流状态。

所述输出电流强度按照指数递减或线性递减的规则进行衰减。

具体实施例一，如图1至图3所示，

一种污水处理系统，包括污水处理池、设置在污水处理池中的第一电极1和第二电极2，及搅拌系统、与第一电极1和第二电极2连接的电源，污水处理池中装入有机污水3，电极的上端伸出有机污水3的上表面，所述电源包括整流部分、滤波部分、稳压部分、集成控制器、时间控制系统、输出继电器；交流电通过变压器bk后，经过四个二极管vt1～vt4组成的整流桥，然后经过一次滤波、二次滤波、稳压后，再经过时间继电器jt到达输出端，输出端具有输出继电器j，通过输出继电器控制电源输出端的极性；集成控制器用于显示和设置控制状态信息，时间继电器用于调节极性切换时间，输出继电器用于控制电源的极性切换。

电流衰减常数可通过可调电阻r2实现，其主要功能用于调节输出电压，可调范围为0～25v，当电压变化时其功率不变，电流增大，希望输出电流的强度以指数可调哀减的形式进行变化。其中二个重要的参数是初始电流强度和变化速度用“k”表示，可以直接控制和调节。采用模块对负载进行取样，plc实现控制功能。。

时间控制系统可通过：时间继电器或plc等控制器实现。

在该实例中，时间控制系统通过时间继电器实现。

该实施例的一次滤波和二次滤波采用电容c1、c2，稳压部分采用三端稳压78系列稳压器，输出端电压可以从dc2～25v范围内可调。

集成控制器包括触摸屏、七段(或八段)数码管显示，或plc可编程序控制器，集成控制二组或二组以上的时间控制器。

可控时间继电器：型号：dh48s-□,或jss48□,控制恒流电源时间，时间控制系统的调节范围为秒：0.01～99.99s，分：1～99m99s，时：1～99h99m。

输出继电器，控制恒流电源极性，型号为cdz9-62pl，输出时间控制系统的的控制端分别连接指示灯led1、led2和限流电阻r11、r12。

所述电源能够根据预先设定的时间参数进行正、负极性对调。

所述电源的正、负极调换后，搅拌系统停止延迟一段时间后，再启动工作，这样能够让从电极上脱落的结垢物4有效下沉后，提高污水处理效率。

所述电极为成对设置，最少设置一对，根据具体的污水处理池尺寸设置电极的个数，可以为2个、4个、6个等。

为了更进一步将析出的结垢物快速排出污水处理池，将污水处理池的底面设置为向出水口方向倾斜的斜面结构。

所述污染度可以为污水浓度、化学需氧量cod等参数进行标定，例如，cod为1000mg/l的时候，控制电源输出的电流强度为1a。

随着净水时间延长，当cod从1000mg/l降为800mg/l时，控制电源输出的电流强度衰减为0.8a，cod为200mg/l时，控制电源输出的电流强度为0.2a。

上述实施例中，所述电极为导电金刚石涂层电极、石墨电极、碳纤维电极、石墨烯电极、钌钛涂层钛电极中的至少一种。

该方案中，电源在外观上设备具有体积小，重量轻，造型美观等特点。在电路上，采用小规模的集成电路设计，具有结构简单，元器件少，调试方便，生产成本低。在显示方面，采用七段数码显示。时间控制方面，采用二进制编码，操作更方便，可以定时或不定时的进行周期性的进行设置，设置时间范围广，可以以毫秒为单位进行设置。因此，不仅仅能够用于污水处理，还可以广泛应用于小家电，大专院校，实验室、试验仪器等电器控制方面。

基于上述实施例所述的污水处理系统，详细介绍其污水处理方法，具体为：

预先获取一个工作周期的系统工作参数，将所述工作参数通过电源的控制器进行设置并存储，所述工作参数包括电源正、负极切换时间，搅拌系统停止搅拌时间，初始电流强度，电流衰减速率常数，具体控制过程包括如下步骤：

步骤1、将电源输出端的正负极分别与两个电极连接，根据预先获得的电源正、负极切换时间设置电源时间继电器的参数；

步骤2、设置初始电流强度参数，以及电流衰减速率常数后启动电源及污水处理控制器，等待时间继电器工作；

步骤3、时间继电器工作后，控制电源输出端的正负极性对调，并且停止污水处理池及搅拌系统的搅拌工作；

步骤4、停止一段时间后，启动污水处理池及搅拌系统继续工作；

步骤5、重复执行步骤3、步骤4，直至污水处理完成。

具体实施例二，如图4所示，

将电源调换一次正、负极的过程作为一个工作周期，一个污水处理过程包括n个工作周期，预先根据实验、检测、观察等方法获取所有工作周期的系统工作参数，所述工作参数包括电源正、负极切换时间，搅拌系统停止搅拌时间，初始电流强度，电流衰减速率常数等，将所述工作参数通过电源的控制器进行设置并存储，该实施例为输出电流强度按照线性衰减的方式进行工作，具体控制过程包括如下步骤：

步骤1、将电源输出端的正负极分别与两个电极连接，电源输出端正极连接第一电极、电源输出端负极连接第二电极，此时，第一电极为阳极电极，第二电极为阴极电极，将预先获得的电源正、负极切换时间调节电源时间继电器的参数，所述时间继电器的调节范围为秒：0.01～99.99s，分：1～99m99s，时：1～99h99m；

步骤2、设置初始电流强度参数，以及电流强度按线性衰减的速率常数后，启动电源及污水处理控制器，电源输出电流为正，等待电源输出端正极时间继电器动作；

步骤3、电源输出端正极连接的时间继电器动作后，停止污水处理池及搅拌系统的搅拌工作，停止一段时间后，控制电源输出端的正负极性对调，电源输出端正极连接第二电极，电源输出端负极连接第一电极，此时，第一电极作为阴极电极，第二电极作为阳极电极；

步骤4、启动污水处理池及搅拌系统继续工作，此时电源的输出电流为负，等待电源输出端负极连接的时间继电器动作；

步骤5、电源输出端负极连接的时间继电器动作后，切换电源正负极工作状态；

步骤6、重复执行步骤至步骤5，直至污水处理完成。

具体实施例三，如图5所示，

该实施例的具体工作过程与具体实施例三基本相同，不同之处为该实施例的电流强度按照指数递减的规则工作。

所述搅拌系统的停止时间根据如下规则设置：

电源正、负极调换后，附着在原来阴极电极上的结垢物开始脱落，等待结垢物脱落并下沉后再启动搅拌系统开始工作。

具体实施例四，

一种可调节电源，具体电路如图3、图4所示，能够用于污水处理系统，所述可调节电源根据负载的参数调节输出电流强度，输出电流强度的初始值和变化速度通过控制器根据传感器的取样值进行控制，所述传感器与负载连接；所述输出电流强度调节后，电源工作在恒流输出状态。该实施例电源的工作原理及工作过程如图6至图8所示。

具体电路参数如下：

bk:控制变压器，vt1～4：整流二极管，构成一组桥式整流；c1：一次滤波，1000uf；：二次滤波，220uf；r1；固定电阻，220ω；r2；可调电阻，1kω；r11：限流电阻，1kω，该电阻为可调电阻；r12：限流电阻，1kω，该电阻为可调电阻；led1指示灯(发光二极管)；led2指示灯(发光二极管)。

78**系列：三端稳压器,输出电压可以从dc2～25v范围内可调。

集成控制器：触摸屏、七段(或八段)数码管显示，或plc可编程序控制器，集成二组或二组以上的时间控制器。

y0：集成控制器输出。

jt:可控时间继电器：型号：dh48s-□,或jss48□,控制恒流电源时间。可调范围：秒：0.01s～99.99s；分：1s～99m99s；时：1m～99h99m以上。

j：输出继电器，控制恒流电源极性。

所述输出电流强度通过可变电阻调节，所述控制器为plc。

该可调节电源具有如下优点：

在外观上设备具有体积小，重量轻，造型美观等特点。

在电路上，采用小规模的集成电路设计，具有结构简单，元器件少，调试方便，生产成本低。

在显示方面，采用七段数码显示。

时间控制方面，采用二进制编码，操作更方便，可以定时或不定时的进行周期性的进行设置，调整时间范围广，可以以毫秒为单位进行设置。

因此，能够广泛应用于水处理，小家电，大专院校，实验室、试验仪器等电器控制方面。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。