專利名稱：壓溶電解綜合式氣浮成套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型的氣浮成套裝置，適應(yīng)于給排水處理工藝系統(tǒng)中作為電化學(xué)物化及固液分離的工藝單元。適應(yīng)于造紙、印染、醫(yī)藥、石化、化工、化纖、皮革、釀造、食品加工、機(jī)械加工及電鍍等各種工業(yè)廢水處理，去除有機(jī)污染及固液分離，也適應(yīng)于江河湖泊水除藻除濁的給水處理。
其基本工作原理是將電解氣浮和壓溶氣浮進(jìn)行改進(jìn)，取長補(bǔ)短，巧妙結(jié)合，使之融為一體。
電解氣浮對各種有機(jī)物污染的工業(yè)廢水能進(jìn)行有效處理，去除水中大量溶解性和半溶解性有機(jī)污染物質(zhì)。其工藝原理圖如附圖(一A、B)所示。電解氣浮裝置由氣浮池體(11)、電極組(12)、括渣機(jī)(13)、攪渣罐(14)、電控系統(tǒng)(15)、管道混合器(16)、污泥泵(17)及配套管道閥門所組成。
其中電極組(12)由電極支架、正電極、負(fù)電極所組成。正電極一般用鋁板或鐵板做成，負(fù)電極一般用石墨板做成，也有用金屬鋁或鐵板做成。
電極組(12)在氣浮池體(11)內(nèi)的排例是先并聯(lián)后再串聯(lián)3～5級而形成總的水處理流程。
括渣機(jī)(13)一般采用鏈帶式連續(xù)括渣機(jī)。
電控系統(tǒng)(15)將交流電降壓并整流成直流電(12伏)，通過電纜電排(152)對電極組(12)提供大電流，另一方面完成對水泵、括渣機(jī)、攪渣罐等拖動電控。
在原水中投入少量氯化鈉，經(jīng)管道混合器(16)完成快速混合后再進(jìn)入電解氣浮池。原水穿過電極區(qū)時(shí)，氯化鈉被電離成次氯酸鈉，次氯酸鈉對原水中的有機(jī)污染物進(jìn)行氧化；電極區(qū)產(chǎn)生的新生態(tài)氧對原水中的有機(jī)污染物也進(jìn)行氧化作用，將大分子有機(jī)物氧化為小分子有機(jī)物，從而降低了污染指標(biāo)CODcr(化學(xué)須氧量)。同時(shí)金屬電極在運(yùn)行中電離出大量的金屬離子AL+3和Fe+2，金屬離子在電場的作用下迅速水解生成氫氧化鋁和氫氧化鐵絮凝體，在這絮凝體形成及拼大的過程中，由于電中和架橋吸附等同時(shí)作用，水中被氧化和尚未被氧化的有機(jī)污染物被凝結(jié)在絮凝體中，再由電解產(chǎn)生的微氣泡浮出水面，達(dá)到固液分離。浮渣被括渣機(jī)(13)連續(xù)括入攪渣罐(14)，在攪渣罐(14)中消泡后由污泥泵(17)輸至污泥脫水機(jī)壓濾成泥餅，可埋填可焚燒以消除二次污染。浮渣下面的清水由氣浮池體(11)中的通道(111)流入下一級電極區(qū)完成上述電化學(xué)物化處理過程，直至最后一級清水由清水收集管(112)收集由排清水管(18)外排流入后續(xù)工藝處理單元。
而壓溶氣浮裝置的工藝原理與電解氣浮絕然不同(如附圖二A、B、C)所示，壓溶氣浮裝置由氣浮池體(21)，壓溶釋放系統(tǒng)(22)，括渣機(jī)(23)，攪渣罐(24)電控系統(tǒng)(25)，污泥泵(27)和原水管系(28)，及配套管道伐門等組成。
氣浮池體(21)由反應(yīng)區(qū)(211)，第一捕捉區(qū)(212)，第一分離區(qū)(213)，第二捕捉區(qū)(214)和第二分離區(qū)(215)，清水區(qū)(216)等所組成。第二分離區(qū)底部安裝有集清水管(217)通入清水區(qū)(216)。清水區(qū)(216)外安裝有排清水管(26)，回流清水管(221)原水管系(28)由管道混合器(281A)，(281B)，微旋反應(yīng)罐(282)和布水管(283)等組成。布水管(283)安裝在氣浮池反應(yīng)區(qū)(211)內(nèi)底部。
溶氣釋放系統(tǒng)(22)由清水回流管(221)，溶氣回流泵(222)，壓力溶氣罐(223)，溶氣釋放機(jī)(224)，空氣壓縮機(jī)(225)，貯氣罐(226)及相應(yīng)管道伐門等組成。
壓溶系統(tǒng)的工作原理是溶氣回流泵(222)將清水由回流管(221)抽出，經(jīng)管道壓輸入壓力溶氣罐(223)，空氣壓縮機(jī)(225)將空氣經(jīng)貯氣罐(226)壓入溶氣罐(223)。溶氣罐(223)工作壓力為3.5～3.8kgf/cm2。在溶氣罐內(nèi)，空氣溶解在水中達(dá)到該壓力的飽和狀態(tài)。壓力溶氣水由溶氣水管道輸入到溶氣釋放機(jī)(224)。溶氣釋放機(jī)(224)安裝在氣浮池(21)中的第一捕捉區(qū)(212)和第二捕捉區(qū)(214)的底部。壓力溶氣水經(jīng)過釋放機(jī)(224)，壓力能瞬間被轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能或熱能消耗掉，溶氣水壓力在0.01秒時(shí)間內(nèi)由3.5～3.8kgf/cm2降為0.2～0.25kgf/cm2，原來飽和地溶解在水中的空氣此時(shí)就成為了過飽和狀態(tài)，空氣分子從水體中釋放出來形成含微氣泡濃度為109～1010個(gè)/L，直徑為10-5～10-6M的釋氣水，再從釋放機(jī)中流出與待原水混合。
壓溶氣浮裝置去除原水中有機(jī)污染物質(zhì)的工作原理如下原水被投入絮凝劑后，經(jīng)過管道混合器(281A)完成快速混合，再流經(jīng)微旋反應(yīng)罐(282)完成微絮凝反應(yīng)，結(jié)成肉眼難以看見的細(xì)小絮花。再投入高分子助凝劑(陽離子聚丙烯酰胺)，經(jīng)過管道混合器(281B)，完成快速混合，再由布水管(283)流入氣浮池反應(yīng)區(qū)(211)。
水體在反應(yīng)區(qū)(211)中完成絮凝反應(yīng)，結(jié)出1～2mm直徑大小的絮花，原水中的有機(jī)污染物被凝固在此絮凝體中。水體再進(jìn)入第一捕捉區(qū)(212)與釋放機(jī)(224)流出的釋氣水混合。釋氣水中的微氣泡，和原水中的絮凝體在第一捕捉區(qū)(212)內(nèi)互相結(jié)合、并大，完成共聚捕捉反應(yīng)形成3～5mm直徑大小的夾氣泡和掛氣泡絮花，大部分絮花比重小于1，因此混合水體流入第一分離區(qū)(213)時(shí)大部分夾掛氣泡絮花浮出水面，清水從第一分離區(qū)(213)下部流入第二捕捉區(qū)(214)，尚未浮出水面的絮花完成與第一分離區(qū)(212)中一樣的共聚捕捉反應(yīng)。
混合水體再流入第二分離區(qū)(215)，絮花全部浮出水面，清水由集清水管(217)收集流入清水區(qū)(216)，由排清水管(26)外排。兩個(gè)分離區(qū)水面上的浮渣高出水面約100～120mm，由一臺鏈帶式括渣機(jī)連續(xù)將浮渣最上面一層約10mm厚的浮渣括于攪渣罐(24)中消泡，再由污泥泵(27)輸?shù)矫撍畽C(jī)壓濾成餅，填埋或焚燒，以消除二次污染。
電解氣浮裝置與壓溶氣浮裝置各種技術(shù)性能參數(shù)和投資，運(yùn)行費(fèi)用比較如表一。表一
從表一可知這兩種氣浮各有優(yōu)缺點(diǎn)，而且是互相此長彼短。由于電解氣浮去除CODcr作用原理多，有電化學(xué)氧化作用，又有絮凝功能，而壓溶氣浮只有一種絮凝功能，因此電解氣浮比壓溶氣浮去除有機(jī)物的能力強(qiáng)，對CODcr，BOD5，色度去除率均高于壓溶氣浮很多。又由于壓溶氣浮產(chǎn)微氣泡能力比電解氣浮強(qiáng)10倍以上，因此電解氣浮去除懸浮物能力不如壓溶氣浮。
又由于電解氣浮電耗特高，設(shè)備投資太大使得這一技術(shù)很難推廣應(yīng)用。
電解氣浮之所投資和運(yùn)行費(fèi)用太大是因?yàn)楹碾姽β侍螅碾姽β手蕴笫且驗(yàn)殡娊鈿飧∪コ袡C(jī)物的能耗效率太低。能耗效率太低的原因有如下兩點(diǎn)1、在電解氣浮運(yùn)行之中，污水穿過第一級電極，產(chǎn)生了大量的絮凝體和少量的微氣泡，不足一半的絮凝體被微氣泡捕捉浮出水面，而大部分絮花隨水體流入第二級電極區(qū)，由于絮花是電解質(zhì)導(dǎo)電體，使得水體的電導(dǎo)率不均勻，使得電流形成大量的局部短路。同樣水體再進(jìn)入后一級電極區(qū)時(shí)，發(fā)生更嚴(yán)重的電流短路現(xiàn)象。
2、電極在使用一段時(shí)間后，約300小時(shí)左右，由于水體電導(dǎo)率不均勻，造成金屬電極放電表面不均勻，表面金屬離子電離溶入水中也不均勻，造成表面大量的局部凹坑和凸臺。這更容易造成電解效率低，從而形成惡性循環(huán)。
這造成電極須經(jīng)常更換，造成管理煩雜。目前國內(nèi)原有的電解氣浮幾乎全部停止運(yùn)行，現(xiàn)在幾乎極少購置這種裝置，僅限于處理含金屬離子廢水回收金屬的處理和染料工業(yè)廢水的處理和部分印染廢水的處理及含酚和CN-等的廢水處理。
電解氣浮處理有機(jī)物污染濃度在500mg/L時(shí)，電極區(qū)級數(shù)有兩級，1000mg/L時(shí)就有四級了。級數(shù)越多，電效率越低。運(yùn)行初期電效率較高。運(yùn)行一段時(shí)間(約300小時(shí)左右)效率就急劇下降。一般平均效率由60～70％下降到20～25％。
《給水排水》雜志1998年第一期第64頁載文“廢水凈化的電化學(xué)方法進(jìn)展”報(bào)道了國內(nèi)外近10年來關(guān)于電解氣浮的科研動態(tài)和技術(shù)改進(jìn)。這些改進(jìn)主要圍繞著電極材料的研制改進(jìn)。但均限于電解氣浮技術(shù)本身的研究。雖使電極壽命延長一倍至二倍。電效率也有提高，投資更昂貴，運(yùn)行費(fèi)用降低甚微。該文在結(jié)語P67中不得不指出“電凝聚和電氣浮，同化學(xué)凝聚相比，無需投資加藥設(shè)備，且材料消耗要少許多。其缺陷在于能耗問題。提高電流效率，降低電極極化乃是降低能耗的關(guān)鍵所在，也是今后電凝聚的重攻方向。電化學(xué)氧化雖然未能在實(shí)際中得到普遍應(yīng)用，但是人們對它已寄予厚望”。
雖然壓溶氣浮處理有機(jī)物污染廢水具有投資少，運(yùn)行費(fèi)用較低，運(yùn)行周期長，對CODcr的去除率也較高，但有下述三個(gè)方面的原因使之推廣應(yīng)用也受到限制1、產(chǎn)污泥量比較大，消除二次污染的投資大，運(yùn)行費(fèi)用相應(yīng)也較高。
2、當(dāng)原水的CODcr濃度高于某一數(shù)值時(shí)，投藥與去除CODcr量呈非線性關(guān)系，使得其對原水CODcr濃度有一個(gè)適應(yīng)范圍，一般CODcr≤2000mg/L，超過這個(gè)范圍，去除單位CODcr的投藥量急劇增加，產(chǎn)污泥量也急劇增加，使運(yùn)行費(fèi)用高得無法承受。
3、對一些工業(yè)污水，特別是色度污染較大的某些工業(yè)污水處理的效果甚微。如染料工業(yè)廢水，印染廢水、皮革廢水，醫(yī)藥和農(nóng)藥廢水等。
絕大多數(shù)工業(yè)有機(jī)物污染廢水的CODcr均屬中高濃度，且多半具有較大的染色。如果沒有比電解氣浮和壓溶氣浮更適用更好的技術(shù)裝置，如果沒有投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，產(chǎn)污泥量少的成熟的新實(shí)用技術(shù)，則勢必要靠投資和占地極大的生化處理工藝來作為污水處理的主要工藝單元。這不適合我國作為發(fā)展中國家的環(huán)保嚴(yán)峻形勢和財(cái)力情況。
為了發(fā)明一種新的物化處理技術(shù)；為了保持電解氣浮處理有機(jī)污染廢水的能力，又要降低能耗和投資；為了提高壓溶氣浮的處理有機(jī)物污染廢水的能力，而又不增加能耗和降低藥耗，又不增加太大投資；這一新的物化處理技術(shù)能單獨(dú)勝任中和低濃度有機(jī)污染工業(yè)廢水處理；對于中高濃度廢水處理也能承擔(dān)主要工藝處理單元，而只須少量投資簡單的生化處理單元來作為輔助。為此，本發(fā)明公開了一種新型的氣浮裝置——壓溶電解綜合式氣浮成套裝置。
該技術(shù)兼有壓溶氣浮和電解氣浮技術(shù)長處，同時(shí)又彌補(bǔ)了二者的不足之處。
實(shí)現(xiàn)這一目的主要是在壓溶氣浮池內(nèi)安裝有使用壽命特長不溶出金屬離子的電解電極，同時(shí)在有機(jī)污染工業(yè)廢水中投加無機(jī)絮凝劑堿式氯化鋁或復(fù)合聚合堿式氯化鋁，還投加少量的硫酸亞鐵和微量氯化鈉，以代替電解氣浮金屬電極溶出的鋁離子和亞鐵離子，完全模彷電解氣浮的電化學(xué)和電物化原理，使原水中溶解和半溶解狀態(tài)的有機(jī)物和投入的各種藥物在電場中一起完成電化學(xué)氧化還原反應(yīng)和電物化絮凝反應(yīng)，達(dá)到高效率處除CODcr的目的。
本發(fā)明壓溶電解綜合式氣浮成套裝置的工藝原理如附圖(三)A、B、C、D所示。
該綜合式氣浮成套裝置由氣浮池體(31)，壓溶釋放系統(tǒng)(32)，括渣機(jī)(33)，攪渣罐(34)，電控系統(tǒng)(35)，電解電極系統(tǒng)(36)，制藥投藥系統(tǒng)(37)，進(jìn)水管系(38)，污泥泵(39)及配套管道伐門電纜等器材組成。
氣浮池體(31)由反應(yīng)區(qū)(311)，第一電解捕捉區(qū)(312)，第一固液分離區(qū)(313)，第二電解捕捉區(qū)(314)，第二固液分離區(qū)(315)，清水區(qū)(316)等組成。
壓溶釋放系統(tǒng)(32)由回流管(321)，回流泵(322)，壓力溶氣罐(323)，發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)，貯氣罐(325)，空壓機(jī)(326)，輸出電纜(327)及相應(yīng)管道伐門組成?；亓鞴?321)安裝在氣浮池清水區(qū)(316)之外與之相通連。發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)，安裝在氣浮池第一電解捕捉區(qū)(312)和第二電解捕捉區(qū)(314)的下部。
清水區(qū)(316)內(nèi)安裝有水位控制閥(319)。第二分離區(qū)(315)底部安裝有集清水管(317)。
括渣機(jī)(33)安裝在氣浮池(31)的水平面上，攪渣罐(34)通過導(dǎo)渣板(341)與氣浮池(31)相連。括渣機(jī)(33)是鏈帶式連續(xù)括渣機(jī)。
電解電極系統(tǒng)(36)由調(diào)壓器(361)，變壓器(362)，整流器(363)，電解電極組(364)及輸入電纜電排(365)及相互連接的電纜等組成。電解電極組極板由石墨材料做成。
釋放機(jī)(324)輸出電纜(327)與調(diào)壓器(361)相連。
進(jìn)水管系(38)由原水入口管(381)，管道混合器(382)，布水管(383)等組成。
布水管(383)安裝延伸在氣浮反應(yīng)區(qū)(311)底部，其余安裝在氣浮池外。
電解電級組(364)安裝在氣浮池(31)的第一電解捕捉區(qū)(312)和第二電解捕捉區(qū)(314)的上部。
制藥投藥系統(tǒng)(37)由A溶藥罐(371)，投A藥泵(372)，A藥計(jì)量儀(373)，投A藥管接頭(374)和(375)；M溶藥罐(376)，投M藥泵(377)，M藥計(jì)量儀(378)，投M藥管接頭(379)，以及相應(yīng)的管道伐門等所組成。
投A藥管接頭(374)安裝在管道混合器(382)的入水端上，投A藥另一個(gè)管接頭(375)安裝在第二電解捕捉區(qū)(314)內(nèi)的釋放機(jī)(324)的吸藥孔上。
投M藥管接頭(379)安裝在第一電解捕捉區(qū)(312)內(nèi)的釋放機(jī)(324)的吸藥孔上。
電控系統(tǒng)(35)負(fù)責(zé)對制藥投藥系統(tǒng)(37)，括渣機(jī)(33)，攪渣罐(34)，回流泵(322)，空壓機(jī)(326)，污泥泵(39)等氣浮成套裝置所有供電實(shí)行拖動控制。
該壓溶電解綜合式氣浮成套裝置中采用的電控系統(tǒng)、電纜、電排的電器材料器件均是國家標(biāo)準(zhǔn)通用件；采用的水泵、電機(jī)、減速機(jī)、空壓機(jī)等也是國家標(biāo)準(zhǔn)通用設(shè)備；儲氣罐、溶氣罐、溶藥罐、括渣機(jī)、攪渣機(jī)也是按照國家給排水設(shè)計(jì)手冊(1-12冊)規(guī)范的要求采用；管道、閥門、管接頭等器材也是采用國家標(biāo)準(zhǔn)通用件。其中發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)采用的是公開號為CN1041712A的技術(shù)。
壓溶電解綜合式氣浮成套裝置的工作原理過程分為3個(gè)輔助流程和一個(gè)主工藝流程，這四個(gè)流程同時(shí)工作，在整個(gè)過程中，氣浮池內(nèi)注滿了水，電解電極(364)淹沒在水下。
第一個(gè)輔助流程是制藥投藥流程其過程如下在溶A藥罐內(nèi)將堿式氯化鋁〔AL3(OH)nCL6-n〕m(n＝1～5，m＝1～12，n，m為自然數(shù))和固體氯化鈉，還有固體硫酸亞鐵按照1000∶2～10∶1～5的比例，加水溶解為AL2O3含量2～3％的無機(jī)絮凝劑A藥液，由投A藥泵(372)抽送，經(jīng)A藥計(jì)量儀(373)及相應(yīng)管道伐門和A藥管接頭(374)和(375)投加到管道混合器(382)的入水端內(nèi)和第二電解捕捉區(qū)(314)內(nèi)的釋放機(jī)(324)中。
在溶M藥罐(376)內(nèi)將聚丙烯酰胺加水溶解成固含量為0.02％的稀溶液，由投M藥泵(377)抽送，經(jīng)M藥計(jì)量儀(378)，經(jīng)相應(yīng)管道伐門，經(jīng)投M藥管接頭(379)投加到第一電解捕捉區(qū)(312)內(nèi)的釋放機(jī)(324)中。
第二個(gè)輔助流程是壓溶釋放流程，其過程如下溶氣回流泵(322)通過回流管(321)及相應(yīng)伐門管道將清水區(qū)(316)內(nèi)的經(jīng)處理了的清水抽吸并壓輸入壓力溶氣罐(323)內(nèi)；另一方面，空壓機(jī)(326)通過貯氣罐(325)及相應(yīng)管道伐門將壓縮空氣輸入壓力溶氣罐(323)內(nèi)。溶氣罐(322)的工作壓力為2.5～3.5kgf/cm2，對應(yīng)此工作壓力下的空氣溶于水中的飽和值，壓縮空氣接近飽和地溶于水中形成壓力溶氣水，壓力溶氣水再通過相應(yīng)的管道伐門流入到安裝在氣浮池第一電解捕捉區(qū)(312)和第二電解捕捉區(qū)(314)內(nèi)的發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)。壓力溶氣水推動釋放機(jī)(324)內(nèi)的轉(zhuǎn)輪高速旋轉(zhuǎn)，將壓力溶氣水的壓力能、動能、瞬間轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，再通過釋放機(jī)(324)內(nèi)的發(fā)電機(jī)將其轉(zhuǎn)換成電能，由輸出電纜(327)將200～240V，40～50HZ的電流輸給調(diào)壓器(361)。
從釋放機(jī)(324)流出的溶氣水壓力降為0.2～0.3kgf/cm2，原先溶于水中的空氣就成了過飽和狀態(tài)而從水中釋放出來，形成含超細(xì)微(直徑為10-5M)超高濃(濃度為109～1010個(gè)/L)微氣泡的釋氣水。
由于投M藥泵在第一電解捕捉區(qū)(312)內(nèi)的釋放機(jī)(324)內(nèi)投有M高分子助凝劑，因此此處的釋氣水超高濃微氣泡攜帶著M藥分子，靠高梯度濃度擴(kuò)散作用與進(jìn)入此區(qū)的待處理原水進(jìn)行充分混合傳質(zhì)運(yùn)動。
由于投A藥泵在第二電解捕捉區(qū)(314)內(nèi)的釋放機(jī)(324)內(nèi)投加了無機(jī)絮凝劑A藥，因此此處的釋氣水超高濃微氣泡攜帶著A藥分子靠高梯度擴(kuò)散作用與進(jìn)入此區(qū)的待進(jìn)一步處理的水體進(jìn)行充分混合傳質(zhì)運(yùn)動。
這一輔助過程也是連續(xù)不斷的進(jìn)行。
第三個(gè)輔助流程是電解氣浮流程，其具體過程如下調(diào)壓器(361)將釋放機(jī)(324)傳導(dǎo)過來電源調(diào)節(jié)電壓，再由變壓器(362)變成低電壓大電流，再由整流器(363)將交流電變?yōu)橹绷麟?，再由輸入電纜電排輸入氣浮池第一電解捕捉區(qū)(312)和第二電解捕捉區(qū)(314)中的電極組。電極組正負(fù)電極板均用石墨材料做成。電極板之間間隙約20～40mm，原水穿過兩電極組的總時(shí)間約須3～8min。兩電極板之間的電壓約為4～8伏特。
電解電極組通電后，正電極極板連續(xù)接受電子，大量產(chǎn)生新生態(tài)氧原子，并迅速被還原成氧分子形成超細(xì)微氣泡云，在這一過程中新生態(tài)氧對原水中溶解性或半溶解性有機(jī)物具有極強(qiáng)的氧化作用。將極性有機(jī)大分子氧化成非極性有機(jī)分子。將親水性有機(jī)分子被氧化成疏水性有機(jī)分子，使其便于物化絮凝去除。
另一方面，負(fù)電極板不斷釋放電子，釋放出氫原子，瞬間又被氧化為氫氣分子形成超細(xì)微氣泡云。電極區(qū)水體中的亞鐵離子，在此電場作用下，對水中有機(jī)分子的染色基團(tuán)進(jìn)行還原作用，使其去色，同時(shí)自生被氧化為了3+價(jià)鐵離子，最后水解為氫氧化鐵絮凝體。該絮凝體對有機(jī)物又產(chǎn)生絮凝作用。
電極區(qū)水體中的氯化鈉被電解成次氯酸鈉，次氯酸鈉將有機(jī)分子氧化。
電極區(qū)水中的堿式氯化鋁在此電場的作用下，也迅速水解生成大量的氫氧化鋁絮花，這些絮花在高分子助凝劑的作用下形成絲狀網(wǎng)絡(luò)形絮花，該絮花向其中心收縮，在這一物化過程中，幾乎全部的半溶解狀態(tài)的有機(jī)物、溶解性有機(jī)物中的完全疏水性(非極性)有機(jī)分子和局部疏水性(局部非極性)有機(jī)分子，以及氫氧化鐵的細(xì)小絮凝體(也凝固有有機(jī)物)均被該絲狀網(wǎng)絡(luò)形絮花向絮花中心收縮的網(wǎng)捕卷掃作用而凝固在絮凝體中，在這一過程中一大部分大分子量的極性(親水性)有機(jī)物也被絮凝在絮花中；在這一過程中，電極組電離釋放出的超細(xì)微氣泡大部分也被夾嵌于絮花中，釋放機(jī)(324)釋放的微氣泡附著于絮花表面。使絮凝體比重遠(yuǎn)小于1，便于后續(xù)固液分離和污泥脫水。
上述這一過程就是電解化學(xué)過程和電物化絮凝過程。其中有兩個(gè)氧化過程，一個(gè)還原過程，兩個(gè)絮凝過程，還有一微氣泡與絮凝體結(jié)合的過程。上述這些過程同時(shí)進(jìn)行，在每一個(gè)電解電極組(364)內(nèi)持續(xù)的時(shí)間約2～4min。一但氣浮裝置啟動，電解電極組(364)連續(xù)運(yùn)行。這是第三輔助流程的工作原理。
第四個(gè)工作流程也即是主要工藝流程如下原水由進(jìn)水管(381)進(jìn)入總系統(tǒng)，在投加了無機(jī)絮凝劑A藥后，經(jīng)管道混合器(382)快速混合均勻，經(jīng)布水管(383)進(jìn)入氣浮池反應(yīng)區(qū)(311)內(nèi)完成微絮凝反應(yīng)，結(jié)出氫氧化鋁微細(xì)顆粒(直徑約0.01～0.05mm)。然后水體進(jìn)入第一電解捕捉區(qū)(312)的中下部與釋放機(jī)(324)流出的釋氣水均勻混合，一起穿流過電解電極組(364)，完成電解化學(xué)反應(yīng)過程和電物化絮凝反應(yīng)過程，結(jié)出直徑為2～5mm的夾掛微氣泡絮凝體，大部分污染有機(jī)物被固化于絮凝體中，隨水流進(jìn)入第一分離區(qū)(313)。
絮凝體在分離區(qū)(313)浮出水面形成浮渣，清水由(313)的底部流入第二電解捕捉區(qū)(314)，與釋放機(jī)(324)流出的釋氣水均勻混合，該釋氣水中含有無機(jī)絮凝劑A藥，水體在穿流過電解電極組(364)時(shí)，再次發(fā)生電解化學(xué)反應(yīng)過程和電物化絮凝過程，將水體中尚未被氧化還原反應(yīng)和絮凝去除的有機(jī)物進(jìn)一步徹底去除。之所以分兩次去除的目的是為了避勉一級去除會造成電解電極之間的絮凝體太密太擁擠，那樣的話，水體中的導(dǎo)電率將不均勻，造成電流局部短路，會引起電流浪費(fèi)。
經(jīng)過第二電解捕捉區(qū)(314)后，水體進(jìn)入第二分離區(qū)(315)，絮凝體浮出水面形成浮渣，清水由第二分離區(qū)(315)底部集清水管(317)收集流入清水區(qū)(316)。一小部分清水再由回流管(321)回流至壓溶釋放系統(tǒng)(32)保持第二輔助流程連續(xù)工作。
在運(yùn)行過程中，氣浮池水位由清水區(qū)內(nèi)調(diào)節(jié)閘閥(319)控制。
大部分清水由排清水管(318)外排或進(jìn)入后續(xù)工藝段。
氣浮池(31)水平面上的浮渣高于水面約100～150mm，被鏈帶式括渣機(jī)(33)括于導(dǎo)渣板(341)再滑落于攪渣罐(34)中。經(jīng)部分消泡后由污泥泵(89)壓輸入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水成餅，從而消除二次污染。
由于浮出的絮凝體內(nèi)外均有足夠的微氣泡使之浮出水面約100～150mm高，浮渣形成了三相海棉狀流動體。浮渣中的水分子沿三相交界面不斷滑落于水中，浮渣面層的含水率越來越低，括渣機(jī)每次只括除浮渣表面層約10mm厚的較干浮渣，表面層浮渣被括除后，浮渣層整個(gè)繼續(xù)抬高，表面層又被括除，這樣括到攪渣罐(34)內(nèi)的浮渣含水率只有96.5％至97％，這樣污泥量大幅度減少，后續(xù)污泥脫水設(shè)備就會投資小，運(yùn)行費(fèi)用也低。
壓溶電解氣浮成套裝置的主要技術(shù)參數(shù)和投資，運(yùn)行費(fèi)用參數(shù)如表二。
從表二可以知道，該壓溶電解綜合式氣浮成套裝置確實(shí)綜合了電解氣浮和壓溶氣浮的優(yōu)越技術(shù)性能，并克服了各自的不足，而且某些性能還高于兩者，比如運(yùn)行費(fèi)用比壓溶氣浮還降低了20％。對有機(jī)物去除率保持電解氣浮的水平，運(yùn)行費(fèi)用還下降，這是什么原因呢？這是根據(jù)電解定律電耗量與電解溶出物質(zhì)量成正比，由于電極組(364)在運(yùn)行中不溶出任何物質(zhì)，因此這種電解方法耗電量極小，只須釋放機(jī)(324)發(fā)出的電能就足矣夠矣，同時(shí)該電極組(364)中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)和物化絮凝反應(yīng)與電解氣浮電極組(12)中發(fā)生的反應(yīng)一樣，而比壓溶氣浮沒有電化學(xué)反應(yīng)參與的簡單物化絮凝要節(jié)約大量絮凝劑和助凝劑。
雖然電解氣浮是較成熟的技術(shù)，雖然壓溶氣浮是很成熟的技術(shù)，但本發(fā)明與前兩者相比有明確的新穎性和先進(jìn)性。由于該發(fā)明的投資只比壓溶氣浮高25％，仍比電解氣浮低50％，而且使用壽命和運(yùn)行周期均比兩者長，因此本發(fā)明比兩者有更大的實(shí)用性能。表二
本發(fā)明壓溶電解綜合式氣浮成套裝置與電解氣浮和壓溶氣浮實(shí)質(zhì)性區(qū)別比較如表三。
壓溶電解綜合式氣浮成套裝置的實(shí)際工程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)例如下日處理3500M3造紙中段廢水，進(jìn)出水見表四。
表四
其它參數(shù)如下氣浮池長12M，寬4M，水深1.9M。
浮渣含水率97％。
每去除1kgCODcr產(chǎn)污泥(絕干)0.6kg。
每去除1kgCODcr耗電0.06度。
每去除1kgCODcr耗無機(jī)絮凝劑0.4kg(AL2O3含量為9％的液體藥劑)。
每去除1kgCODcr耗高分子助凝劑0.02kg(以聚丙烯含量為2％的藥液劑)。
每去除1kgCODcr耗NaCL約為0.0002kg。
每去除1kgCODcr耗硫酸亞鐵0.0001kg。
總裝機(jī)容量16KW，其中空壓機(jī)3KW，回流泵11KW，括渣機(jī)1.5KW，攪渣罐1.5KW，另外投藥系統(tǒng)裝機(jī)3KW。
兩極釋放機(jī)共4KW，供電極用電。
電極電壓8.5V，二極電極總電解電流290A。
該實(shí)驗(yàn)裝置中采用的電控系統(tǒng)、電纜、電排、水泵、電機(jī)、減速機(jī)、空壓機(jī)、管道、閥門、管接頭等器件、器材均為國家標(biāo)準(zhǔn)通用件。儲氣罐、溶氣罐、括渣機(jī)及攪渣罐等是參照國家給排水設(shè)計(jì)手冊(1～12冊)中的規(guī)范要求所用。發(fā)電式溶氣釋放機(jī)采用的是公開號為CN1041712A的技術(shù)。
該實(shí)驗(yàn)裝置每天共去除CODcr 9100kg。
折算成處理每噸水運(yùn)行費(fèi)用為0.82元(電以0.9元/度計(jì)算，堿式氯化鋁以0.7元/kg計(jì)算，其中未計(jì)人工和折舊)。
綜上所述。該壓溶電解綜合式氣浮成套裝置具有對有機(jī)污染廢水處理適應(yīng)范圍特廣、去除率高、運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長、周期長、管理簡便、投資省、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低、實(shí)用性特強(qiáng)等綜合性優(yōu)點(diǎn)。該發(fā)明可廣泛適應(yīng)于各種工業(yè)廢水處理工藝之中，也可適應(yīng)于湖泊河流水除藻除濁滅菌的給水處理工藝中。


附圖一A電解氣浮工藝原理立面圖；附圖一B電解氣浮工藝原理平面圖；附圖二A壓溶氣浮工藝原理立面圖；附圖二B壓溶氣浮工藝原理平面圖；附圖二C壓溶氣浮壓溶釋放系統(tǒng)工藝圖；附圖三A壓溶電解綜合氣浮工藝原理圖；附圖三B壓溶電解綜合氣浮工藝原理立面圖；附圖三C壓溶電解綜合氣浮壓溶釋放系統(tǒng)及投藥系統(tǒng)工藝圖；附圖三D壓溶電解綜合氣浮電解系統(tǒng)原理圖。
權(quán)利要求
1.一種壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是該成套裝置由氣浮池體(31)、壓溶釋放系統(tǒng)(32)、括渣機(jī)(33)、攪渣罐(34)、電控系統(tǒng)(35)、電解電極系統(tǒng)(36)、制藥投藥系統(tǒng)(37)、進(jìn)水管系(38)、污泥泵(39)及配套管道閥門電纜等器材組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是氣浮池體(31)由反應(yīng)區(qū)(311)、第一電解捕捉區(qū)(312)、第一固液分離區(qū)(313)、第二電解捕捉區(qū)(314)、第二固液分離區(qū)(315)及清水區(qū)(316)等組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是壓溶釋放系統(tǒng)(32)由回流管(321)、回流泵(322)、壓力溶氣罐(323)、發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)、儲氣罐(325)、空壓機(jī)(326)、輸出電纜(327)及管道閥門組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是電解電極系統(tǒng)(36)由調(diào)節(jié)器(361)、變壓器(362)、整流器(363)、電解電極組(364)、輸入電纜電排(365)及相互連接的電纜等組成。電解電極組極板用石墨材料做成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是制藥投藥系統(tǒng)(37)由A溶藥罐(371)、投A藥泵(372)、A藥計(jì)量儀(373)、投A藥管接頭(374)和(375)、M溶藥罐(376)、投M藥泵(377)、M藥計(jì)量儀(378)、投M藥管接頭(379)及相應(yīng)的管道閥門等組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是進(jìn)水管系(38)由進(jìn)水管(381)、管道混合器(382)、布水管(383)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是氣浮池第一電解捕捉區(qū)(312)和第二電解捕捉區(qū)(314)的上部安裝有電解電極組(364)；下部安裝有發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)。發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)通過輸出電纜(327)與電解電極系統(tǒng)(36)的調(diào)壓器(361)相連接。電解電極組(364)通過電纜電排(365)與整流器(363)相連接。發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)通過管道閥門等與壓力溶氣罐(323)相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是氣浮池(31)的第二分離區(qū)底部安裝有集清水管(317)，通入清水區(qū)(316)；壓溶釋放系統(tǒng)(32)的回流管(321)安裝在清水區(qū)(316)外與之相連通；排清水管(318)安裝在清水區(qū)(316)外與之相連通；進(jìn)水管系(38)的布水管(383)安裝延伸至氣浮池(31)的反應(yīng)區(qū)(311)的底部。清水區(qū)(316)內(nèi)安裝有水位控制閥(319)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是括渣機(jī)(33)是鏈帶式連續(xù)括渣機(jī)，安裝在氣浮池(31)的水平面上；攪渣罐(34)通過導(dǎo)渣板(341)與氣浮池(31)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是投A藥管接頭(374)安裝在管道合器(382)的入水端上；投A藥另一個(gè)管接頭(375)安裝在第二電解捕捉區(qū)(314)內(nèi)的發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)的吸藥孔上。投M藥管接頭(379)安裝在第一電解捕捉區(qū)(312)內(nèi)的發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)的吸藥孔上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是電控系統(tǒng)(35)通過電纜與投藥系統(tǒng)(37)、括渣機(jī)(33)、攪渣罐(34)、回流泵(322)、空壓機(jī)(326)、污泥泵(39)等相連接，對其實(shí)施拖動控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是在溶A藥罐(371)中，將微量的氯化鈉和硫酸亞鐵溶解在絮凝劑堿式氯化鋁或復(fù)合堿式氯化鋁溶液中；其比例是堿式氯化鋁1000∶氯化鈉2～10∶硫酸亞鐵1～5，加水溶解成AL2O3含量為2～3％的無機(jī)絮凝劑A藥，由投A藥泵(372)抽送，經(jīng)A藥計(jì)量儀(373)及相應(yīng)管道閥門，投A藥管接頭(374)和(375)分別投加到管道混合器(382)的入水端內(nèi)和第二電解捕捉區(qū)(314)內(nèi)的發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6所述的壓溶電解綜合式氣浮成套裝置，其特征是在溶M藥罐(376)中配制聚丙烯酰胺助凝劑稀藥液，由投M藥泵(377)抽送，經(jīng)M藥計(jì)量儀(378)，經(jīng)相應(yīng)管道閥門，經(jīng)投M藥管接頭(379)投加到第一電解捕捉區(qū)(312)內(nèi)的發(fā)電式溶氣釋放機(jī)(324)中。
全文摘要
該發(fā)明公開了一種新型的污水處理工藝裝置—壓溶電解綜合式氣浮成套裝置。其特點(diǎn)是在普通的壓溶氣浮池的捕捉區(qū)內(nèi)內(nèi)安裝有電解電極組,形成電解捕捉區(qū)。電極板采用不溶出金屬離子的材料做成,其電源由發(fā)電式溶氣釋放機(jī)發(fā)出的電供給。其工藝原理是將電解氣浮和壓溶氣浮進(jìn)行改革,使其融為一體,使污水處理模擬電化學(xué)氧化還原過程和電物化絮凝過程,同時(shí)又進(jìn)行徹底的固液分離。該成套裝置具有比電解氣浮和壓溶氣浮更好的水處理效果,更低的運(yùn)行費(fèi)用等綜合優(yōu)越性能及更廣泛的污水處理適應(yīng)范圍。
文檔編號C02F1/24GK1256247SQ9811277
公開日2000年6月14日 申請日期1998年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月10日
發(fā)明者鄔建平 申請人:長沙也去歐環(huán)保設(shè)備成套工程有限公司