公布日：2022.10.21
申請(qǐng)日：2022.07.07
分類號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/38(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)及方法，主要包括：加藥泵、電化學(xué)催化氧化藻華凈化池、電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池、沉淀池、供電箱、陽極和陰極線路、污泥管、臭氣管道、電解生態(tài)除臭濾床、反沖洗和供電箱等。本發(fā)明主要采用特殊的電化學(xué)催化氧化藍(lán)藻凈化池和電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池相結(jié)合的工藝，產(chǎn)生氫氧化鈣絮凝沉淀滅火后的藻華顆粒、電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)及方法綜合了化學(xué)催化氧化藍(lán)藻凈化池和電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池兩種廢水處理方法的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于藻華高峰期高藻水的原位凈化處理，具有工藝流程簡單高效，運(yùn)行穩(wěn)定，具有藻華非破壁葉綠素滅活效率高、水體強(qiáng)化脫氮除磷和COD協(xié)同去除，投資費(fèi)用低和運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)，包括加藥泵(2)、供電箱(5)、沉淀池(9)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括電化學(xué)強(qiáng)化處理裝置主體結(jié)構(gòu)；所述的電化學(xué)強(qiáng)化處理裝置主體結(jié)構(gòu)為電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)和電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)設(shè)有催化電解反應(yīng)體系和藥劑添加體系；所述的電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)鋪設(shè)填料(8)，同時(shí)布置電解反應(yīng)體系；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)、電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)由供電箱(5)通過陰極線路(7)和陽極線路(6)供給陰極和陽極直流電；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)設(shè)有進(jìn)水口(1)；所述的沉淀池(9)設(shè)有排除上清水的排水口(17)；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)和沉淀池(9)底部連接污泥管(14)；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)通過潛水泵2(13)將發(fā)應(yīng)沉淀物泵入污泥管(14)中；所述的沉淀池(9)通過潛水泵1(10)將沉淀的污泥排入到污泥管(14)中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)、電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)和沉淀池(9)的上部還設(shè)有臭氣管道(15)和電解生物除臭濾床(16)；所述的電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)底部連接反沖洗管道(12)。
3.權(quán)利要求1所述的一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)的藥劑添加體系的藥劑通過加藥泵(2)加入。
4.權(quán)利要求1所述的一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)的電解反應(yīng)體系的陽極為RuO2-IrO2/Ti網(wǎng)狀電極，陰極為Ti網(wǎng)狀電極或304不銹鋼網(wǎng)狀電極，電極間距為2-5cm。
5.權(quán)利要求1所述的一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)的電解質(zhì)反應(yīng)體系為：陽極為鐵棒，陰極為鐵棒，電極的布置方式為梅花狀，中間為陽極，四周為陰極。
6.利要求1所述的一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理裝置系統(tǒng)，其特征在于，所述的電解生物濾床(16)基質(zhì)填充為生物質(zhì)炭，陽極和陰極為304不銹鋼網(wǎng)電極，所述的電解生物濾床(16)由供電箱(5)供給陰極和陽極直流電。
7.一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理方法，其特征在于，所述的方法采用上述權(quán)利要求1-6任一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)。
8.如上述權(quán)利要求7所述的凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理方法，其特征在于，包含如下操作過程：(1)將高藻水從進(jìn)水口(1)泵入，與加藥泵(2)加入的藥劑混勻后進(jìn)入電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)中；反應(yīng)后，電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)中的藻華細(xì)胞絮凝沉淀物通過潛水泵2(13)泵入污泥管(14)排出后進(jìn)行消減化處理，所述的藥劑優(yōu)選為氯化鈣；(2)經(jīng)(1)處理后的污水由進(jìn)水管(11)進(jìn)入按照一定的水力停留時(shí)間進(jìn)入電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)進(jìn)行水體中氮磷、COD和藻毒素的凈化；(3)經(jīng)(2)處理后的污水進(jìn)入沉淀池(9)進(jìn)行沉淀反應(yīng)，其中的污泥等沉淀物通過污水泵泵入污泥管(14)排出進(jìn)行再次處理；(4)沉淀池(9)的上清液經(jīng)過排水口(17)排出，經(jīng)檢測(cè)合格后進(jìn)行中水回用；(5)上述電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)、電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)和沉淀池(9)的通過其上部的臭氣管道(15)，將其產(chǎn)生的臭氣電解生物除臭濾床(16)中進(jìn)行回收和集中處理。
9.如權(quán)利要求8所述的一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理方法，其特征在于，所述藥劑添加量按1-5g/L高藻水量計(jì)算；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)中電解反應(yīng)過程中的電流密度為2-5mA/cm2，電解反應(yīng)時(shí)間為0.5-1h；所述的電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池(4)的電解反應(yīng)過程電解密度為2-5mA/cm2，所述的水力停留時(shí)間為16-24h。
10.如權(quán)利要求8所述的一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理方法，其特征在于，所述填料(8)由沸石和石英砂按照1∶1-3混合而成；所述的沸石粒徑4-8cm；所述的石英砂粒徑20-40目。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種高效凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)，本發(fā)明的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)催化氧化、化學(xué)絮凝強(qiáng)化除藻、電化學(xué)還原過程、生態(tài)濾床基質(zhì)生物膜過程和基質(zhì)吸附高效的有機(jī)結(jié)合。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體的技術(shù)方案為一種高效凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)，主要包括：加藥泵、供電箱、沉淀池。所述的系統(tǒng)還包括電化學(xué)強(qiáng)化處理裝置主體結(jié)構(gòu)；所述的電化學(xué)強(qiáng)化處理裝置主體結(jié)構(gòu)為電化學(xué)催化氧化藻華凈化池和電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池設(shè)有催化電解反應(yīng)體系和藥劑添加體系；所述的電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池鋪設(shè)填料，同時(shí)布置電解反應(yīng)體系；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池、電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池由供電箱通過陰極線路和陽極線路供給陰極和陽極直流電；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池設(shè)有進(jìn)水口；所述的沉淀池設(shè)有排除上清水的排水口；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池和沉淀池底部連接污泥管(14)；
所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池通過潛水泵2(13)將發(fā)應(yīng)沉淀物泵入污泥管中；所述的沉淀池通過潛水泵1將沉淀的污泥排入到污泥管中。
優(yōu)選的，所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池、電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池和沉淀池的上部還設(shè)有臭氣管道和電解生物除臭濾床；所述的電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池底部連接反沖洗管道。
優(yōu)選的，所述電化學(xué)催化氧化藻華凈化池的藥劑添加體系的藥劑通過加藥泵加入。
優(yōu)選的，所述電化學(xué)催化氧化藻華凈化池的電解反應(yīng)體系的陽極為RuO2-IrO2/Ti網(wǎng)狀電極，陰極為Ti網(wǎng)狀電極或304不銹鋼網(wǎng)狀電極，電極間距為2-5cm。
優(yōu)選的，所述電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池的電解質(zhì)反應(yīng)體系為：陽極為鐵棒，陰極為鐵棒，電極的布置方式為梅花狀，中間為陽極，四周為陰極。
優(yōu)選的，所述的電解生物濾床基質(zhì)填充為生物質(zhì)炭，陽極和陰極為304不銹鋼網(wǎng)電極，所述的電解生物濾床由供電箱供給陰極和陽極直流電。
本發(fā)明另一目的是提供一種凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理方法，所述的方法采用上述本發(fā)明凈化高藻水的電化學(xué)強(qiáng)化污水處理系統(tǒng)。
優(yōu)選的，所述的方法包含如下操作過程：
(1)將高藻水從進(jìn)水口泵入，與加藥泵加入的藥劑混勻后進(jìn)入電化學(xué)催化氧化藻華凈化池中；反應(yīng)后，電化學(xué)催化氧化藻華凈化池中的藻華細(xì)胞絮凝沉淀物通過潛水泵2泵入污泥管排出后進(jìn)行消減化處理，所述的藥劑優(yōu)選為氯化鈣；
(2)經(jīng)處理后的污水由進(jìn)水管進(jìn)入按照一定的水力停留時(shí)間進(jìn)入電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池進(jìn)行水體中氮磷、COD和藻毒素的凈化；
(3)經(jīng)處理后的污水進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀反應(yīng)，其中的污泥等沉淀物通過污水泵泵入污泥管排出進(jìn)行再次處理；
(4)沉淀池的上清液經(jīng)過排水口排出，經(jīng)檢測(cè)合格后進(jìn)行中水回用；
(5)上述電化學(xué)催化氧化藻華凈化池、電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池和沉淀池的通過其上部的臭氣管道，將其產(chǎn)生的臭氣電解生物除臭濾床中進(jìn)行回收和集中處理。
優(yōu)選的，所述藥劑添加量按1-5g/L高藻水量計(jì)算；所述的電化學(xué)催化氧化藻華凈化池(3)中電解反應(yīng)過程中的電流密度為2-5mA/cm2，電解反應(yīng)時(shí)間為0.5-1h；所述的電化學(xué)強(qiáng)化生態(tài)濾池的電解反應(yīng)過程電解密度為2-5mA/cm2，所述的水力停留時(shí)間為16-24h。
優(yōu)選的，所述填料由沸石和石英砂按照1∶1-3混合而成；所述的沸石粒徑4-8cm；所述的石英砂粒徑20-40目。
本發(fā)明是利用電化學(xué)催化氧化、化學(xué)絮凝強(qiáng)化除藻、電化學(xué)還原過程、生態(tài)濾床基質(zhì)生物膜過程、基質(zhì)吸附等作用的有機(jī)配合下，能協(xié)同高效去除藻華顆粒中葉綠素高效滅活、藻水高效分離、強(qiáng)化氮磷去除、COD降解等功能。同時(shí)，利用電解生物除臭濾床的優(yōu)點(diǎn)，集吸附、電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原、微生物作用相互影響、相互制約有效去除藻華滅活過程中產(chǎn)生的臭氣等副產(chǎn)物。
本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高效便捷地對(duì)湖泊、江河、水庫等水體中的高藻水進(jìn)行快速分離滅活處理，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化的異位電化學(xué)強(qiáng)化處理系統(tǒng)。
2、本發(fā)明同時(shí)大大節(jié)約了現(xiàn)有高藻水處理過程中氧化鈣、氯化鐵等藥劑的使用量，實(shí)現(xiàn)了藻水高效分離及水質(zhì)凈化。
3、本發(fā)明是最簡單有效的同步藻華去除及脫氮除磷的方法，藻華中葉綠素滅活效果好，通過電催化反應(yīng)作用，實(shí)現(xiàn)了陽極產(chǎn)生氯自由基等導(dǎo)致藻華內(nèi)葉綠素的快速滅活，同時(shí)鈣離子形成氫氧化鈣，具有較高的絮凝沉淀作用，實(shí)現(xiàn)了水體中滅活后藻華的快速絮凝沉淀，該反應(yīng)水力停留時(shí)間短，較傳統(tǒng)藻水分離工藝添加藥劑較少。該發(fā)明在電催化原位產(chǎn)生活性氯、氫氧化鈣絮凝沉淀、電還原、電絮凝除磷等作用的協(xié)同作用下，使藻華顆粒內(nèi)葉綠素的高效失活，避免了藻華腐爛或是壓縮過程中營養(yǎng)物質(zhì)的外泄，導(dǎo)致水體的再次污染；同時(shí)，氫氧化鈣絮凝沉淀作用有利于處理后的污水與藻華絮凝沉淀物分離，運(yùn)行費(fèi)用低。
（發(fā)明人：高燕;敖子維;楊柳燕;王慶;王玉磊）
