公布日：2022.10.21
申请日：2022.07.07
分类号：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
一种净化高藻水的电化学强化污水处理系统及方法，主要包括：加药泵、电化学催化氧化藻华净化池、电化学强化生态滤池、沉淀池、供电箱、阳极和阴极线路、污泥管、臭气管道、电解生态除臭滤床、反冲洗和供电箱等。本发明主要采用特殊的电化学催化氧化蓝藻净化池和电化学强化生态滤池相结合的工艺，产生氢氧化钙絮凝沉淀灭火后的藻华颗粒、电化学强化污水处理系统及方法综合了化学催化氧化蓝藻净化池和电化学强化生态滤池两种废水处理方法的优点。本发明可广泛应用于藻华高峰期高藻水的原位净化处理，具有工艺流程简单高效，运行稳定，具有藻华非破壁叶绿素灭活效率高、水体强化脱氮除磷和COD协同去除，投资费用低和运行费用低等特点。
权利要求书
1.一种净化高藻水的电化学强化污水处理系统，包括加药泵(2)、供电箱(5)、沉淀池(9)，其特征在于，所述的系统还包括电化学强化处理装置主体结构；所述的电化学强化处理装置主体结构为电化学催化氧化藻华净化池(3)和电化学强化生态滤池(4)；所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)设有催化电解反应体系和药剂添加体系；所述的电化学强化生态滤池(4)铺设填料(8)，同时布置电解反应体系；所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)、电化学强化生态滤池(4)由供电箱(5)通过阴极线路(7)和阳极线路(6)供给阴极和阳极直流电；所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)设有进水口(1)；所述的沉淀池(9)设有排除上清水的排水口(17)；所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)和沉淀池(9)底部连接污泥管(14)；所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)通过潜水泵2(13)将发应沉淀物泵入污泥管(14)中；所述的沉淀池(9)通过潜水泵1(10)将沉淀的污泥排入到污泥管(14)中。
2.如权利要求1所述的一种净化高藻水的电化学强化污水处理系统，其特征在于，所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)、电化学强化生态滤池(4)和沉淀池(9)的上部还设有臭气管道(15)和电解生物除臭滤床(16)；所述的电化学强化生态滤池(4)底部连接反冲洗管道(12)。
3.权利要求1所述的一种净化高藻水的电化学强化污水处理系统，其特征在于，所述电化学催化氧化藻华净化池(3)的药剂添加体系的药剂通过加药泵(2)加入。
4.权利要求1所述的一种净化高藻水的电化学强化污水处理系统，其特征在于，所述电化学催化氧化藻华净化池(3)的电解反应体系的阳极为RuO2-IrO2/Ti网状电极，阴极为Ti网状电极或304不锈钢网状电极，电极间距为2-5cm。
5.权利要求1所述的一种净化高藻水的电化学强化污水处理装置系统，其特征在于，所述电化学强化生态滤池(4)的电解质反应体系为：阳极为铁棒，阴极为铁棒，电极的布置方式为梅花状，中间为阳极，四周为阴极。
6.利要求1所述的一种净化高藻水的电化学强化污水处理装置系统，其特征在于，所述的电解生物滤床(16)基质填充为生物质炭，阳极和阴极为304不锈钢网电极，所述的电解生物滤床(16)由供电箱(5)供给阴极和阳极直流电。
7.一种净化高藻水的电化学强化污水处理方法，其特征在于，所述的方法采用上述权利要求1-6任一种净化高藻水的电化学强化污水处理系统。
8.如上述权利要求7所述的净化高藻水的电化学强化污水处理方法，其特征在于，包含如下操作过程：(1)将高藻水从进水口(1)泵入，与加药泵(2)加入的药剂混匀后进入电化学催化氧化藻华净化池(3)中；反应后，电化学催化氧化藻华净化池(3)中的藻华细胞絮凝沉淀物通过潜水泵2(13)泵入污泥管(14)排出后进行消减化处理，所述的药剂优选为氯化钙；(2)经(1)处理后的污水由进水管(11)进入按照一定的水力停留时间进入电化学强化生态滤池(4)进行水体中氮磷、COD和藻毒素的净化；(3)经(2)处理后的污水进入沉淀池(9)进行沉淀反应，其中的污泥等沉淀物通过污水泵泵入污泥管(14)排出进行再次处理；(4)沉淀池(9)的上清液经过排水口(17)排出，经检测合格后进行中水回用；(5)上述电化学催化氧化藻华净化池(3)、电化学强化生态滤池(4)和沉淀池(9)的通过其上部的臭气管道(15)，将其产生的臭气电解生物除臭滤床(16)中进行回收和集中处理。
9.如权利要求8所述的一种净化高藻水的电化学强化污水处理方法，其特征在于，所述药剂添加量按1-5g/L高藻水量计算；所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)中电解反应过程中的电流密度为2-5mA/cm2，电解反应时间为0.5-1h；所述的电化学强化生态滤池(4)的电解反应过程电解密度为2-5mA/cm2，所述的水力停留时间为16-24h。
10.如权利要求8所述的一种净化高藻水的电化学强化污水处理方法，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；所述的沸石粒径4-8cm；所述的石英砂粒径20-40目。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高效净化高藻水的电化学强化污水处理系统，本发明的电化学强化污水处理系统实现了电化学催化氧化、化学絮凝强化除藻、电化学还原过程、生态滤床基质生物膜过程和基质吸附高效的有机结合。
为实现上述目的，本发明具体的技术方案为一种高效净化高藻水的电化学强化污水处理系统，主要包括：加药泵、供电箱、沉淀池。所述的系统还包括电化学强化处理装置主体结构；所述的电化学强化处理装置主体结构为电化学催化氧化藻华净化池和电化学强化生态滤池；所述的电化学催化氧化藻华净化池设有催化电解反应体系和药剂添加体系；所述的电化学强化生态滤池铺设填料，同时布置电解反应体系；所述的电化学催化氧化藻华净化池、电化学强化生态滤池由供电箱通过阴极线路和阳极线路供给阴极和阳极直流电；所述的电化学催化氧化藻华净化池设有进水口；所述的沉淀池设有排除上清水的排水口；所述的电化学催化氧化藻华净化池和沉淀池底部连接污泥管(14)；
所述的电化学催化氧化藻华净化池通过潜水泵2(13)将发应沉淀物泵入污泥管中；所述的沉淀池通过潜水泵1将沉淀的污泥排入到污泥管中。
优选的，所述的电化学催化氧化藻华净化池、电化学强化生态滤池和沉淀池的上部还设有臭气管道和电解生物除臭滤床；所述的电化学强化生态滤池底部连接反冲洗管道。
优选的，所述电化学催化氧化藻华净化池的药剂添加体系的药剂通过加药泵加入。
优选的，所述电化学催化氧化藻华净化池的电解反应体系的阳极为RuO2-IrO2/Ti网状电极，阴极为Ti网状电极或304不锈钢网状电极，电极间距为2-5cm。
优选的，所述电化学强化生态滤池的电解质反应体系为：阳极为铁棒，阴极为铁棒，电极的布置方式为梅花状，中间为阳极，四周为阴极。
优选的，所述的电解生物滤床基质填充为生物质炭，阳极和阴极为304不锈钢网电极，所述的电解生物滤床由供电箱供给阴极和阳极直流电。
本发明另一目的是提供一种净化高藻水的电化学强化污水处理方法，所述的方法采用上述本发明净化高藻水的电化学强化污水处理系统。
优选的，所述的方法包含如下操作过程：
(1)将高藻水从进水口泵入，与加药泵加入的药剂混匀后进入电化学催化氧化藻华净化池中；反应后，电化学催化氧化藻华净化池中的藻华细胞絮凝沉淀物通过潜水泵2泵入污泥管排出后进行消减化处理，所述的药剂优选为氯化钙；
(2)经处理后的污水由进水管进入按照一定的水力停留时间进入电化学强化生态滤池进行水体中氮磷、COD和藻毒素的净化；
(3)经处理后的污水进入沉淀池进行沉淀反应，其中的污泥等沉淀物通过污水泵泵入污泥管排出进行再次处理；
(4)沉淀池的上清液经过排水口排出，经检测合格后进行中水回用；
(5)上述电化学催化氧化藻华净化池、电化学强化生态滤池和沉淀池的通过其上部的臭气管道，将其产生的臭气电解生物除臭滤床中进行回收和集中处理。
优选的，所述药剂添加量按1-5g/L高藻水量计算；所述的电化学催化氧化藻华净化池(3)中电解反应过程中的电流密度为2-5mA/cm2，电解反应时间为0.5-1h；所述的电化学强化生态滤池的电解反应过程电解密度为2-5mA/cm2，所述的水力停留时间为16-24h。
优选的，所述填料由沸石和石英砂按照1∶1-3混合而成；所述的沸石粒径4-8cm；所述的石英砂粒径20-40目。
本发明是利用电化学催化氧化、化学絮凝强化除藻、电化学还原过程、生态滤床基质生物膜过程、基质吸附等作用的有机配合下，能协同高效去除藻华颗粒中叶绿素高效灭活、藻水高效分离、强化氮磷去除、COD降解等功能。同时，利用电解生物除臭滤床的优点，集吸附、电化学氧化、电化学还原、微生物作用相互影响、相互制约有效去除藻华灭活过程中产生的臭气等副产物。
本发明的有益效果：
1、本发明实现了高效便捷地对湖泊、江河、水库等水体中的高藻水进行快速分离灭活处理，实现水质净化的异位电化学强化处理系统。
2、本发明同时大大节约了现有高藻水处理过程中氧化钙、氯化铁等药剂的使用量，实现了藻水高效分离及水质净化。
3、本发明是最简单有效的同步藻华去除及脱氮除磷的方法，藻华中叶绿素灭活效果好，通过电催化反应作用，实现了阳极产生氯自由基等导致藻华内叶绿素的快速灭活，同时钙离子形成氢氧化钙，具有较高的絮凝沉淀作用，实现了水体中灭活后藻华的快速絮凝沉淀，该反应水力停留时间短，较传统藻水分离工艺添加药剂较少。该发明在电催化原位产生活性氯、氢氧化钙絮凝沉淀、电还原、电絮凝除磷等作用的协同作用下，使藻华颗粒内叶绿素的高效失活，避免了藻华腐烂或是压缩过程中营养物质的外泄，导致水体的再次污染；同时，氢氧化钙絮凝沉淀作用有利于处理后的污水与藻华絮凝沉淀物分离，运行费用低。
（发明人：高燕;敖子维;杨柳燕;王庆;王玉磊）
