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电解气浮的工作原理

By www.jorsun.com.cn - 11.26,2015

 电解式气浮法是一种国外新型的气浮处理工艺,是引进、吸收美国技术,经技术人员改进,适合国情的先进气浮机设备,对污水进行电解法处理也是目前最为先进的气浮机技术,污水在阴极状态下产生大量的微小氢气泡,氢气泡的直径一般在18~90微米,起着气浮助剂的作用。废水中的悬浮颗粒粘附在微小氢气泡上,随着氢气泡上浮,从而达到了净化废水的作用。与此同时在阳极状态上电离形成的氢氧化物起着混凝剂的作用,有助于废水中的杂质上浮。电解式气浮的优点是能产生大量微小气泡,在利用可溶性阳极时,气浮过程和混凝过程结合进行装置构造简单,是一种新的废水净化处理方法。这是最近几年在水处理领域刚刚出现的工艺,这种气浮法具有设备简单、管理方便、节省资源、效果良好,因而发展较快,是传统气浮机理想的替代产品,已普遍被环保用户接受。
  
  该电解混合式气浮成套装置将电解气浮和压溶气浮进行改革,使之融为一体,取长补短,达到了投资省,水处理效果更好,性能稳定,运行周期特长,使用寿命特长,管理简便,产浮渣量少,浮渣浓度高,对CODcr、BOD5、SS、色度等去除率特高,出水更清。达到了比电解气浮更优越的综合性能和压溶气浮更简便的操作。
  
  其基本工作原理是在共聚捕捉式气浮池的捕捉区内安装有电解电极组,电极板用不溶出金属离子的材料做成,其电源由发电式溶气释放机发出的电供给。在原水中投加碱式氯化铝或复合聚合碱式氯化铝及微量的氯化钠、硫酸亚铁等,经过快速混凝后,尚未结出絮花时,在电解捕捉区内,就与释放机流出的释气水混合均匀,一起穿流过电极区,同时完成电化学氧化还原过程和电物化絮凝过程,及微气泡与絮凝体共聚捕捉的过程,结出浓度的夹挂微气泡絮花,在固液分离区达到彻底地固液分离,清水和浮渣分别被连续排出。
  
  该成套装置比电解气浮和压溶气浮有更广泛的适用范围,特别适用于各种化工类、生物化工类各种工业污水处理,如:造纸、印染、染料化工、石化、焦化、医药、皮革、日化、化纤、酿造发酵、淀粉、制糖、味精、饮食品加工、养殖等工业废水的处理。城市综合污水处理,及湖泊江河除藻除浊的给水工艺处理。JYD系列压溶电解混合式气浮成套装置的工作原理过程分为3个辅助流程和一个主工艺流程。这四个流程同时工作,在整个过程中,气浮池内注满了水,电解电极淹没在水下。
  
  第一个辅助流程是制药投药流程。
  
  其过程如下:在溶A药罐内将碱式氯化铝[AL3(OH)NcL6-n]m(n=1?5,m=1?12,n、m为自然数)和固体氯化钠,还有固体硫酸亚铁按照1000:2?10:1?5的比例,加水溶解为AL2O3含量2?3%的无机絮凝剂A药液,由投A药泵抽送,经A计量仪及相应管道阀门和A药管接头投加到管道混合器的入水端内和第二电解捕捉区内的释放机中。
  
  在溶M药罐内将聚丙烯酰胺加水溶解成固含量为0.02%的稀溶液,由投M药泵抽送,经M药计量仪,经相应管道阀门,经投M药管接头加到第一电解捕捉区内的释放机中。
  
  第二辅助流程是压溶释放流程。
  
  其过程如下:溶气回流泵通过回流管及相应阀门管道将清水区内的经处理了的清水抽吸并压输入压力溶气罐内;另一方面,空压机通过贮气罐及相应管道阀门将压缩空气输入压力溶气罐风。溶气罐的工作压力为0.25?0.35MPa,对应此工作压力下的空气溶于水中的饱和值,压缩空气接近饱和地溶于水中,形成压力溶气水,压力溶气水再通过相应的管道阀门,流入到安装在气浮池第一电解捕捉区和第二电解捕捉区的发电式溶气释放机。压力溶气水推动释放机内的转轮高速旋转,将压力溶气水的压力能、动能,瞬间转换为机械能,再通过释放机内的发电机将其转换成电能,由输出电缆将200?240V,40?50HZ的电源输给调压器。从释放机流出的溶气水压力降为0.03?0.05MPa,原先溶于水中的空气就成了过饱状态而从水中释放出来,形成含超细微米(直径为8-6)超高浓(浓度109?1010个/L)微气泡的释气水。
  
  由于投M药泵在第一电解捕捉区内的释放机内,投有M高分子助凝剂,因此此处的释气水超高浓微气饱,携带着M药分子,靠高梯度扩散作用与进入此区的待处理原水进行充分混合传质运动。由于投A药泵在第二电解捕捉区内的释放机内投加了无机絮剂A药,因此此处的释气水超高微气泡,携带着A药分子,靠高梯度扩散作用与进入此区的待进一步处理的水体,进行充分混合传质运动。这一辅助过程也是连续不断的进行。
  
  第三个辅助流程是电解气浮流程。
  
  其具体过程如下:调压器将释放机传导过来电源调节电压,再由变压器变成低电压大电流,再由整流器交流电变为直流电,由输入电缆电排输入气浮池第一电解捕捉区和第二电解捕捉区中的电极组。电极组正负电极板,均用石墨材料做成。电极板之间间隙约20?40mm,源水穿过两极组的时间,总约须3?8min。两电极板之间的电压约为4?5V。电解电极组通电后,正电极极板连续接受电子,大量产生新生态氧原子,并迅速被还原成氧分子,形成超微气泡,在这一过程中新生态氧,对原水中溶解必开半溶解性有机物,具有极强的氧化作用。将极性有机大分子氧化成非极性有机分子。将亲水性有机分子氧化成疏水性有机分子,使其便于物化絮凝去除。
  
  另一方面,负电极板不断释放电子,释放出氢原子,瞬间又被氧化为氢气分子,形成超细微气泡云。电极区水体中的亚铁离子,在此电场作用下,对水中的有机分子的染色基因进行不原作用,使其去色,同时自身被氧化为3价铁离子,最后水解为氢氧化铁絮凝体。该絮凝体对有机物又产生絮凝作用。电极区水体中的氯化钠被电解成次氯酸钠,次氯酸钠将有机分子氧化。
  
  电解式气浮机工作原理:
  
  高效电解式气浮机是一套先进的气浮装置,改传统气浮的静态进水、动态出水为动态进水、静态出水,即把含有附有微气泡悬浮颗粒的混合污水进入气浮池内的时候,使出流装置移动,混合废水的水平流速相对出流装置为零,从而抑制了槽内的紊流,因而能进行平稳的气浮分离(即所谓的“零速度原理”),浮选体上升速度达到或接近理论升速,极大地提高了处理效率,使废水在浅层气浮槽中的停留时间由传统的30~60min减至3min,并且集凝聚、撇渣、排水、排泥为一体,是一种高效的废水处理装置。
  
  电解式气浮机特点:
  
  1)待处理水停留时间较短,仅为3min。
  
  2)处理效率高,尤其是处理高浊度水。
  
  3)单位面积的处理量为250m3/(m2·d),处理能力大。
  
  4)可以设置为多层,并可以直接设置在地面上或架空设置,占地面积小。
  
  5)有效水深约0.4m,且与处理能力基本无关,构筑物总高度降低。
  
  电解式气浮与传统气浮机的比较:
  
  传统气浮装置中,池深一般为2.0~2.5m,这是因为设备是静止的,水体是运动的。水体从反应室进入接触区时会产生流向的改变和流速的重新分布,即把水流转变成均匀向上的流动,这就需要有一定的时间和高度来完成这一变化,其高度一般不低于1.5m。而浅层气浮由于“零速度”原理的应用,实现了设备是运动的,水体是静止的,消除了由于水体的扰动对悬浮颗粒与水分离的影响,降低了对高度的要求;另外在传统气浮装置中,难免有泥砂或絮粒沉于池底,为防止带出池底的泥砂,出水管一般悬高300mm,而在浅层气浮装置中,由于池底设置了刮泥装置,因此不需设置悬高段。通过以上分析,浅层气浮装置的有效水深一般为400~500mm。
  
  传统气浮装置中,水体的停留时间一般控制在10~20min;而浅层气浮装置中,停留时间只需2~3min。
  
  传统气浮装置中,溶气系统配备的是溶气罐,若按溶气罐的实际容积来计算,其水力停留时间为2~4min;而浅层气浮装置中,溶气系统采用的是溶气管,取消了填料,使溶气管的容积利用率达100%,其水力停留时间只有10~15s。
  
  在传统气浮装置中,刮渣器定期对浮渣层进行清除,无法根据浮渣的浮起时间进行有选择性的清理,因此不但对水体有较大的扰动,而且浮渣的含水率也较大;在浅层气浮装置中,螺旋撇渣器安装在配水系统的前部,清除的浮渣总是气浮池内浮起时间最长(2~3min)的浮渣,即固液分离最彻底、含水率最小的浮渣。
  
  通过以上分析和比较,电解式气浮装置和传统气浮装置有本质的区别,其优越的技术性能已逐渐受到国内用户和环保界人士的重视。如果能加快该技术的引进并使之国产化,必将带来巨大的经济效益和社会效益。
 


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