一种大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统及处理方法与流程

1.本发明涉及一种生活污水处理系统及污水处理方法，尤其涉及一种大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统及处理方法，属于污水处理领域。


背景技术：

2.变电站生活污水水量较小，主要污染物为cod、氨氮、bod5等。电催化是一种通过电极表面催化材料加速电子转移从而降解污染物的高效处理技术，不产生污泥等二次污染，适用于变电站生活污水处理。并且，结合工艺设计和开发，能够实现电催化水处理设备的小型化、一体化。现有变电站生活污水电催化处理系统及方法从污水流动方式上可分为连续进出式、内循环式。连续进出式处理方式是指生活污水连续进入电催化反应单元，经处理后的生活污水连续流出。内循环式处理方式是指生活污水连续进入电催化反应单元处理后，通过循环的方式再次进入电催化反应单元进行循环处理。
3.无论何种形式的电催化系统，电极板的性能都是影响电催化反应处理污染物效率的关键因素。电极板在使用过程中最大的性能影响因素是生活污水中的结垢离子在阴极板表面结垢，从而阻碍电催化反应的传质过程。现有电极板结垢处理方式包括倒极、酸洗等方式，但都存在电极板表面垢脱落并形成二次污染的问题，除垢效率不高且药剂成本和时间成本都较高。而且，系统运行复杂，也无法保证污水处理系统长期运行的稳定性和处理效率。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种克服常规电催化处理变电生活污水处理系统中电极板结垢问题，保证电催化水处理系统长期、稳定、有效运行的电催化变电站生活污水处理系统及处理方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.本发明提供一种大流量内循环式电催化生活污水处理系统，所述生活污水处理系统包括原水泵、大流量内循环电催化处理系统、除磷设备和产水泵，所述大流量内循环电催化处理系统包括依次相连的循环水箱、自清洗过滤器和电催化反应槽；所述大流量内循环电催化处理系统还包括设置在电催化反应槽前端的循环水泵、用于监测循环水箱内污水电导率的装置和监测污染物浓度的装置，所述电催化反应槽包括反应区、出水口、进水口、溢流槽、排空口和设置在反应区的电极支撑板。
7.其中，所述污水处理系统还包括与循环水箱依次相连的计量泵、用于调节循环水箱内污水电导率的营养盐箱和用于监测营养盐箱水位的液位计。
8.其中，所述自清洗过滤器的过滤精度不大于50μm。
9.其中，还包括与电催化反应槽相连的风机。
10.其中，所述进水口的尺寸不低于dn50，出水口的尺寸不低于dn65，排空口的尺寸不
低于dn50，利于实现大流量循环。
11.本发明还提供一种采用所述的生活污水处理系统的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
12.1)污水通过原水泵(p01)的加压从污水井流入循环水箱(v01)，所述循环水箱(v01)中的污水电导率不低于5000μs/cm；
13.2)循环水箱(v01)中的污水通过循环水泵(p02)驱动流入自清洗过滤器(sc01)，进行悬浮物过滤处理，得到过滤后的污水；
14.3)过滤后的污水流入电催化反应槽(e0-01)，用倒极方式进行电催化降解污染物处理，得到降解后的水；
15.4)降解后的水从电催化反应槽(e0-01)的出水口(3)重新流入循环水箱(v01)；
16.5)步骤1)至步骤4)连续循环运转，直至循环水箱(v01)内污水的cod、氨氮检测值到达设定值后大流量内循环电催化处理系统停止运行，处理后的污水从循环水箱(v01)经产水泵(p03)驱动至除磷设备(pr01)进行除总磷处理，得到cod低于50mg/l、氨氮检测值低于5mg/l、总磷低于0.5mg/l的产水，其他产水全部指标也均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918-2002)一级a标准值。
17.其中，所述电导率是通过营养盐箱中填充的饱和食盐水来调节的。
18.其中，当营养盐箱中饱和食盐水水位低于设定值时，产水可经除磷设备处旁路直接流入营养盐箱进行补水，保证营养盐箱水位正常。
19.其中，所述处理方法的循环流量大于5m3/h。
20.其中，步骤3)中所述倒极方式的正向运行时间为15-60min，电流密度为300-500a/m2，反向运行时间、电流与正向运行相同。
21.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、实现生活污水在电催化反应单元的大流量内循环式处理；2、有效减少生活污水中结垢离子与阴极板表面的接触时间；3、有效减少电极板结垢；4、实现大流量冲刷电极板，无需另行清洗；5、降低系统运行复杂度和药剂成本；6、有效保持电催化生活污水处理系统长期运行的稳定性和处理效率。
附图说明
22.图1大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统；
23.图2为cod处理效果图；
24.图3为氨氮处理效果图；
25.图4为悬浮物处理效果图；
26.图5为总磷处理效果图；
27.图6a为采用普通电催化生活污水处理系统极板结垢情况；图6b为采用本发明大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统的极板结垢情况；
28.图7a为电催化反应槽俯视图；图7b为电催化反应槽左剖视图；图7c为电催化反应槽主剖视图；图7d为电催化反应槽结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
30.如图1所示，生活污水经原水泵p01提升至循环水箱v01，从而进入大流量内循环处理系统中。其中，通过营养盐箱v02经计量泵p04提供饱和食盐水至循环水箱v01内，以此调整电导率不低于5000μs/cm，循环水箱v01内设置电导率、cod、氨氮在线监测探头，实时监测电导率、cod、氨氮值。若电导率低于5000μs/cm，大流量内循环处理系统水温过高，进而导致污染物降解效果下降，无法达标。污水从循环水箱v01经由循环水泵p02驱动，经过滤精度不大于50μm自清洗过滤器sc01过滤处理后，进入电催化反应槽e0-01进行电催化处理，处理后通过电催化反应槽e0-01的出水口3重新进入循环水箱v01，从而实现在大流量循环系统内的内循环处理。此外，大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统的循环流量大于5m3/h。电催化反应通过直流电源提供电能，采用倒极的方式运行，每个倒极循环的正向运行时间为15-60min，正向电流密度为300-500a/m2，反向运行时间、电流密度为与正向运行相同，阴、阳极板面积均为1m2。大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统反应产生的部分蒸汽和热量通过风机f01排放出系统外或废气处理系统。循环水箱v01内设置的在线监测探头测定生活污水cod、氨氮浓度，处理后的生活污水cod、氨氮浓度达到设定标准值后，大流量电催化内循环系统停止运行，污水继而从循环水箱v01经产水泵p03驱动至除磷设备pr01进行除总磷处理，即得产水，后进一步对产水的bod5、悬浮物、动植物油、石油类、阴离子表面活性剂、总氮、色度、ph、粪大肠菌群数进行测定，得产水的cod低于50mg/l、bod5低于10mg/l、悬浮物低于10mg/l、动植物油低于1mg/l、石油类低于1mg/l、阴离子表面活性剂低于0.5mg/l、总氮低于15mg/l、氨氮低于5mg/l、总磷低于0.5mg/l、色度低于30倍、ph在6-9之间、粪大肠菌群数少于103个/l，即经处理后的产水各项指标均可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918-2002)一级a标准要求，可外排或回用于绿化、冲厕。营养盐箱v02中的饱和食盐水体系内盐是过量的，一次加入固体盐50kg，通过补水可满足长时间饱和体系状态，维持系统长周期运行。若营养盐箱(v02)中饱和食盐水水位低于设定值时，产水可经除磷设备处旁路直接流入营养盐箱(v02)进行补水，保证营养盐箱水位正常。该系统整体通过在线液位计监测原水箱、循环水箱、营养盐箱实时水位，并通过plc自动控制系统实现自动化运行、无人值守。如图2-5所示，本发明的大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统及方法可有效降解污水中的cod、bod5、氨氮、总磷等污染物，长周期稳定运行，产水可达到城镇污水处理厂污染物排放标准》(gb 18918-2002)一级a标准要求(图2-5中虚线为标准值)。
31.表1不同系统运行钙离子浓度表
[0032][0033]
由于钙离子反应生成氢氧化钙并形成水垢，同时钙离子浓度降低，因此钙离子浓度降低越多代表生成垢量越多，故系统运行的结垢情况可通过污水中钙离子浓度变化来表征。如表1所示，普通电催化生活污水处理系统在运行27h后钙离子降低率为34.55％，71h后钙离子降低率为36.56％；而采用本发明的电催化生活污水处理系统在运行27h后钙离子降
低率为10.06％，71h后钙离子降低率为12.12％。显然，与普通电催化生活污水处理系统相比，本发明的大流量内循环式电催化变电站生活污水处理系统能够大幅降低结垢量。
[0034]
其中，如图6所示，一种满足大流量内循环系统运行的电催化反应槽。生活污水通过进水口4进入电催化反应槽主体结构。反应区2内放置成组电极板，电极板由反应区2内四个角落的极板支撑台6提供固定位置，生活污水在反应区2内接触电极板并发生电催化反应，实现cod、氨氮等污染物的降解。使用时，生活污水通过进水口4进入电催化反应槽主体，通过外压，使得生活污水快速通过反应区2，直至进入溢流槽1，并通过位于溢流槽两侧的出水口3流出反应槽，进入外接循环水箱。当内循环系统停止运行时，通过排空口5将电催化反应槽内少量存水排空。上述进水流量不低于5m3/h，进水口尺寸不低于dn50，出水口尺寸不低于dn65，排空口尺寸不低于dn50。