一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池

技术领域

本发明涉及农村污水处理与太阳能利用交叉领域，具体涉及一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池。

背景技术

水体富营养化当前各国面临的重大水环境问题，而磷是最主要控制因子，有效降低污水中的磷含量已成为一种防止水体富营养化的重要途径。

目前生活污水除磷普遍采用生物除磷，但受多种条件的制约，如污水的碳磷比偏低、厌氧池中回流污泥携带硝酸盐影响了厌氧环境、活性污泥在二沉池的磷再释放等，生物除磷的出水往往很难稳定总磷(TP)低于0.5mg/L的排放要求；城镇污水处理厂通过二沉池后增加化学除磷措施，采用混凝沉淀的方法满足TP的排放要求；但混凝沉淀除磷存在增加占地面积、投资大、操作复杂、清洁性较低等缺点，不太适合具有面广、分散、规模小、污水水质水量波动性大等特点的农村生活污水处理。

专利(CN 205500868)设计了磁力搅拌三维电极絮凝反应器，其特征在于：在电絮凝反应槽内的上部和下部分别安装有可拆卸式极板卡槽板和可拆卸式三维电极挡板，三维电极填料置于三维电极挡板之上，磁力转子置于三维电极挡板与电絮凝反应槽底板之间，磁力搅拌电机安装于磁力搅拌底座内；电絮凝反应槽为长方体形，其长宽高的范围是：长10～15cm，宽10～15cm，高15～20cm；该实用新型属于一种实验装置，其缺点是不适用于一定规模的实际污水处理。

专利(CN108585129A)公开了一种具有回收功能的三维电极废水处理方法及设备，包含电极制备、三维电极电解装置及磁铁回收装置；其缺点是：该发明的粒子电极制备复杂，磁铁仅是回收电极粒子，对电解效能无改善作用，而且该发明没有电絮凝效应，对污水中的磷没有去除效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池，能提高污水除磷效能，降低运行成本。

本发明的技术方案是：一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池，包括棚体(2)，在所述棚体(2)的内部设有相互连接的水循环式磁化三维电极电絮凝池装置(17)及脉冲可倒极电源控制器(13)；

所述的水循环式磁化三维电极电絮凝池装置(17)包括电絮凝池(4)及设置在电絮凝池(4)出水端处的循环槽(5)。

进一步的，在所述电絮凝池(4)的内部安设有若干个排列均等的阴极盒(9)及阳极盒(10)，所述电絮凝池(4)上开设有进水口(12)；

在所述循环槽(5)的内部安设有通过直流电驱动的推进器(6)，所述推进器(6)通过供电用电缆线连接在脉冲可倒极电源控制器(13)上，

在所述循环槽(5)的内部还安设有溢流堰一(11)，

在所述循环槽(5)的外侧固定安设有导流板(3)。

进一步的，在所述水循环式磁化三维电极电絮凝池装置(17)的下方设有平流式沉淀池(8)，在所述平流式沉淀池(8)内部、靠近循环槽(5)的一端安设有导流挡板(7)。

进一步的，在所述平流式沉淀池(8)的内部、与导流挡板(7)相对的一端安设有溢流堰二(15)，

在靠近溢流堰二(15)的一侧还开设有平流式沉淀池(8)的出水口(16)。

进一步的，在所述棚体(2)的顶部安设有太阳能电池板(1)，

在所述棚体(2)的内部还安设有用于给脉冲可倒极电源控制器(13)供电的蓄电池(14)，所述的太阳能电池板(1)通过导线连接在蓄电池(14)上。

进一步的，所述的导流板(3)的一端垂直向下正对在所述导流挡板(7)的中心线上；

所述导流板(3)的倾角为－60°，所述导流挡板(7)的倾角为45°。

本发明的有益效果是：(1)、在铁屑下面设置磁铁对铁屑和污水磁化处理，有助于减轻电极钝化、提高电流效率、增强传质效果、促进溶出的铁离子与污水中的磷酸盐反应，提高除磷效果及提高沉淀池的沉降性能。同时，可防止铁屑溶解粒径变小后流失；(2)、在电絮凝池末端设置循环槽，污水在循环槽内经多次循环可使电絮凝产生的铁离子充分水解，促进铁离子及其水解产物充分与磷酸盐反应，提高铁屑的有效利用率，降低吨水处理的铁屑消耗量，降低处理成本；(3)、循环槽出水采用自由跌落式进入沉淀池，增加溶解氧，进一步促进残留铁离子的水解和形成絮凝体，提高沉淀池内的沉降效果；(4)、铁屑系金属铁加工废料，来源广泛，作为可溶性三维电极材料成本低廉；采用脉冲通电，效率高、节能；电絮凝用电为太阳能光伏发电，不用电网供电，不需电费，不仅绿色无污染，也降低了处理成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中水循环式磁化三维电极电絮凝池装置的结构示意图；

图中1是太阳能电池板；2是棚体；3是导流板；4是电絮凝池；5是循环槽；6是推进器；7是导流挡板；8是平流式沉淀池；9是阴极盒；10是阳极盒；11是溢流堰一；12是进水口，13是脉冲可倒极电源控制器；14是蓄电池；15是溢流堰二；16是出水口，17是水循环式磁化三维电极电絮凝池装置。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明中进行进一步的叙述；显而易见地，下面描述中的仅仅是一部分的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些将本发明所述的技术方案应用于其它类似情景；为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1-2所述，一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池，包括棚体(2)，在所述棚体(2)的内部设有相互连接的水循环式磁化三维电极电絮凝池装置(17)及脉冲可倒极电源控制器(13)；

所述的水循环式磁化三维电极电絮凝池装置(17)包括电絮凝池(4)及设置在电絮凝池(4)出水端处的循环槽(5)。

进一步的，在所述电絮凝池(4)的内部安设有若干个排列均等的阴极盒(9)及阳极盒(10)，所述电絮凝池(4)上开设有进水口(12)；

在所述循环槽(5)的内部安设有通过直流电驱动的推进器(6)，所述推进器(6)通过供电用电缆线连接在脉冲可倒极电源控制器(13)上，

在所述循环槽(5)的内部还安设有溢流堰一(11)，

在所述循环槽(5)的外侧固定安设有导流板(3)。

进一步的，在所述水循环式磁化三维电极电絮凝池装置(17)的下方设有平流式沉淀池(8)，在所述平流式沉淀池(8)内部、靠近循环槽(5)的一端安设有导流挡板(7)。

进一步的，在所述平流式沉淀池(8)的内部、与导流挡板(7)相对的一端安设有溢流堰二(15)，

在靠近溢流堰二(15)的一侧还开设有平流式沉淀池(8)的出水口(16)。

进一步的，在所述棚体(2)的顶部安设有太阳能电池板(1)，

在所述棚体(2)的内部还安设有用于给脉冲可倒极电源控制器(13)供电的蓄电池(14)，所述的太阳能电池板(1)通过导线连接在蓄电池(14)上。

进一步的，所述的导流板(3)的一端垂直向下正对在所述导流挡板(7)的中心线上；

所述导流板(3)的倾角为－60°，所述导流挡板(7)的倾角为45°。

优选的，所述的脉冲可倒极电源控制器(13)上的正、负极分别与电絮凝池(17)内的阳极盒(10)及阴极盒(9)相连接。

进一步的，所述脉冲可倒极电源控制器(13)具有正负倒极功能和脉冲通电功能；

所述的阴极盒(9)及阳极盒(10)均为磁化三维电极，由导电不锈钢网盒、磁铁及铁屑组成。其组装方法为：将磁铁安放在然后在导电不锈钢网盒底部，网盒内装填铁屑，装满度为75％，不锈钢网盒大小可根据实际情况确定，主要考虑便于搬运与安装；铁屑系金属铁加工的废料,如铸铁屑；

所述电絮凝池(4)的磁化三维电极组数(一个阳极和一个阴极为一组)可根据实际处理污水的规模确定，阴阳极交错排列，阳极电缆和阴极电缆接到脉冲可倒极电源控制器(13)输出端。

所述的太阳能电絮凝沉淀池应用于农村生活污水除磷的方法为：

步骤一，农村生活污水经生化处理系统的二沉池或膜生物反应器(MBR)出水送入进水口(12)，控制电絮凝池(4)的水力停留时间为20min～40min，打开脉冲可倒极电源控制器(13)，脉冲通电要求是通电4～8min，然后断电1min，再通电4～8min，再断电1min，如此循环；通电时控制电流密度在3～6A/m

步骤二，经电絮凝作用后的污水进入循环槽(5)内，通过调节推进器(6)的转速控制循环槽(5)内水的流速，控制污水在电絮凝池(4)内的循环次数5～10次；电絮凝后的污水由循环槽(5)溢流到导流板(3)上再自由跌落到平流式沉淀池(8)内的导流挡板(7)后进入平流式沉淀池(8)；

步骤三，污水在平流式沉淀池(8)的表面负荷为1～1.5m

实施例1：一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池，包括太阳能电池板(1)、脉冲可倒极电源控制器(13)、水循环式磁化三维电极电絮凝池装置(17)及平流式沉淀池(8)；

太阳能电池板(1)与蓄电池(14)通过导线与脉冲可倒极电源控制器(13)相连；脉冲可倒极电源控制器(13)的正、负极分别与电絮凝池(4)内的阳极盒(10)和阴极盒(9)连接；循环槽(5)的首端、末端分别与电絮凝池(4)的末端、首端相连通，并且循环槽(5)内安装直流电驱动的推进器(6)，推进器(6)供电用电缆线与脉冲可倒极电源控制器(13)相连；循环槽(5)上的溢流堰一(11)下檐固定导流板(3)，倾角为－60°；导流板(3)末端垂直向下正对平流式沉淀池(8)的导流挡板(7)，导流挡板(7)固定于沉淀池的池壁上，倾角为-45°；平流式沉淀池(8)的溢流堰二(15)与出水口(16)相连。

所述装置应用于农村生活污水除磷的方法为：

步骤一，农村生活污水经生化处理系统的二沉池出水送入进水口(12)，控制电絮凝池(4)的水力停留时间为20min，打开脉冲可倒极电源控制器(13)，脉冲通电要求是通电4min，然后断电1min，再通电4min，再断电1min，如此循环；通电时控制电流密度在3A/m

步骤二，经电絮凝作用后的污水进入循环槽(5)内，通过调节推进器(6)的转速控制循环槽(5)内水的流速，控制污水在电絮凝池(4)内的循环次数5次；电絮凝后的污水由循环槽(5)溢流到导流板(3)上再自由跌落到平流式沉淀池(8)内的导流挡板(7)后进入平流式沉淀池(8)。

步骤三，污水在平流式沉淀池(8)的表面负荷为1～1.5m

含磷污水经本发明处理后，可将污水中的总磷浓度由3mg/L降至1.0mg/L以下。

实施例2：一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池，包括太阳能电池板(1)、脉冲可倒极电源控制器(13)、循环式磁化三维电极电絮凝池(4)及平流式沉淀池(8)；

太阳能电池板(1)与蓄电池(14)通过导线与脉冲可倒极电源控制器(13)相连；脉冲可倒极电源控制器(13)的正、负极分别与电絮凝池(4)内的阳极盒(10)和阴极盒(9)连接；循环槽(5)的首端、末端分别与电絮凝池(4)的末端、首端相连通，并且在循环槽(5)内安装直流电驱动的推进器(6)，推进器(6)供电用电缆线与脉冲可倒极电源控制器(13)相连；设置在循环槽(5)上的溢流堰一(11)的下檐固定连接有导流板(3)，其倾角为－60°；导流板(3)末端垂直向下正对平流式沉淀池(8)上方的的导流挡板(7)，导流挡板(7)固定于平流式沉淀池(8)的池壁上，倾角为-45°；设置在平流式沉淀池(8)的溢流堰二(15)与出水口(16)相连。

所述装置应用于农村生活污水除磷的方法为：

步骤一，农村生活污水经膜生物反应器(MBR)处理后送入进水口(12)，控制电絮凝池(4)的水力停留时间为30min，打开脉冲可倒极电源控制器(13)，脉冲通电要求是通电6min，然后断电1min，再通电6min，再断电1min，如此循环；通电时控制电流密度在4A/m

步骤二，经电絮凝作用后的污水进入循环槽(5)内，通过调节推进器(6)的转速控制循环槽(5)内水的流速，控制污水在电絮凝池(4)内的循环次数8次；电絮凝后的污水由循环槽(5)溢流到导流板(3)上再自由跌落到导流挡板(7)后进入平流式沉淀池(8)；

步骤三，污水在平流式沉淀池(8)的表面负荷为1～1.5m

含磷污水经本发明处理后，可将污水中的总磷浓度由3mg/L降至0.5mg/L以下。

实施例3：一种增强农村污水除磷功能的太阳能电絮凝沉淀池，包括太阳能电池板(1)、脉冲可倒极电源控制器(13)、循环式磁化三维电极电絮凝池(4)及平流式沉淀池(8)；

太阳能电池板(1)与蓄电池(14)通过导线与脉冲可倒极电源控制器(13)相连；脉冲可倒极电源控制器(13)的正、负极分别与电絮凝池(4)内的阳极盒(10)和阴极盒(9)连接；循环槽(5)的首端、末端分别与电絮凝池(4)末端、首端相连通，并且循环槽(5)内安装直流电驱动的推进器(6)，推进器(6)供电用电缆线与脉冲可倒极电源控制器(13)相连；循环槽(5)上的溢流堰一(11)下檐固定导流板(3)，倾角为－60°；导流板(3)的末端垂直向下正对导流挡板(7)，导流挡板(7)固定于平流式沉淀池(8)的池壁上，倾角为-45°；设置在平流式沉淀池(8)的溢流堰二(15)与出水口(16)相连。

所述装置应用于农村生活污水除磷的方法为：

步骤一，农村生活污水经生化处理系统的二沉池或膜生物反应器(MBR)的出水送入进水口(12)，控制电絮凝池(4)的水力停留时间为40min，打开脉冲可倒极电源控制器(13)，脉冲通电要求是通电8min，然后断电1min，再通电8min，再断电1min，如此循环；通电时控制电流密度在4A/m

步骤二，经电絮凝作用后的污水进入循环槽(5)内，通过调节推进器(6)的转速控制循环槽(5)内水的流速，控制污水在电絮凝池(4)内的循环次数10次；电絮凝后的污水由循环槽(5)溢流到导流板(3)上再自由跌落到导流挡板(7)后进入平流式沉淀池(8)；

步骤三，污水在平流式沉淀池(8)的表面负荷为1～1.5m

含磷污水经本发明处理后可将污水中的总磷浓度有3mg/L降至0.2mg/L以下。

最后，应当理解的是，本发明中所述实施例仅用以说明本发明实施例的原则；其他的变形也可能属于本发明的范围；因此，作为示例而非限制，本发明实施例的替代配置可视为与本发明的教导一致；相应地，本发明的实施例不限于本发明明确介绍和描述的实施例。