申请日2015.03.31
公开(公告)日2015.07.01
IPC分类号C02F1/461; C02F1/467; C02F9/08; C02F9/06; C02F1/36
摘要
一种电解装置，包括以同心圆方式套设在一起的圆筒状的内电极和外电极;所述内电极和外电极筒壁间隙为水流通道;在内外电极的下端口间隙处的进水端自下而上分别设置有旋流装置和紊流装置，水流经旋流装置和紊流装置后进入内外电极间隙间电解后从所述外电极上端开设的出水口处流出。本电解装置水流均匀，电解效率高，电解装置寿命长。使用该电解装置的海上生活污水处理系统，处理量大，处理效率高。
摘要附图
权利要求书
1.一种电解装置，其特征在于包括以同心圆方式套设在一起的圆筒状的内电极和外电极;所述内电极和外电极筒壁间留有间隙;所述外电极下端与下法兰连接;其上端与上法兰连接;所述内电极的上下端分别通过所述下法兰和所述上法兰固定;所述下法兰下端为进水口，在所述外电极上端设置有出水口;在所述下法兰对应所述内电极和外电极的间隙处，所述下法兰下端进水口上方沿着所述下法兰内缘设置有旋流装置，所述旋流装置为沿所述下法兰内缘径向设置的若干倾斜间隔设置的叶片，所述相邻叶片间留有空隙;水流从所述下法兰下端进水口经过所述旋流装置后均匀进入所述内电极和外电极间隙内电解，然后从所述外电极上端开设的出水口处流出。
2.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于在所述内电极下端的外径上设置有一圈可转动的紊流装置，所述紊流装置包括沿所述内电极径向设置的数个倾斜设置的紊流叶片,所述紊流装置位于所述旋流装置的上方。
3.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于所述上法兰为变径的转换法兰，其大径端与所述外电极上端连接，其小径端与套设在所述内电极上的挡水法兰连接，一定位板抵紧所述内电极上端，并通过螺栓固定在所述挡水法兰上。
4.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于在所述下法兰的中心部位设置有限位柱，所述旋流装置设置在所述下法兰内缘与所述限位柱之间的空隙内，所述旋流装置的叶片一侧与所述限位柱固定连接，另一侧与所述下法兰内缘固定连接;所述内电极的下端套设在所述限位柱上限位。
5.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于在所述外电极的外壁上设置有超声装置。
6.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于所述内电极和所述外电极分别与电极切换装置连接。
7.一种海上生活污水处理系统，其特征在于包括与灰水和黑水收集管道连通的贮水池装置，所述贮水池装置通过管道与电解装置连通，所述电解装置通过管道与絮凝沉淀装置连通，所述沉淀絮凝装置的沉淀物排出口通过管道与压滤装置连通，所述絮凝沉淀装置的上清液通过管道与过滤装置连通，所述过滤装置通过排放管道分别与达标排放口和贮水池装置连通;所述电解装置包括以同心圆方式套设在一起的圆筒状的内电极和外电极;所述内电极和外电极筒壁间留有间隙;所述外电极下端与下法兰连接;其上端与上法兰连接;所述内电极的上下端分别通过所述下法兰和所述上法兰固定;所述下法兰下端为进水口，其通过所述管道与所述贮水池装置连通;在所述外电极上端设置有出水口，所述出水口通过所述管道与所述沉淀絮凝池装置连通;在所述下法兰对应所述内电极和外电极的间隙处，所述下法兰下端进水口上方沿着所述下法兰内缘设置有旋流装置，所述旋流装置为沿所述下法兰内缘径向设置的若干倾斜间隔设置的叶片，所述相邻叶片间留有空隙;污水从所述下法兰下端进水口经过所述旋流装置后均匀进入所述内电极和外电极间隙内电解，然后从所述外电极上端开设的出水口处流出。
8.根据权利要求7所述的海上生活污水处理系统，其特征在于在所述内电极下端的外径上设置有一圈可转动的紊流装置，所述紊流装置包括沿所述内电极径向设置的数个倾斜设置的紊流叶片。
9.根据权利要求7所述的海上生活污水处理系统，其特征在于在所述外电极的外壁上设置有超声装置。
说明书
一种电解装置及海上生活污水处理系统
技术领域
本发明涉及到生活污水处理系统，该生活污水处理系统适应于在海洋上作业的船舶、钻井平台、海洋中的岛屿等。尤其是指海上生活污水处理系统中的电解装置及海上生活污水处理系统。
背景技术
随着人类对保护生态环境，控制污染的日益重视，与远洋航行，海上石油勘探、科研的日渐发达。海上生活污水的处理，显得越发重要。而传统的生化/物化处理模式，又存在着诸多弊端。生化处理法一般采用细菌对生活污水中有机物进行分解，然后再加入次氯酸等杀菌剂进行消毒杀菌。生化法一般采用的流程为污水入口、一级曝气、二级接触氧化、沉淀、消毒、排放。其优点是运营费低，一次性投入少。其存在的缺点是装置体积大，处理污水种类单一，没有细菌无法处理污水，需要专业人员进行细菌培养。装置长久不用或维修时间久会导致细菌死亡，再次重启装置时间漫长。物化法是通过对污水中加入消毒药剂进行消毒杀菌，然后对污水进行固液分离进行处理。该方法缺点是需储存大量消毒药剂，且消毒药剂时间长，药效会失效。
目前一般采用电解法，电解法具有氧化机理和灭菌机理的优势。其氧化机理，包括在电解过程中，某些金属氧化物在电化学过程中被氧化成高价态，然后这些高价态物质去氧化有机物。此时高价态有机物被还原成原价态的物质，这样周而复始达到氧化去除污染物的目的。在电解过程中，还产生具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、双氧水和臭氧水等强氧化剂去氧化分解有机物。利用电化学反应产生的短寿命的、强氧化性的中间体，包括溶剂化电子、氢氧根等自由基，它们可以氧化降解污染物。
其杀菌机理，包括在氯离子存在的情况下，电解可得次氯酸钠与CLO—等强氧化剂。在整个消毒过程中是由次氯酸钠发挥了主要的作用。对于有生命的细菌和病毒而言，次氯酸透过细胞壁，氧化其酶系统，(酶为生物催化剂)，使其失去活性，使细菌的生命受到障碍而死亡。电解过程中产生的羟基自由基，氧气，过氧化氢等，也对杀菌有着良好的效果。电场具有杀菌的作用，微生物因电场作用急剧生长，结果导致其繁殖系统出现缺陷，繁殖能力降低。电场增强水分子的渗透力，使水分子极易穿过微生物的细胞膜，微生物或因缺水而渴死或因过量水进入体内而胀死。
目前在陆地的生活污水处理大多都是采用对污水直接进行电解，然后絮凝沉淀、过滤。在中国专利200410026589.9中公开了一种电解处理油田污水的方法。在该专利中，通过电极板的串联或并联对油田污水电解，进行杀菌。其电极板之间采用串联、并联、或组合方式，不论是串并联，每个电极板均需由导线进行连接导电连通。该电解处理油田污水的方式比较好，但是还存在一些问题，各电解极板之间均需导线连接，另外，在处理时间长后，在电解极板上会吸附堆积电解后物质，导致电解极板的电解能力钝化，降低电解效率;同时，由于阴阳电极极板间距离小，会导致阴阳极板间堵塞的情况发生。另外，该专利的处理方式为分阶段处理方式，不能进行在线直接处理。
在中国专利201220676384.5中公开了一种电絮凝污水处理系统，该系统是对污水进行电解处理形成小颗粒悬浮物，然后再由澄清离心器进行沉淀，再经过滤处理。该专利中的电解絮凝器其实也是对污水进行电解处理，其存在的问题和上述专利的问题相同，因为电解过程，在电解极板上会吸附堆积大量的电解产物，覆盖电解极板，降低电解效率，严重时，甚至造成电解极板件堵塞。另外，上述两专利均还存在另一问题，在电接处理污水时，污水中含有的大颗粒杂质会在流经电解极板间时，对电解极板造成损坏。
随着电解装置的大量推广使用，电解装置本身存在的问题也慢慢的显露出来。传统的平板式结构，水流通道狭窄，容易堵塞。每运行一段时间后需定时进行冲洗，且效果较差。经常需要将电解装置拆卸后，手动强力冲洗。电极表面易钝化，导致电损耗增加，电解效率低，极板寿命短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电解装置及使用该电解装置的海上生活污水的处理系统，其电解效率高，电解极板使用寿命高，且不会发生电解极板堵塞的现象。另外，该处理系统可实现自动化控制及处理系统检测。
本发明为解决上述技术问题，提供的技术方案是一种电解装置，其特征在于包括以同心圆方式套设在一起的圆筒状的内电极和外电极;所述内电极和外电极筒壁间留有间隙;所述外电极下端与下法兰连接;其上端与上法兰连接;所述内电极的上下端分别通过所述下法兰和所述上法兰固定;所述下法兰下端为进水口，在所述外电极上端设置有出水口;在所述下法兰对应所述内电极和外电极的间隙处，所述下法兰下端进水口上方沿着所述下法兰内缘设置有旋流装置，所述旋流装置为沿所述下法兰内缘径向设置的若干倾斜间隔设置的叶片，所述相邻叶片间留有空隙;水流从所述下法兰下端进水口经过所述旋流装置后均匀进入所述内电极和外电极间隙内电解，然后从所述外电极上端开设的出水口处流出。
在所述内电极下端的外径上设置有一圈可转动的紊流装置，所述紊流装置包括沿所述内电极径向设置的数个倾斜设置的紊流叶片，所述紊流装置位于所述旋流装置的上方。
所述上法兰为变径的转换法兰，其大径端与所述外电极上端连接，其小径端与套设在所述内电极上的挡水法兰连接，一定位板抵紧所述内电极上端，并通过螺栓固定在所述挡水法兰上。
在所述下法兰的中心部位设置有限位柱，所述旋流装置设置在所述下法兰内缘与所述限位柱之间的空隙内，所述旋流装置的叶片一侧与所述限位柱固定连接，另一侧与所述下法兰内缘固定连接;所述内电极的下端套设在所述限位柱上限位。
在所述外电极的外壁上设置有超声装置。
所述内电极和所述外电极分别与电极切换装置连接。
本发明提供的另一利用上述电解装置处理海上生活污水的技术方案是一种海上生活污水处理系统，其特征在于包括与灰水和黑水收集管道连通的贮水池装置，所述贮水池装置通过管道与电解装置连通，所述电解装置通过管道与絮凝沉淀装置连通，所述沉淀絮凝装置的沉淀物排出口通过管道与压滤装置连通，所述絮凝沉淀装置的上清液通过管道与过滤装置连通，所述过滤装置通过排放管道分别与达标排放口和贮水池装置连通;所述电解装置包括以同心圆方式套设在一起的圆筒状的内电极和外电极;所述内电极和外电极筒壁间留有间隙;所述外电极下端与下法兰连接;其上端与上法兰连接;所述内电极的上下端分别通过所述下法兰和所述上法兰固定;所述下法兰下端为进水口，其通过所述管道与所述贮水池装置连通;在所述外电极上端设置有出水口，所述出水口通过所述管道与所述沉淀絮凝池装置连通;在所述下法兰对应所述内电极和外电极的间隙处，所述下法兰下端进水口上方沿着所述下法兰内缘设置有旋流装置，所述旋流装置为沿所述下法兰内缘径向设置的若干倾斜间隔设置的叶片，所述相邻叶片间留有空隙;污水从所述下法兰下端进水口经过所述旋流装置后均匀进入所述内电极和外电极间隙内电解，然后从所述外电极上端开设的出水口处流出。
在所述内电极下端的外径上设置有一圈可转动的紊流装置，所述紊流装置包括沿所述内电极径向设置的数个倾斜设置的紊流叶片。
在所述外电极的外壁上设置有超声装置。
所述絮凝沉淀装置包括絮凝沉淀池和及安装在絮凝池上方并与絮凝池连通的絮凝剂加药桶。所述沉淀絮凝剂为非离子型高分子絮凝剂。非离子型高分子絮凝剂优选为聚丙烯酰胺。通过加入絮凝剂，使通过电解杀菌后的溶液中的悬浮物、颗粒物等固体小颗粒物体絮凝后使其沉淀于絮凝沉淀池底部。絮凝沉淀池下部为圆锥形状，圆锥形装底部设置有阀门与压滤装置连通，上部内部设置有倾斜的若干絮凝导向板，保证在絮凝沉淀时，絮凝沉淀池中的液体沿导向板向上倾斜流动，延长絮凝沉淀时间。
在所述过滤装置与达标排水口之间管道上设置有浊度计，所述浊度计靠近所述过滤装置一端。当浊度计浊度超过排放标准时，过滤后的污水重新回贮水池中重新处理。
本发明的电解装置中的内电极和外电极以同心圆方式套设在一起，其通过PLC定时控制电极转换装置，可以使内电极和外电极互为正反极。即在一段时间内内电极为正极，外电极为负极;在另一段时间内，则内电极为负极，外电极为正极。通过PLC控制，可以有效降低内外电极上的电解沉积物的堆积，保证内外电极的使用寿命和电解效率。在电解装置上增加超声装置，可在电解杀菌的同时，流经的污水经超声波作用，实现进一步杀菌，同时，由于超声装置的存在，在电解极板件产生微振动，使易吸附在电极极板上的物质在超声振动下很难吸附在电解极板上，而是随着污水流出电解装置，超声装置的存在，促进了杀菌作用，更阻止了悬浮物质吸附在电解极板上，保护了电解极板的使用寿命和电解效率，也保证了电解装置中的污水的畅通流动。
使用旋流装置和紊流装置，保证污水经旋流装置的间隔倾斜设置的叶片间隙，沿各个倾斜叶片的间隙中流过进入内外电极之间的间隙内时，起到旋流及平均布水的作用，使水流在间隙内流动均匀;当经旋流平均布水后的水流流经紊流装置时，紊流装置受到水流冲击后，其流场中会产生许多小漩涡，能有效的防止进水端大颗粒污染物的积累，及内外电极筒壁上的污物的积累。
在各个法兰连接端均设置有O型橡胶密封装置进行密封，防止污水外流。通过变径的转化法兰与挡水法兰连接，防止污水从内外电极件的间隙中外流。通过定位板卡紧内电极，防止内电极上下移动。在下法兰的中心位置设置有限位柱，旋流装置为塑料材质制作，通过塑料热熔技术设置在限位柱和下法兰内缘之间。内电极下端套设在限位柱外部进行定位，再通过定位板对内电极上端卡紧，防止了内电极的水平及轴向位移。本发明的海上生活污水处理系统通过在线自动化污水处理，利用超声与电解结合进行污水处理具有诸多优点,包括可以在线直接对污水进行处理并达标排放，不需分阶段分模块进行，提高了处理效率;超声和电解结合能够有效清洗电极的表面，防止和驱除电极表面的气泡及容易被吸附在电极上的悬浮物，保持电流顺利通过电极,提高阳离子至阴极的移动速度。电极表面附近的空化核崩溃促使电极附近溶液的连续运动,减少浓度极化,提高电流密度和电流效率，使得电极表面一直处于活化状态或者增加钝化状态的孔蚀，电极表面钝化层的剥离，加速液相质量传递，加快反应速率等。电解和超声的联合运用，各自的处理优势即得到充分发挥，又弥补了单一技术的不足之处，为高效，安全，稳定的处理生活污水提供了可靠的保障。
本发明相比传统生化处理装置，优点是处理量大，处理时间短，控制简便等优势。同时，也解除了生化系统活菌难以培养，容易死亡，处理能力不稳定的弊端。
相比传统物化处理系统，完全用化学药剂去杀灭活菌的方法。本系统加药量少，运行成本低，避免化学品二次污染的优势。
相比较与其他电解处理装置，本系统增加了超声装置，提高了电解效率及电解槽的使用寿命，同时实现本系统操控的自动化。