技术领域
[0001] 本实用新型涉及
电镀废水处理技术领域，特别涉及一种采用多级电化学工艺技术的电镀混合废水处理系统。
背景技术
[0002] 电镀废水的成分比较复杂，由于实际生产过程中大部分镀件需要经过前后多道金属电镀工序，加上实际生产过程中无法做到彻底分质分流，因此废水中往往同时混杂多种不同的
金属离子及其他有毒有害污染因子，这种电镀混合废水，具有环境危害性强，处理难度大，处理成本高等特点。
[0003] 目前该类废水的主流处理工艺都是采用传统的物化加生化法，在废水中大量添加各种药剂，利用酸
碱中和及
氧化还原等化学反应原理，去除水中的污染物。这种传统工艺存在以下致命缺点：
[0004] 1、药剂添加量巨大，需要添加酸、碱、
氧化剂、还原剂、破络剂、助凝剂、除磷剂、絮凝剂、破氰剂等种类繁多的药剂，容易对环境造成二次污染。
[0005] 2、由于使用大量药剂，废水的处理成本很高，同时由于添加大量药剂，废水
盐度增加，不利于后期再生回用。
[0006] 3、很多
腐蚀性药剂对人体有极强的伤害作用，工作人员的作业危险性高，容易出危险事故。
[0007] 4、传统的物化加生化工艺，需要针对不同的污染因子，设计单独的处理工艺和处理方式，造成整个工业废水的处理工艺非常复杂，系统运行及出水指标的
稳定性都很差。
[0008] 5、含有有毒有害及重金属污染因子的
污泥产生量非常大，污泥处理处置成本很高，一旦处置不当，容易造成严重的环境污染事故。实用新型内容
[0009] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种采用多级电化学工艺技术的电镀混合废水处理系统。
[0010] 为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：
[0011] 一种采用多级电化学工艺技术的电镀混合废水处理系统，所述处理系统包括进水调节系统、电化学系统、中间调节系统、生化系统和中央控制系统，所述进水调节系统、电化学系统、中间调节系统和生化系统之间依次
串联，所述进水调节系统、电化学系统、中间调节系统和生化系统分别与所述中央控制系统电连接；
[0012] 所述进水调节系统包括进水调节池、进水搅拌装置、曝气装置、进水加药装置、抽吸装置和进水检测装置；所述进水调节池上设置有用于进出废水的所述抽吸装置，所述进水搅拌装置安装在所述进水调节池内，所述进水调节池上设置有用于添加药液的所述进水加药装置，所述进水调节池上设置有所述曝气装置，所述进水调节池内还设置有进水检测装置；
[0013] 所述电化学系统包括若干级串联的反应池，每一级所述反应池内设有电源和若干组
电池组，所述电源连接电池组的正负极；所述电池组由若干片极板组成，所述极板之间为并联、串联或串并混联；
[0014] 所述中间调节系统包括中间调节池、中间加药装置、中间搅拌装置、斜管
沉淀池和中间检测装置；所述中间搅拌装置安装在所述中间调节池内，所述中间调节池上设置有用于添加药液的所述中间加药装置，所述中间调节池内还设置有中间检测装置，所述斜管沉淀池安装在所述中间调节池的出水口处；
[0015] 所述生化系统为A2O-MBR
污水处理装置，具体包括
厌氧池、缺氧池、好氧池和MBR池，所述厌氧池、缺氧池、好氧池和MBR池之间依次串联；
[0016] 所述中央控制系统包括CPU
控制器、驱动
接口、第一
通信接口、第二通信接口和
人机界面，所述CPU控制器与所述进水调节系统、中间调节系统和生化系统内的各类检测装置连接，所述CPU控制器分别与所述驱动接口、第一通信接口和第二通信接口相连，所述驱动接口分别连接所述进水搅拌装置、曝气装置、进水加药装置、抽吸装置、中间加药装置和中间搅拌装置，所述第一通信接口分别连接所述人机界面和电源，所述第二通信接口联通互联网、
物联网或
移动通信网络，所述互联网、物联网或移动通信网络与用户的通信设备联通。
[0017] 优选的，所述进水搅拌装置和中间搅拌装置为搅拌
泵；所述曝气装置为曝气泵；所述进水加药装置和中间加药装置为加药泵；所述抽吸装置包括进水泵和出水泵；所述进水检测装置为EC
传感器和pH传感器；所述中间检测装置为EC传感器和pH传感器。
[0018] 优选的，所述电源为脉冲电源或稳流稳压电源。
[0019] 优选的，所述极板为平板型、网孔型或三维立体型极板。
[0020] 优选的，所述三维立体型极板的表面为凹凸面；所述三维立体型极板为一次
冲压或两次
焊接成型。
[0021] 优选的，所述网孔型极板的表面为网格线的三维立体编织结构；所述网孔型极板通过一次或若干次压接成型。
[0022] 优选的，所述极板材质为
钛、
铁、不锈
钢、
铝或
石墨烯中的至少一种；所述极板的涂层材质为钌、铱、钽、铂或铅中的至少一种。
[0023] 优选的，所述反应池为卧式或直立式；所述卧式反应池为水平方向一侧进水，另一侧出水；所述直立式反应池为垂直方向底部进水，上部出水。
[0024] 优选的，所述反应池内的每一组电池组
位置底部安装有极板清洗装置，所述极板清洗装置与所述中央控制系统的第一通信接口相连。
[0025] 优选的，所述极板清洗装置包括曝气盘和微纳米气泡发生器，所述曝气盘安装在所述微纳米气泡发生器底部。
[0026] 采用上述技术方案，本实用新型采用一级电化学絮凝、二级电化学催化和生化集成处理技术，可以完全替代物化和生化的传统处理工艺，且具有以下优点：
[0027] (1)处理工艺简单，整个过程仅需：进水调节、电化学、中间调节、生化和出水几个环节；(2)各类复杂工业废水可以混合集中处理，不需要针对不同性质的废水，分质分流，并设计单独的工艺来处理；(3)占地面积小，由于不需要针对不同性质的废水做单独分质分流处理，加上工艺简单，可以大幅度减少用地面积；(4)整个处理过程不需要添加大量药剂，仅需少量调节，药剂使用品种和使用量均大幅度降低；(5)含有有毒有害及重金属污染因子的污泥产生量大幅度降低，污泥处理处置成本大幅度降低；(6)由于药剂添加量减少，污泥产生量减少，工艺简化，人工岗位配置减少，系统综合运营成本大幅度降低；(7)出水盐度降低，后期再生回用率提高。
附图说明
[0028] 图1为本实用新型的系统架构图；
[0029] 图2为本实用新型的进水调节系统的结构示意图；
[0030] 图3为本实用新型的电化学系统(卧式反应池)的结构示意图；
[0031] 图4为本实用新型的中间调节系统的结构示意图；
[0032] 图5为本实用新型的生化系统的结构示意图；
[0033] 图6为本实用新型的中央控制系统的结构示意图；
[0034] 图7为本实用新型的电化学系统的电池组极板接法示意图；
[0035] 图8为本实用新型的电化学系统的电池组极板的结构示意图；
[0036] 图9为本实用新型的电化学系统的电池组三维立体型极板的结构示意图；
[0037] 图10为本实用新型的电化学系统的电池组网孔型极板的结构示意图；
[0038] 图11为本实用新型的电化学系统(直立式反应池)的结构示意图；
[0039] 图12为本实用新型的电化学系统的极板清洗装置的结构示意图。
具体实施方式
[0040] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0041] 如图1所示，一种采用多级电化学工艺技术的电镀混合废水处理系统，所述处理系统包括进水调节系统、电化学系统、中间调节系统、生化系统和中央控制系统，所述进水调节系统、电化学系统、中间调节系统和生化系统之间依次串联，所述进水调节系统、电化学系统、中间调节系统和生化系统分别与所述中央控制系统电连接。
[0042] 如图2所示，所述进水调节系统包括进水调节池、进水搅拌装置、曝气装置、进水加药装置、抽吸装置和进水检测装置；所述进水调节池上设置有用于进出废水的所述抽吸装置，所述进水搅拌装置安装在所述进水调节池内，所述进水调节池上设置有用于添加药液的所述进水加药装置，所述进水调节池上设置有所述曝气装置，所述进水调节池内还设置有进水检测装置；所述进水搅拌装置为搅拌泵；所述曝气装置为曝气泵；所述进水加药装置为加药泵；所述抽吸装置包括进水泵和出水泵；所述进水检测装置为EC传感器和pH传感器。
[0043] 使用时，含有有毒有害及各类重金属污染因子的各电镀车间生产废水，通过进水泵泵入进水调节池，打开搅拌泵和曝气泵，搅拌泵将废水和药剂搅拌均匀，曝气泵可以增加水中的氧气，通过进水调节池中的EC、pH传感器，将进水水质参数
信号传送给中央控制系统，经系统分析和运算，输出加药信号，启动加药泵，对进水进行pH、EC等参数的调节,根据水中不同的污染因子性质和含盐浓度的大小，可将进水PH值调节至5—6左右，EC值调节至2800us/cm以上。
[0044] 如图3和图7所示，所述电化学系统包括若干级串联的反应池，每一级所述反应池内设有电源和若干组电池组，所述电源连接电池组的正负极；所述电池组由若干片极板组成，所述极板之间为并联、串联或串并混联；所述电源为脉冲电源或稳流稳压电源。通过采用多级反应池和电池组能够增加
电极在污水中的
接触面积和接触时间，提高电极与废水的
比表面积参数，达到最佳处理效率；可根据不同的废水水质参数，设置不同的电源参数，包括恒压、恒流模式、脉冲
频率与占空比(脉冲电源系统)、
电压和
电流参数等。所述电池组在反应池中间隔分布，可根据不同的水质特性，调准电池组间距，水流在通过反应池时，产生间歇式
电场效应，可以提高电化学处理效率。
[0045] 如图4所示，所述中间调节系统包括中间调节池、中间加药装置、中间搅拌装置、斜管沉淀池和中间检测装置；所述中间搅拌装置安装在所述中间调节池内，所述中间调节池上设置有用于添加药液的所述中间加药装置，所述中间调节池内还设置有中间检测装置，所述斜管沉淀池安装在所述中间调节池的出水口处；所述中间搅拌装置为搅拌泵；所述中间加药装置为加药泵；所述中间检测装置为EC传感器和pH传感器。所述电化学系统处理后的出水，进入中间调节池，由pH传感器检测废水的pH值，经中央控制系统的运算，启动加药泵，加入NaOH，调节pH值至9左右，然后加入PAM絮凝剂，搅拌泵处于常开状态，使得废水中的重金属及其他污染物充分絮凝沉淀。中间调节池流出的泥水混合物，进入斜管沉淀池，进行泥水分离，通过斜管沉淀后的上清液，进入后道生化系统，做进一步的处理。
[0046] 如图5所示，所述生化系统为A2O-MBR污水处理装置，具体包括厌氧池、缺氧池、好氧池和MBR池，所述厌氧池、缺氧池、好氧池和MBR池之间依次串联。
[0047] 如图6所示，所述中央控制系统包括CPU控制器、驱动接口、第一通信接口、第二通信接口和人机界面，所述CPU控制器与所述进水调节系统、中间调节系统和生化系统内的各类检测装置连接，所述CPU控制器分别与所述驱动接口、第一通信接口和第二通信接口相连，所述驱动接口分别连接所述进水搅拌装置、曝气装置、进水加药装置、抽吸装置、中间加药装置和中间搅拌装置，所述第一通信接口分别连接所述人机界面和电源，所述第二通信接口联通互联网、物联网或移动通信网络，所述互联网、物联网或移动通信网络与用户的通信设备联通。反应池中的pH、DO、EC和液位等传感器输出监测信号，经前置
电路放大、滤波及AD转换后输入CPU，经CPU运算处理输出
控制信号，通过驱动接口直接控制各类泵、
阀等驱动设备，同时通过通信总线(MODBUS、PROFIBUS等)和通信接口(485、232、DP等)，驱动人机界面以及电源、微纳米气泡发生器等设备，并将所有的控制信息通过以太网以及WIFI、3G、4G、5G等移动通信网络，与电脑、手机等通信设备及移动通信设备相联接，用户可以通过电脑系统、手机APP系统等随时了解并调准本废水处理系统的工作状态，实现人机互动。
[0048] 如图8所示，每一组所述电池组都可根据不同的废水特性，设置不同的极板间距、极板体积以及极板的造型，所述极板可以为平板型、网孔型或三维立体型极板。
[0049] 如图9所示，所述三维立体型极板的表面为凹凸面，规则及不规则图形均可，所述三维立体型极板为一次冲压或两次焊接成型。
[0050] 如图10所示，所述网孔型极板的表面为网格线的三维立体编织结构；所述网孔型极板通过一次或若干次压接成型。
[0051] 进一步的，所述极板材质为钛、铁、
不锈钢、铝或
石墨烯中的至少一种；所述极板的涂层材质为钌、铱、钽、铂或铅中的至少一种。
[0052] 如图3和图11所示，所述反应池为卧式或直立式；所述卧式反应池为水平方向一侧进水，另一侧出水；所述直立式反应池为垂直方向底部进水，上部出水。
[0053] 如图12所示，所述反应池内的每一组电池组位置底部安装有极板清洗装置，所述极板清洗装置与所述中央控制系统的第一通信接口相连。进一步的，所述极板清洗装置包括曝气盘和微纳米气泡发生器，所述曝气盘安装在所述微纳米气泡发生器底部。通过纳米微气泡发生器进行极板的自动清洗，能够提高极板使用效率。在需要的时候，利用微纳米气泡和曝
气动力，对每一组的电池组极板进行清洗。所述微纳米气泡发生器能够产生气泡粒经(直经)在10微米到几十至几百纳米之间的微气泡，这种小到纳米至微米级的气泡具有常规气泡所不具备的物理化学特性，如压坏现象、电离现象、
超声波性、带电性、扩散性、氧化性、稳定性、杀菌性、滞留性、生理活性、自我加压性等。由于气泡尺寸小、上浮速度缓慢、在水中存在时间长，对于各种电极材质表面的微孔结构及凹凸面具有非常优异的清洗效果。此外，微纳米气泡特有的带电性、氧化性及电离现象，可以增强反应池中的
电解效应，从而对系统的电化学反应效率起到
正面的促进作用。
[0054] 使用时，所述经进水调节池输送过来的电镀混合废水，进入电化学系统一级反应池，水流从极板间隙流过，其中电池组1和电池组2采用铁
合金极板，脉冲电源供电，极板串并混联，电池组3和电池组4采用
铝合金极板，稳流稳压电源供电，极板并联。通过一级反应池的混合废水，直接进入二级反应池，水流从极板间隙流过，其中电池组5和电池组6采用钛基钌合金极板，脉冲电源供电，极板并联，电池组7和电池组8采用钛基铱合金极板，稳流稳压电源供电，极板并联。极板间距均为15mm，铁合金及铝合金采用平面型极板，钛基钌合金极板采用平面型和网孔型混合极板，钛基铱合金极板采用三维立体网孔型极板。通过一级反应池和二级反应池后的废水，废水特性已经发生重大改变，络合健被强电场裂解，重金属部分发生沉淀，部分以离子态存在，大部分难降解高分子有机物被直接氧
化成CO2和H2O，然后进入中间调节系统，做进一步的处理。根据废水特性，极板可选择长宽均为250*250mm，电池组中心距为500mm。极板清洗周期是极板表面污染程度而定，清洗时同时打开微纳米气泡发生器和曝气盘进行自动清洗。微纳米气泡发生器在电化学系统工作时，可根据水质不同，选择常开模式、脉冲定时模式、常关模式三种状态，通常默认为常开状态。
[0055] 本实用新型采用变频式脉冲电源以及稳流稳压电源串并联组合应用，根据不同的水质，采用不同的工艺及电源模
块组合，并选用不同的输出脉冲频率及脉冲宽度，脉冲占空比以及不同的电压电流参数，对污水直接进行电化学处理；采用石墨烯及复合金属电极，进行串并联组合应用，通过正
负极板间产生的强大电场，促使复杂工业废水中各污染因子在电场作用下直接产生一系列催化裂变、破链分解、氧化还原、絮凝沉淀等反应，生成新的离子态物质或化合物沉淀；在不同频率的
脉冲电场或恒流恒压电场环境下，利用强电场及复合金属电极的共同作用，在混合废水中直接产生大量的O、O3、OH-、HO2-、H2O2、HOCL、CLO、Fe2+、S2O8-等活性自由基与强氧化物，直接对污水中的化合物进行降解，并产生催化、氧化、裂解、还原、絮凝、芬顿、汽浮等化学及物理反应，促使污染物因子在反应后产生游离、悬浮或沉淀；通过简单的pH调节，在碱性条件下，将经过电化学处理后的污染物因子沉淀析出。
[0056] 以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、
修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
