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1、标准化电絮凝设备设计方案沈阳工业大学环境工程中心一、电絮凝工艺概述 11.1 电絮凝工艺原理 11.2 电絮凝工艺的应用与发展 1二、标准化电絮凝设备的设计思想、依据与原则 22.1、设计思想 22.2、设计依据 32.3、设计原则 3三、标准化电絮凝设备的构成、特征与优势 33.1、标准化电絮凝设备的构成 33.2、标准化电絮凝设备的特点与优势 4四、标准化电絮凝设备规格与参数 54.1 流量调节装置 54.2 电解反应器 64.3 分离装置 64.4 直流电源 64.5 控制系统 6五、标准化电絮凝设备的运行管理 75.1 安装及运行基本要求 75.2 日常运行维护 85.3 设备检修 8
2、5.4 特殊问题 9六、工程概算 96.1、编制依据 96.2、设备投资估算表 96.3、总投资估算 10七、运行费用 10八、需要说明的问题 10采油废水电絮凝处理设备设计方案一、电絮凝工艺概述1.1电絮凝工艺原理电絮凝是利用可溶性金属阳极在电解过程中产生的金属氢氧化物 絮凝去除水中污染物质的水处理工艺。现实中，阳极材料通常采用铝、铁等易得而价廉的金属，以铁为例，其基本反应过程如下：阳极反应：Fe+ 2e Fe2+阴极反应：2H2O+ 2eH 2件2OH-水解反应：Fe2+ 2OH- Fe(0H)2 J电解生成的氢氧化亚铁沉淀具有良好的絮凝、吸附性能，能有效 地从废水中去除污染物质。同时电解
3、时阴极析出的氢气能形成大量微 小的气泡，具有良好的气浮分离效果，因此电絮凝通常也称作电絮凝-气浮工艺。另外，电解过程中阳极表面会发生电化学氧化反应，而电 解产生的亚铁离子和阴极析出的新生态氢具有较强还原性，因此电絮 凝工艺还具有氧化还原功能。1.2电絮凝工艺的应用与发展电絮凝工艺能有效去除水中胶体和悬浮类污染物质，并对乳化油、大分子有机物、微生物、重金属离子、氟离子、浊度和部分有色类物 质具有良好的去除效果，因此能广泛地应用于各类废水治理和给水处 理工程。和传统化学混凝相比，电絮凝工艺具有分离效果好、泥渣含 水率低、占地面积小、易于实现自动控制等优点，具有广阔的应用前 景。早在上世纪初，国外就
4、有报道采用专利电絮凝技术处理含有废水。第i页采油废水电絮凝处理设备设计方案经过百余年的发展，电絮凝工艺业已被广泛地用于各种废水处理和给 水净化工程。在研究和应用过程中，电絮凝工艺获得了很大改进，并 取得了大量发明专利。这些专利技术对电絮凝工艺处理效果和能量效 率的提高、应用范围的拓展做出了改进，推动了电絮凝工艺的发展。 到目前为止，电絮凝工艺已经初步完成了设备化，国际上已有部分公 司专业生产电絮凝设备，这些设备具有良好的适应性和较高的处理效 果和能量效率。国内早在上世纪六七十年代就开始研究电絮凝工艺。近二十年以 来，国内科研单位和工业企业对电絮凝工艺进行了大量研究。这些研 究涵盖了电镀、含油、
5、印染、制药、屠宰、制革、化工等大部分难处 理的行业废水，但这些研究还仅限于实验室规模，应用于工程实际的 还很少。电絮凝工艺在国内没有得到广泛应用，其主要原因是电絮凝 反应器设计方案不成熟，导致电解过程能耗高、处理费用过高。同时 电解反应器加工制造难以标准化，电极易发生钝化，电极连接及更换 困难，运行管理及维护麻烦等。因此，电絮凝亟待实现设备标准化并 降低能耗。1、标准化电絮凝设备的设计思想、依据与原则2.1、设计思想1、通过工艺设计、结构设计和机械设计实现设备标准化，降低设备能耗和运行维护难度。2、坚持质量为本、安全第一的原则，选取价格合理、质量上乘的 进口或合资产品，保证设备使用寿命和运行稳
6、定性。2.2、设计依据1、沈阳工业大学环境工程中心研究推导的电絮凝过程模拟和电絮 凝反应器设计模型2、建设单位提出的设计要求及提供的基础资料2.3、设计原则1、通过标准化设计使设备结构合理、能耗大幅度降低。2、通过合理化设计实现运行管理安全化、简便化和自动化。3、针对现场情况，遵循节省占地、节约能源原则。4、考虑现场特点，采取措施保证污水处理过程中不产生噪声、臭 味等二次污染。三、标准化电絮凝设备的构成、特征与优势3.1、标准化电絮凝设备的构成标准化电絮凝设备通常由流量调节装置、电解反应器、分离装置、供电电源和控制系统构成，如图 1所示。其中流量调节装置用以计量 和调节进入电絮凝装置的废水流量
7、；电解反应器由一组金属电极板组 成，在通电的情况下电解生成金属氢氧化物絮体和氢气，从而产生絮 凝气浮作用；分离装置则为废水中污染物通过絮凝气浮作用进行分离 提供了场所，其本质是一个气浮沉淀池，含有撇渣和刮泥装置，以实 现渣（泥）水分离；供电电源是电解反应的供电装置，为电絮凝过程 提供直流电流，以完成电解反应；控制装置的主要功能是实现整套电絮凝装置协调、稳定、自动运行。1-流量调节装置；2-电解反应器；3-分离装置；4-供电电源；5-控制系统图1标准化电凝聚设备的构成3.2、标准化电絮凝设备的特点与优势根据上述介绍可知，标准化电絮凝设备具有如下特点与优势：第一、采用分体式设计，将电解与分离过程分
8、别置于两个独立的 装置中进行，使设备结构合理化，从而提高了处理过程效率。第二、电解反应器中极板采用复极式连接， 可有效减小极板间距， 降低槽电压和能耗，吨水能耗比传统电絮凝装置降低75%- 90%，同时简化了接电装置和极板更换操作。第三、电解反应器中极板水平布置，与电极固定架结合，形成导流式电解反应器，大幅提高水流速度和水流湍动度，强化水力冲刷和 搅拌，防止电极极化和钝化发生，增加了絮体与气泡接触机会，从而 强化了絮凝气浮效果。第四、水流总体方向为自下向上，减少气泡拥堵和堵塞。第五、分离装置采用圆形竖流式气浮池，中心进水，周边出水， 流态稳定、均匀，出水堰负荷低、出水水质好。第六、采用周边传动
9、、一体式同步刮渣刮泥机，舌y渣刮泥同步进 行，设备具有结构简单、易于维护管理。第七、采用无轴式不锈钢螺旋输送机，能完全适应含油废渣的高 粘度、易粘结等特点，实现顺利排渣。第八、采用大规模可控硅集成电路直流稳压电源，使用寿命长、 输出精度高、运行稳定、操作简便，采用自动定时切换正负极输出设 置，防止电极钝化。第九、电流不高，可采用绝缘电缆与电解反应器连接，电解反应 器采用密封接电柱连接，无裸露电气部件，安全性更高。四、标准化电絮凝设备规格与参数4.1流量调节装置类型:规格:数量:材质:要求:4.2电解反应器规格：数量：材质：要求：说明：4.3分离装置规格：数量：材质：要求：说明：4.4直流电源类
10、型：规格：尺寸：数量：要求：说明：防水、防潮、防火、防尘、通风4.5控制系统类型: 规格: 数量: 材质: 要求: 说明:五、标准化电絮凝设备的运行管理5.1安装及运行基本要求标准化电絮凝设备的现场安装及运行管理应符合如下基本要求：第一、应根据安装及操作规程进行安装及运行维护，禁止擅自更 改安装方式及条件，禁止违规操作。第二、供电采用交流三相动力电（380V），间隔容量为直流电源 额定功率的1.21.3倍，必须设置过载保护，过载保护形式可采用空 开或保险丝。第三、环境条件应符合电气设备的要求，最大湿度、环境极端温 度、空气含尘量等应符合相关设备（如直流电源）的工作环境要求。第四、进水水质应与设
11、计水质相差不大，严禁强酸、强碱等强腐 蚀性废水进入反应设备。废水必须进行筛分预处理，以防止反应器堵 塞。废水中无机颗粒含量不能过咼，防止设备磨损。第五、控制方式可米取自动和手动两种，建议米取自动控制方式，如需手动控制，应按照操作规程控制运行参数，禁止违规操作和频繁 启闭及切换。第六、应对操作人员进行安全操作培训，保障设备及人身安全。5.2日常运行维护标准化电絮凝设备的日常运行维护工作主要有：第一、设备启闭：应根据设备运行管理手册中所规定的启闭方式 及顺序进行，严禁外部或前端突然切断。第二、电极更换：每套标准化电絮凝设备配备两台电解反应器， 一用一备，并联连接，当一组电解反应器中电极消耗完全，则
12、切换启 动备用组，然后更换被消耗完的电极。根据水质水量和运行情况，极 板更换周期约为 天。极板更换方法非常简单，即当极板消耗完后切 断电源连接，打开密封盖，顺次取出电极固定架和极板残体，然后将 事先裁剪好的铁极板重新放入电解反应器，用电极固定架固定，更换 完毕后盖上密圭寸盖，然后连接电源即可。第三、电源：应定期检查电源运行工况，如发现异常应及时进行 检修和维护。第四、电气及机械设备：应定期检查运行工况和设备状况，如绝 缘性能、运行稳定性和设备损坏情况，如发现危险及损坏应及时进行 修理。第五、防腐与清淤：应定期检查设备是否发生腐蚀及堵塞，应定 期进行防腐和清淤维护。5.3设备检修标准化电絮凝设备
13、除了需要良好的日常管理维护，还需要定期进 行设备检修，对关键部件和设备进行检查、维修，以保证设备长期稳 定运行。5.4特殊问题如在使用过程中碰到某些特殊问题，请进行详细分析，并联系设 备设计及加工方共同探讨和处理。六、工程概算6.1、编制依据(1) 、设备报价依据设计规模m3/h计算。(2) 、标准设备价格，按现行出厂价；非标准设备参考类似工程价格 计算。(3) 、本报价不包含运费。(4) 、安装调试费和税管费按相关取费标准和沈阳工业大学相关规定 收取。6.2、设备投资估算表单位：万元序号设备名称规格及型号数量单价总价备注12电解反应器3分离装置防腐处理4直流电源5控制系统6其它管道、阀门、电缆合计6.3、总投资估算(1)设备总价万元(2)安装、调试费万元(3)税管费万元合计：万元七、运行费用1、电耗费用：标准化电絮凝设备最大运行总功率：kW吨水电耗：0.150.5kWh/t2、药剂消耗费用铁消耗量：50g/吨水，费用为0.15元；3、吨水处理成本则吨水处理成本：元/吨水八、需要说明的问题第10页