一种变电站/换流站生活污水处理系统和处理方法与流程

1.本发明涉及一种生活污水处理系统和处理方法，尤其涉及一种变电站/换流站生活污水处理系统和处理方法。


背景技术：

2.目前变电站/换流站生活污水处理设施可以分为化粪池、有动力地埋式污水处理装置、有动力生态型污水处理装置、无动力地埋式污水处理装置、无动力生态型污水处理设置5种类型。化粪池处理工艺与地埋式污水处理工艺是目前主要采用的污水处理方式。然而生活污水早期的化粪池处理效率低下，出水效果难以得到保证，新建站中仅无人值守变电站延续化粪池设计。随着后期运维模式的改变，站内日排水量通常在0.2m3～2m3之间，平均日排水量仅为0.8m3，排水量太少且不连续，而动力式污水处理装置需要调节池中水位到达最低处理量才会运行设备，导致曝气鼓风机、潜水泵等动力设备启动频次过低，污水量供给不连续，氧化池微生物生长所需的营养物质难以保证，造成微生物失活甚至死亡，失去污水处理能力；另一方面，动力式污水处理装置在实际工程中均存在着较大的技术障碍，产泥量较大，而变电站/换流站比较分散，没有专业维护人员，大量污水处理装置的潜污泵、鼓风机、控制系统或电源均出现不同程度故障，影响设备的持续运行及污水处理效果。传统工艺缺乏远程监控和诊断能力，在变电站/换流站生活污水处理中运行效果差，产水不达标问题严重，亟需一项针对变电站/换流站生活污水适用的新工艺。
3.目前电催化氧化技术装置结构的研究较多，代春龙等开发了一种基于电催化氧化的工业废水有机质脱除处理装置，通过设置上下处理箱体及安装升降装置等，使得电催化氧化结束后的工业废水进入第二箱体内被过滤网截留残留的杂质后，由排水管排出，同时可打开密封盖，对过滤网上的杂质进行清理，便于下次使用。许昌相，刘小冕等开发了一种电化学同步除碳脱氨氮的装置，该装置依次间隔设置阴极、第一阳离子交换膜、阳极及第二阳离子交换膜等。陈亦力等开发了一种电催化氧化处理难降解污染物的装置，包括整体为圆筒形的外壳，贴近所述外壳内壁设置同样为圆筒形的作为石墨毡阴极，装置中心固定负载有β
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pbo2催化层的活性炭滤芯阳极，导电滤芯外包裹有一层透水隔网，透水隔网与阴极之间填充满导电活性炭颗粒可以提高难降解污染物的降解效率。但是针对变电站/换流站生活污水处理系统的电催化氧化技术较少，适应于变电站/换流站生活污水特性、运维特性及能源供应特性的工艺系统缺少研究，且现有污水处理方法常采用微生物处理，具有生物菌难存活、系统效率低、运行不稳定、产水不达标、自动化程度低、相应滞后、占地面积大、流程长、系统复杂、故障率高、需要专人维护等问题。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的目的是为了解决变电站/换流站生活污水现有处理工艺存在的生物菌难存活、运行不稳定、故障率高、需要专人维护等问题，提供了一种智能化、高稳定性、免维护、即开即用可调节的绿色低碳生活污水处理系统，特别适用于变电站/换流站的
生活污水处理应用场景；本发明的另一目的是提供一种同步脱除cod、氨氮、除硬的变电站/换流站生活污水处理方法。
5.技术方案：本发明的变电站/换流站生活污水处理系统，包括调节池，与调节池连接的预处理单元，与预处理单元连接的电催化氧化单元，与电催化氧化单元连接的复合提效单元和清水池，安装在电催化氧化单元中的除垢单元，与预处理单元、电催化氧化单元、复合提效单元连接的智能化控制单元，其中复合提效单元与清水池相连。
6.进一步地，分别在调节池和预处理单元中间管道、清水池后端管道、复合提效单元和电催化氧化单元中间管道上设有两个并联的水泵。
7.进一步地，预处理单元的管道内设有水质和水量监控仪表，所述监控仪表为自动检测探头和在线压力仪表，电催化氧化单元设置温度和/或压力监控仪表，清水池内安装有自动检测探头。
8.进一步地，电催化氧化单元包括换向电源、阴极和阳极；所述阳极和/或阴极为圆环式、板状或网状电极中的一种。
9.进一步地，阳极的材料为钛基二氧化铅、钛基钌铱、石墨烯或金刚石中的一种；阴极材料为钛、不锈钢、钛基二氧化铅、钛基钌铱、石墨烯或金刚石中的一种；阳极和阴极的极板间距为1～20mm，电流密度为100～1200a/m2；电流密度优选为300
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1000a/m2、300
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500a/m2或500
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1000a/m2。
10.进一步地，复合提效单元包括配置单元，与配置单元连接的投加单元，所述投加单元内装有复合促进剂，所述复合促进剂为氯化钠、硫酸钠、固体次氯酸钠或双氧水中的一种或几种混合物；所述复合提效单元是向电催化氧化单元内投加复合促进剂的系统，具有增加导电性和提高氧化效率的效果。
11.进一步地，除垢单元包括安装在电催化氧化单元底部的曝气装置。
12.进一步地，预处理单元包括监控仪表和两套预处理系统，两套系统互为备用；预处理系统为自清洗过滤器和保安过滤器组合，或布袋过滤器和保安过滤器组合。
13.应用上述变电站/换流站生活污水处理系统的水处理方法，生活污水依次进入调节池、预处理单元、电催化氧化单元进行处理，然后进入清水池中得到产水，一部分产水进入复合提效单元配水，复合提效单元根据不同水质可灵活调配混合物的配比，配水后通过计量泵定量打入电催化氧化单元增加电催化氧化单元水质导电性和氧化效果，智能控制单元通过清水池内安装的自动检测探头检测产水水质，水质达标后排出。所述生活污水为变电站生活污水或换流站生活污水，其中cod为200～250mg/l，氨氮为40～80mg/l，硬度为50～300mg/l。
14.进一步地，预处理单元装有监控仪表，监控仪表对进水水质监控并反馈给智能控制单元，智能控制单元切换预处理装置。
15.进一步地，进水管道上装有监控仪表，监控仪表对进水水质监控并反馈给智能控制单元，智能控制单元控制复合提效单元的投加量，和电催化氧化单元中电源的输出电量。
16.进一步地，除垢单元通过底部曝气装置防止水中的钙、镁等阳离子与碳酸根、氢氧根反应生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀粘附在阴极板表面，同时，定时的通过直流稳压稳流换向电源进行倒极，将阳极变成阴极，使沉淀不聚集在一个阴极表面上，增大处理效率。
17.进一步地，智能化控制单元控制自动投加复合促进剂，使原水电导率达到预设值，
并通过在预处理单元的监控仪表反馈情况，进行自动反冲洗或选择预处理设备中的另一套预处理装置进行预处理；根据原水水量，自动控制系统启停；根据原水水质cod、氨氮，自动调节电流使系统产水达标。
18.有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)稳定性高。不存在微生物存活、维护等环节，电催化氧化属于物理化学反应，效率高可保证出水水质稳定达标；(2)可控性强。系统即开即用，且通过变频调整应对水质水量波动；(3)绿色低碳环保；系统不产生污泥等二次污染物，不投加化学品，兼具杀菌作用；(4)智能化、自动化、免维护；通过设置监控系统和app，可实现响应及时，实现远程监控；(5)可处理高硬度废水，兼具除cod、氨氮和除硬功能的一体化装置。
附图说明
19.图1为本发明流程示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
21.如图1所示，变电站/换流站生活污水处理系统包括调节池、第一并联泵、预处理单元第一阶段、预处理单元第二阶段、电催化氧化单元、智能化控制单元、复合提效单元、第二并联泵、清水池、第三并联泵；
22.调节池与第一并联泵连接，第一并联泵与预处理单元第一阶段、预处理单元第二阶段、电催化氧化单元依次连接，电催化氧化单元内安装有除垢单元，电催化氧化单元依次与第二并联泵和复合提效单元相连，复合提效单元包括配置单元和投加单元，所述配置单元与投加单元相连，所述投加单元内装有复合促进剂，电催化氧化单元与清水池连接，清水池依次与第三并联泵和复合提效单元相连；电催化氧化单元包括直流稳压稳流换向电源、阴极和阳极。
23.其中，预处理单元第一阶段设有自动检测探头，可以检测水的cod、氨氮、电导，预处理单元第一阶段的进水管和预处理单元第二阶段的出水管上设有在线压力仪表，可以对预处理单元进水和出水的水压变化进行测量，预处理单元第一阶段为并联的自清洗过滤器或布袋过滤器、预处理单元第二阶段为两个并联的保安过滤器。第一并联泵、第二并联泵为两个并联的提升泵，提升泵使污水正向流动，正向即为朝着排出方向流动，第三并联泵为并联的两个泵，其中一个为提升泵一个为计量泵；清水池中设置的自动检测探头用意检测水的cod、氨氮、电导。
24.智能控制单元与复合提效单元的计量泵，预处理单元的在线压力仪表和自动检测探头，清水池中设置的自动检测探头，电催化氧化单元的直流稳压稳流换向电源连接。智能控制单元作用如下：根据预处理单元中的自动检测探头检测的进水中电导率调整计量泵投加量、根据进水水量水质情况，调节电催化氧化单元的电流大小或启停系统；通过预处理单元的在线压力仪表的进水管和出水管的水压差，切换工作的预处理装置，或者通过逆向的提升泵进行预处理装置反冲洗；每隔一段时间，控制电催化氧化单元的直流稳压稳流换向电源换向，进而电催化氧化单元中的对阴阳极倒极；接收清水池中自动检测探头检测的水质结果，若水质达标则排放。
25.实施例1
26.本实施例处理废水为变电站生活污水，污染物指标为：cod 250mg/l，氨氮80mg/l，硬度50mg/l。污水处理步骤如下：
27.(1)生活污水进入调节池内，并在调节池内混合，进行水质水量的均衡；
28.(2)通过第一并联泵，依次进入预处理单元第一阶段中的自清洗过滤器和预处理单元第二阶段保安过滤器，预处理单元的管道上设置自动检测探头，可以检测水的cod、氨氮、电导；预处理阶段将悬浮物、油等物质截留，确保悬浮物低于50mg/l，油低于20mg/l；
29.(3)预处理单元第一阶段的进水管和预处理单元第二阶段的出水管上设有在线压力仪表，当前后压差高于0.1mpa时，智能控制单元在自清洗过滤器和保安过滤器组合的预处理装置或布袋过滤器和保安过滤器组合的预处理装置中进行切换；
30.(4)污水经过预处理单元后进入电催化氧化单元，电催化氧化单元包括直流稳压稳流换向电源、阴极和阳极，采用钛阴极及石墨烯阳极，极板间距为1mm，在电流密度1000a/m2，处理时间2min；
31.所述极板采用特殊镀层工艺，可以承受很高的电流密度，电流无损耗，可在很短的时间内即可反应完成。
32.此阶段的污水处理效果为：废水中的污染物cod、氨氮被氧化去除，cod去除率≥60％，氨氮去除率≥82％；
33.(5)污水经电催化氧化单元处理后进入清水池，清水池中的产水作为复合提效单元的配水进入复合提效单元，将复合促进剂混合均匀，所述复合促进剂为氯化钠，并通过计量泵定量打入电催化氧化单元中，计量泵与预处理单元的自动检测探头连锁，通过检测原水中电导率调整计量泵投加量，使废水中电导率≥2000μs/cm；
34.(6)清水池中设置自动检测探头，可以检测水中的cod、氨氮、电导率、温度，产水达标则排放；最终产水满足《污水综合排放标准》(gb8978－1996)一级标准。
35.实施例2
36.与实施例1采用相同的处理系统，处理废水为换流站生活污水，污染物指标为：cod 250mg/l，氨氮80mg/l，硬度300mg/l。污水处理步骤如下：
37.(1)生活污水进入调节池内，并在调节池内混合，进行水质水量的均衡；
38.(2)通过第一并联泵，依次进入预处理单元第一阶段中的自清洗过滤器和预处理单元第二阶段保安过滤器，预处理单元的管道上设置自动检测探头，可以检测水的cod、氨氮、电导；预处理阶段将悬浮物、油等物质截留，确保悬浮物低于50mg/l，油低于20mg/l；
39.(3)预处理单元第一阶段3的进水管和预处理单元第二阶段的出水管上设有在线压力仪表，当前后压差高于0.1mpa时，智能控制单元在自清洗过滤器和保安过滤器组合的预处理装置或布袋过滤器和保安过滤器组合的预处理装置中进行切换；
40.(4)污水经过预处理单元后进入电催化氧化单元5，电催化氧化单元包括直流稳压稳流换向电源、阴极和阳极，采用钛阴极及石墨烯阳极，极板间距为5mm，在电流密度500a/m2，处理时间4min；
41.此阶段的污水处理效果为：废水中的污染物cod、氨氮被氧化去除，cod去除率≥80％，氨氮去除率≥98.5％；
42.(5)污水经电催化氧化单元处理后进入清水池，清水池中的产水作为复合提效单
元的配水进入复合提效单元，将复合促进剂混合均匀，所述复合促进剂为氯化钠和次氯酸钠，并通过计量泵定量打入电催化氧化单元中，计量泵与预处理单元的自动检测探头连锁，通过检测原水中电导率调整计量泵投加量，使废水中电导率≥2000μs/cm；
43.(6)清水池10中设置自动检测探头，可以检测水中的cod、氨氮、电导率、温度，产水达标则排放；最终产水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb 18918
‑
2002一级a标准。
44.实施例3
45.与实施例1使用的系统和处理的水质均相同，不同之处在于步骤(4)中采用钛阴极及dsa阳极，电极间距10mm，电流密度500a/m2，反应时间6min。所述复合促进剂为氯化钠、双氧水次氯酸钠。此阶段的污水处理效果为：废水中的污染物cod、氨氮被氧化去除，cod去除率≥80％，氨氮去除率≥98.5％；其他与实施例1相同。最终产水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918
‑
2002一级a标准。
46.实施例4
47.与实施例2使用的系统和处理的水质均相同，不同之处在于步骤(4)中采用钛阴极及dsa阳极，电极间距20mm，电流密度100a/m2，反应时间20min。所述复合促进剂为氯化钠、次氯酸钠。此阶段的污水处理效果为：废水中的污染物cod、氨氮被氧化去除，cod去除率≥60％，氨氮去除率≥82％；其他与实施例2相同。最终产水满足《污水综合排放标准》(gb8978－1996)一级标准。
48.实施例5
49.本实施例处理废水为变电站生活污水，污染物指标为：cod 150mg/l，氨氮40mg/l,硬度50mg/l。污水处理步骤如下：
50.(1)生活污水进入调节池内，并在调节池内混合，进行水质水量的均衡；
51.(2)通过第一并联泵，依次进入预处理单元第一阶段中的自清洗过滤器和预处理单元第二阶段保安过滤器，预处理单元的管道上设置自动检测探头，可以检测水的cod、氨氮、电导；预处理阶段将悬浮物、油等物质截留，确保悬浮物低于50mg/l，油低于20mg/l；
52.(3)预处理单元第一阶段的进水管和预处理单元第二阶段的出水管上设有在线压力仪表，当前后压差高于0.1mpa时，智能控制单元在自清洗过滤器和保安过滤器组合的预处理装置或布袋过滤器和保安过滤器组合的预处理装置中进行切换；
53.(4)污水经过预处理单元后进入电催化氧化单元，电催化氧化单元包括直流稳压稳流换向电源、阴极和阳极，采用钛阴极及dsa阳极，极板间距为10mm，在电流密度300a/m2，处理时间4min；
54.此阶段的污水处理效果为：废水中的污染物cod、氨氮被氧化去除，cod去除率≥66.67％，氨氮去除率≥97％；
55.(5)污水经电催化氧化单元处理后进入清水池，清水池中的产水作为复合提效单元的配水进入复合提效单元，将复合促进剂混合均匀，所述复合促进剂为氯化钠、双氧水，并通过计量泵定量打入电催化氧化单元中，计量泵与预处理单元的自动检测探头连锁，通过检测原水中电导率调整计量泵投加量，使废水中电导率≥2000μs/cm；
56.(6)清水池中设置自动检测探头，可以检测水中的cod、氨氮、电导率、温度，产水达标则排放；最终产水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb18918
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2002一级a标准。
57.实施例6
58.本实施例处理废水为换流站生活污水，污染物指标为：cod 150mg/l，氨氮40mg/l，硬度300mg/l。污水处理步骤如下：
59.(1)生活污水进入调节池内，并在调节池内混合，进行水质水量的均衡；
60.(2)通过第一并联泵，依次进入预处理单元第一阶段中的自清洗过滤器和预处理单元第二阶段保安过滤器，预处理单元的管道上设置自动检测探头，可以检测水的cod、氨氮、电导；预处理阶段将悬浮物、油等物质截留，确保悬浮物低于50mg/l，油低于20mg/l；
61.(3)预处理单元第一阶段的进水管和预处理单元第二阶段的出水管上设有在线压力仪表，当前后压差高于0.1mpa时，智能控制单元在自清洗过滤器和保安过滤器组合的预处理装置或布袋过滤器和保安过滤器组合的预处理装置中进行切换；
62.(4)污水经过预处理单元后进入电催化氧化单元，电催化氧化单元包括直流稳压稳流换向电源、阴极和阳极，采用钛阴极及石墨阳极，极板间距为20mm，在电流密度100a/m2，处理时间10min；
63.此阶段的污水处理效果为：废水中的污染物cod、氨氮被氧化去除，cod去除率≥33.33％，氨氮去除率≥62.5％；
64.(5)污水经电催化氧化单元处理后进入清水池，清水池中的产水作为复合提效单元的配水进入复合提效单元，将复合促进剂混合均匀，所述复合促进剂为硫酸钠，并通过计量泵定量打入电催化氧化单元中；计量泵与预处理单元的自动检测探头连锁，通过检测原水中电导率调整计量泵投加量，使废水中电导率≥2000μs/cm；
65.(6)清水池中设置自动检测探头，可以检测水中的cod、氨氮、电导率、温度，产水达标则排放；最终产水满足《污水综合排放标准》(gb8978－1996)一级标准。
66.实施例7
67.与实施例5使用的系统和处理的水质均相同，不同之处在于步骤(4)中采用钛阴极及石墨烯阳极，电极间距1mm，电流密度1200a/m2，反应时间1min。所述复合促进剂为硫酸钠、双氧水。其他与实施例5相同。最终产水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》gb 18918
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2002一级a标准。
68.实施例8
69.与实施例6使用的系统和处理的水质均相同，不同之处在于步骤(4)中采用钛阴极及石墨烯阳极，电极间距5mm，电流密度500a/m2，反应时间1min。所述复合促进剂为氯化钠。其他与实施例6相同。最终产水满足《污水综合排放标准》(gb8978－1996)一级标准。