一种电化学深度处理自来水的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电化学深度处理自来水的方法及系统，涉及自来水深度净化处理领域，包括以下步骤：对水体絮凝处理，并对水体中的悬浮性细微颗粒物和胶体增径处理；对水体中泥沙和絮凝体分别进行粗过滤和精细过滤；对过滤后的水体进行循环氧化还原反应，直至满足自来水标准。本发明专利技术通过电絮凝技术对水体中悬浮性细微颗粒物和胶体进行处理，可以有效提升颗粒物的粒径，进而提高沉淀池及气水反冲洗砂滤器对悬浮性细微颗粒物和胶体的去除效果，甚至可以解决自来水微塑料污染的问题。以解决自来水微塑料污染的问题。以解决自来水微塑料污染的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学深度处理自来水的方法及系统


[0001]本专利技术涉及自来水深度净化处理领域，更具体的说是涉及一种电化学深度处理自来水的方法及系统。

技术介绍

[0002]饮用水中常见的污染物有天然有机物、无机非金属物质、内分泌干扰化学品、微生物与消毒副产物等。近年来，自来水中的一些新污染物(如微塑料)等也引起了广泛关注。
[0003]现阶段，饮用水的传统工艺流程是采用混凝+沉淀+过滤+消毒。混凝是通过添加化学试剂让水体中的悬浮颗粒或胶体微粒相互吸附形成大颗粒物质，沉淀是在混凝的基础上，将一些大颗粒物质或者大分子有机物与水分离，通过一定的滤料层截留等方式，将其排除水体，过滤通常采用粒状滤料，截留水中的杂质。消毒通常为饮用水传统工艺的最后且最关键的一道工序，它直接影响到人类的健康，消毒是将一些可致病的微生物去除，如病毒、病菌等，消毒完之后的水可以直接提供给用户，目前饮用水传统处理工艺的消毒的方式包括液氯消毒、二氧化氯消毒、氯氨消毒、臭氧氧化消毒与紫外线消毒。
[0004]混凝、沉淀、过滤是通过物理作用去除水体的悬浮物质，并降低出水水质的浊度。但混凝、沉淀、过滤对于粒径较大的物质过滤效果较好，对于粒径在10微米以下的颗粒物很难去除，而饮用水中存在的微塑料污染的粒径主要分布在5微米以下。此外，目前自来水厂通过加药进行混凝的方法具有大时滞、非线性、不确定性、时变性、模糊性等特点，导致难以实现对混凝投药过程的精确控制。添加氯制剂在传统饮用水消毒工艺中最为常用，但使用氯消毒时，氯与水中的天然有机物之间会产生一系列的消毒副产物，至今为止已经发现600多种消毒副产物，且常规氯消毒剂不能有效地灭活“两虫”。由于臭氧的氧化电位高，氧化能力很强，因此也具有优异的消毒效果，但当水体中含有溴离子时会被臭氧氧化成溴酸根和次溴酸根，溴酸盐也是国家水质标准严格限制的一种致癌性副产物，且臭氧无法在水中维持剩余的消毒能力。紫外消毒是利用物理方式灭活微生物的常见方法之一，具有无需投加化学试剂、无生物毒副作用、不产生消毒副产物和无二次污染等特点，但紫外线不具备持续杀菌能力，病原微生物还存在复活现象，且紫外线穿透力弱，不利于灭活较深水层处的“两虫”。对于有机物污染严重的水源，常规水处理工艺对有机物只有20％的去除效果，目前针对有机物的去除通常会在混凝工艺前添加氯制剂或臭氧进行预氧化，但该过程仍然存在较大的消毒副产物风险，因此研究新型的净水工艺迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种电化学深度处理自来水的方法及系统，以解决
技术介绍
中存在的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种电化学深度处理自来水的方法，包括以下步骤：
[0008]对水体絮凝处理，并对水体中的悬浮性细微颗粒物和胶体增径处理；
[0009]对水体中泥沙和絮凝体分别进行粗过滤和精细过滤；
[0010]对过滤后的水体进行循环氧化还原反应，直至满足自来水标准。
[0011]可选的，氧化还原反应具体为：通过发生二电子氧还原反应原位产生过氧化氢，在紫外激发作用下产生大量活性自由基物种，对水体中的污染物进行降解。
[0012]可选的，对水体絮凝处理，释放絮凝剂浓度计算公式如下：
[0013][0014]其中，M表示金属阳极材料的原子质量；n表示每摩尔金属阳极溶解过程中转移的电子数；F表示法拉第电解常数；I表示电絮凝过程中的电流密度；V表示电絮凝反应池的工作体积；t表示处理时间。
[0015]可选的，所述氧化还原反应为电化学氧化还原反应，点氧化还原反应器的电流强度计算公式如下：
[0016][0017]其中，I表示过流式电化学氧还原反应器的电流强度；n表示产生每摩尔过氧化氢所转移的电子数量；F表示法拉第电解常数；V表示阴极体积；C表示过氧化氢浓度；34为过氧化氢摩尔质量；t表示处理时间。
[0018]可选的，对过滤后的水体进行循环氧化还原反应具体为：根据水质在线监测传感器分析数据进行循环处理。
[0019]一种电化学深度处理自来水的系统，包括依次连接的水源水池、电絮凝反应池、沉淀池、气水反冲洗砂滤器、蓄水池、过流式电化学氧还原反应器和清水池；
[0020]所述电絮凝反应池设置有第一直流电源，所述过流式电化学氧还原反应器设置有第二直流电源，所述清水池中设置有多参数水质传感器；
[0021]所述气水反冲洗砂滤器、所述第一直流电源分别与第一控制系统连接；
[0022]所述第二直流电源、所述多参数水质传感器分别与第二控制系统连接。
[0023]可选的，所述电絮凝反应池包括：第一直流电源、第一阴极、第一阳极、第一进水口和第一出水口，所述第一阳极为铝、铁中的一种，形状为板状、网状或蜂窝状，所述第一阴极为金属氧化物电极，电极组采用双极并联连接，所述阴、阳极之间间距为0.5～3.0cm。
[0024]可选的，所述气水反冲洗砂滤器包括：第二进水口、滤料、第二出水口、金属隔板、反冲洗进气口、喷嘴、反冲洗进水口、反冲洗出水口以及出气口，反冲洗进气口与反冲洗进水口位于砂滤器下部，喷嘴固定在金属隔板上，滤料采用石英砂，砂粒粒度在0.65～2mm之间。
[0025]可选的，所述过流式电化学氧还原反应器包括：第二直流电源、第二阴极、第二阳极、紫外光源、第三进水口和第三出水口，第二阴极和第二阳极通过单极并联连接，第二阳极为钛基形稳性析氧电极，第二阴极是以镍网为集流体、以PTFE为疏水层、以生物炭或非金属原子掺杂生物炭为催化层所构成的三维电极，紫外光源位于第二阴极、第二阳极之间，紫外光源波段为160～320nm，辐射剂量不低于2000mJ/cm2。
[0026]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种电化学深度处理自来水的方法及系统，具有以下有益效果：
[0027](1)通过电絮凝技术对水体中悬浮性细微颗粒物和胶体进行处理，可以有效提升颗粒物的粒径，进而提高沉淀池及气水反冲洗砂滤器对悬浮性细微颗粒物和胶体的去除效果，甚至可以解决自来水微塑料污染的问题。
[0028](2)通过电化学二电子氧还原技术，结合高性能催化电极，能够高效产生绿色氧化剂过氧化氢，通过协同不同紫外辐射技术，进一步产生大量以绿色自由基，能够解决自来水中多种类有机物污染问题，且能高效杀灭水体中“两虫”，同时能够避免传统工艺存在多种消毒副产物的问题。
[0029](3)通过电化学技术代替传统工艺添加混凝剂以及消毒剂的过程，并通过反馈控制系统精准调控电化学水处理过程，解决了传统加药过程的大时滞性及不确定性等问题，且通过控制清水池绿色氧化剂浓度保证了系统的持续杀菌能力。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学深度处理自来水的方法，其特征在于，包括以下步骤：对水体絮凝处理，并对水体中的悬浮性细微颗粒物和胶体增径处理；对水体中泥沙和絮凝体分别进行粗过滤和精细过滤；对过滤后的水体进行循环氧化还原反应，直至满足自来水标准。2.根据权利要求1所述的一种电化学深度处理自来水的方法，其特征在于，氧化还原反应具体为：通过发生二电子氧还原反应原位产生过氧化氢，在紫外激发作用下产生大量活性自由基物种，对水体中的污染物进行降解。3.根据权利要求1所述的一种电化学深度处理自来水的方法，其特征在于，对水体絮凝处理，释放絮凝剂浓度计算公式如下：其中，M表示金属阳极材料的原子质量；n表示每摩尔金属阳极溶解过程中转移的电子数；F表示法拉第电解常数；I表示电絮凝过程中的电流密度；V表示电絮凝反应池的工作体积；t表示处理时间。4.根据权利要求1所述的一种电化学深度处理自来水的方法，其特征在于，所述氧化还原反应为电化学氧化还原反应，电氧化还原反应器的电流强度计算公式如下：其中，I表示过流式电化学氧还原反应器的电流强度；n表示产生每摩尔过氧化氢所转移的电子数量；F表示法拉第电解常数；V表示阴极体积；C表示过氧化氢浓度；34为过氧化氢摩尔质量；t表示处理时间。5.根据权利要求1所述的一种电化学深度处理自来水的方法，其特征在于，对过滤后的水体进行循环氧化还原反应具体为：根据水质在线监测传感器分析数据进行循环处理。6.一种电化学深度处理自来水的系统，其特征在于，包括依次连接的水源水池、电絮凝反应池、沉淀池、气水反冲洗砂滤器、蓄水池、过流式电化学氧还原...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朔，裴洛伟，叶小琴，王力萍，叶章颖，
申请(专利权)人：浙江奕湃科技有限公司，
类型：发明
国别省市：