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污水处理电絮凝技术

  • 发布日期:2019-10-20      浏览次数:286
    • 一.产品概述
      近年来,电絮凝技术正在逐渐有效地应用在废水处理上,因为它具有凝聚、吸附、氧化还原、气浮等作用,可以有效地用于脱色、杀菌、除重金属离子、去除有机物以及放射性物质和其他污染物。基于此项技术,我公司联合多所国内高校,潜心研究、共同开发了新一代电絮凝,该设备结构紧凑、技术成熟、节能环保、无需设置复杂的加药系统、操作简单、易于实现自动化、对于高难度污水处理效果显著。因此,该设备在废水处理领域中的应用引起了社会各界的广泛关注。

      二.基本原理与特点
        电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极,在直流电的作用下,阳极被溶蚀,产生Al、Fe等离子,在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程,发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物,使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离,同时带电的污染物颗粒在电场中泳动,其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。废水进行电解絮凝处理时,不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用,而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用,能去除水中多种污染物。

      原理示意图
      (1)氧化机理
      电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化,即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化;和间接氧化 ,利用溶液中的电极电势较低的阴离子,例如OH-、Cl-在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质如[O]、[OH]、Cl2等。利用这些活性物质氧化分解水中的BOD5、COD、NH3-N等。
      (2)还原机理
      电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原,即污染物直接在阴极上 得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原,污染物中的阳离子首先在阴极得到电子,使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。
      (3)絮凝机理
      可溶性阳极如铁铝等 ,通以直流电后,阳极失去电子,形成金属阳离子Fe2+、Al3+ ,与溶液中的OH-结合生成高活性的絮凝基团,其吸附能力极强,絮凝效果优于普通絮凝剂,利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用,可将废水中的污染物质吸附共沉而将其去除。
      (4)气浮机理
      电絮凝是对废水进行电解,水分子电离产生H+和OH-,在电场驱动下定向迁移,并在阴极板和阳极板表面分别析出氢气和氧气。新生成的气泡直径非常微小,氢气泡约为10~30μm,氧气泡约为20~60μm;而加压溶气气浮时产生的气泡直径为100~150μm,机械搅拌时产生的气泡直径为800~1000μm。由此可见,电解产生的气泡捕获杂质微粒的能力比后两者高,且气泡的分散度高,作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮,这样很容易将污染物质去除。电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物,也可以去除废水中的亲水性污染物。

      三.设备功能作用
      电絮凝的电极板可根据去除物质的不同而选用不同的材料,产生强絮凝、强氧化、强还原、强气浮等作用,以达到处理效果,经常应用的有铁、铝、钛、石墨、二氧化铅等。每种材料都有其适于应用的领域,电絮凝的设计和电极板的选择是经过大量的研发试验和丰富的工程实践经验而确定的。根据大量的试验验证电絮凝对于废水中的各类杂质物质去除效果如下: 
      (1)油 
      含油污水根据其来源不同,水体中油污染物的成分和存在状态也不同。油在污水水体中存在形式大致有以下5种:悬浮油、分散油、乳化油、溶解油、油—固体物。其中,悬浮油、分散油、油-固体物均可通过简单的机械分离或气浮分离得到较好的去除。难于处理的油的种类为乳化油,油在水中呈乳液状,易形成O/W型乳化微粒,粒径小于1μm,表面常常覆盖一层带负电荷的双电层,体系较稳定,不易上浮于水面,较难处理。电絮凝利用其强电场的作用可以使带电的乳化油微粒发生定向迁移,在电极板表面中和电核,实现脱稳聚合,同时电解产生的絮凝基团也可以非常好的破坏油滴的双电层结构,实现破乳的作用,再协同反应产生的大量微气泡破乳后的油滴气浮去除,其去除率可达到90%以上。
      从实践经验验证,针对与油田采油污水及炼油厂含油污水,在进水油含量几百—几万mg/L的情况下,出水均可以达到50mg/L以下。
      (2)COD
      工业污水中的有机物种类繁多,成分也非常复杂,根据不同行业其有机物种类各不相同。根据其溶解性的不同,可以分为溶解性有机物和非溶解性有机物,根据其可生化性又可分为易于生物降解有机物和难于生物降解有机物。电絮凝技术对于高浓度、难于生化降解类有机物有较好的去除效果。电絮凝技术利用电解絮凝作用,生成吸附性极强的高活性絮凝基团。对于非溶解性高分子有机物有较好的去除效果。同时,与电气浮和电氧化作用相结合,可以进一步提高其对于有机物的去除率,尤其是对于难于生化降解的有机物,可以通过强氧化切断化学键,提高有机物的可生化性,再结合生化处理方法可以达到充分降解COD的目的。 
          电絮凝技术针对于COD的去除率根据不同的水质情况,去除率一般在30%—80%。
      (3)浊度、悬浮物 
      电絮凝技术因其的絮凝作用,对于水中的胶体颗粒和各种杂质颗粒均可实现非常好的吸附絮凝作用,使水中的微小颗粒聚合成较大絮团,形成的絮团比投加絮凝剂形成的絮团更大、更密实,从而利于沉降截留从水中分离。电絮凝技术处理出水结合沉淀、过滤技术可以使出水浊度控制在3NTU以下,若原水浊度非常高(>100NTU),则只需简单的改变运行参数即可,达到与处理较低浊度水时同样的絮凝效果。 
          电絮凝技术对于浊度、悬浮物的去除率可达到90%以上。
      (4)SiO2、胶体硅、有机硅 
      SiO2在达到过饱和状态时即会从水中析出,往往其对于膜过滤系统造成的影响较大,因为析出的SiO2会粘附在膜表面,所以在膜的预处理过程中必需进行控制去除。 
          絮凝可以吸附SiO2从水中析出,一般的絮凝剂对于SiO2的去除率在30%—40%,电絮凝技术对于SiO2的去除率可以达到70%—90%。
      (5)重金属离子 
      一般废水中重金属离子主要为:铬、镉、镍、铁、锰等。 
      对于铁、锰离子的去除,一般是采用曝气法将铁、锰离子转化为高价氧化物和氢氧化物,使其由离子态转化为不溶态从水中析出,再利用过滤除去。电絮凝技术在加电反应过程中使水中生成OH-离子,结合铁、锰离子形成不溶物析出,再配合砂滤设备即可有效的去除水中的重金属离子。去除率可达到80%-95%。对于铬离子的去除,主要是针对电镀废水中的Cr6+,由于Cr6+毒性较大,需先将其还原为毒性较低的Cr3+,再利用Cr3+与OH-中和沉淀去除。电絮凝技术电解产生二价Fe2+,其作为一种还原剂,可将水中的Cr6+充分转化为低价态的Cr3+,再结合反应产生的OH-,生成沉淀物质分离去除。电絮凝技术对于铬离子的去除率可达到90%以上。 
      (6)色度 
      色度一般是由有机物中发色官能团引起的,如印染、染料行业废水其色度非常高。电絮凝技术对于高色度水的去除有非常好的效果,其强氧化与强还原作用可以破坏有机物的发色官能团,降低水质的色度。电絮凝技术对于色度的去除率一般大于80%。 
      (7)硬度 
      水中的硬度主要是指钙、镁离子。电絮凝技术在合适的pH值环境下可以使水中的钙、镁离子析出,絮凝沉淀分离。其对于总硬度的去除率可达到85%以上。
      (8)细菌、病毒 
      电絮凝技术利用极板间强电场作用和反应生成的强氧化性基团的氧化作用,去除杀灭水中的细菌和病毒,其去除率可达到80%以上。

      四.应用情况
      电絮凝方法既可以单独使用,又可以与其他处理方法结合使用,如作为前处理方法,可以提高废水的生物降解性;一般针对难降解有机废水,如医药、化工、燃料工业废水以及含有难处理的有毒物质等具有很好的处理效果。电絮凝主要用于去除废水中的重金属,悬浮固体,乳化有机物等,现已被广泛用于石油石化行业、电镀业、有色金属冶炼行业、船底污水处理。工艺对污染物的处理效果如下表所示:
      1)电絮凝在高浓度有机废水处理中的应用
      用传统的工艺处理高浓度的可生化、不可生化的有机废水时,用传统的工艺处理,流程长,运行成本高,负荷高,效果不明显;电絮凝已成功的用于此类废水处理,在电荷的作用下,可生化与不可生化的有机物直接破分子键,降解COD。如屠宰业和养殖业的高浓度有机废水、食品厂高浓度废水、石油业含烷烃废水、纺织印染废水等。
      2)电絮凝在高氨氮废水处理中的应用
      在处理高氨氮废水中,电絮凝也有很好的处理效果,已经将其应用在垃圾渗漏液的处理中。
      3)电絮凝在电镀废水(含重金属)处理中的应用
      电絮凝在电镀废水处理及回用中,可以克服化学法处理难以解决的问题,不仅能有效去除电镀废水中重金属离子,而且可以降低水中含盐量,使处理后的水能重复循环使用于原工序。经电絮凝法处理后的电镀废水可以达到以下的处理效果:Cr<0.001,去除率大可达100%; Ni<0.005去除率大,可达100%;Zn<0.062去除率可达57%。
      4)电絮凝在含氟废水处理中的应用
      在一些发展中国家,如中国、埃及、印度等,氟中毒是一种比价长见的地方病。因此,饮用水的除氟问题便成为一个流行的方向,除氟的方法包括:石灰沉淀法、混凝沉降法、吸附与离子交换法及电凝聚法、电渗析法、反渗透法等,其中电凝聚法是比较有竞争力的一种方法。
      5)电絮凝在染料(高色度)废水处理中的应用
      染料废水具有高COD、高色度、高含盐量,有机物难生化降解等特点。国内外以往一般采用物化法和生物法的组合方式对其进行处理。但由于排水成分复杂,处理难度依然较大。随着电絮凝技术的发展,采用电凝法处理染料废水,具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色效果好等优点。
      6)电絮凝在造船厂(含乳化油、重金属)废水处理中的应用
      电絮凝在处理油乳胶、SS、有机物方面有独特的效果。可以广泛应用在石油化工、油漆染料、色素等废水、洗车废水、油田废水等领域。

      五.设备技术特点
      · 投资费用低
      · 运行费用低
      · 维护维修费用低
      · 无需添加任何化学药剂 
      · 占地面积小
      · 操作简单,自动化程度高
      · 设备处理时间短、处理效率高
      · 适应废水范围广,可处理多种污染物 
      · 设备处理产生污泥量少、污泥密实度高

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