電解設(shè)備－電絮凝－電氣浮－強(qiáng)制電解器，是專業(yè)用于化工類廢水處理的特種定制污水處理設(shè)備，其主要用于生化性差的污水處理中，提高污水處理時(shí)的生化性和破壞水中毒物質(zhì)，從而提高B:C比，來(lái)提高污水的可生化性。根據(jù)水量水質(zhì)定制。
電解器介紹： 強(qiáng)制電解反應(yīng)器采用電化學(xué)的原理，使用特殊立體電極技術(shù)，在外加電源作用下陽(yáng)極溶出新鮮二價(jià)鐵離子具有的還原性，使廢水中的難生化有機(jī)污染物還原為易生物降解的化合物，還原率可達(dá)到90%以上。經(jīng)過(guò)本裝置處理后可以降低CODcr,大幅度提升BOD5，使后續(xù)生化處理能夠順利進(jìn)行。對(duì)吡啶等難降解物質(zhì)去除率。由于鐵離子的引入，可降低后續(xù)厭氧處理的氧化還原電位，提高厭氧微生物耐硫酸根沖擊能力，厭氧泥更加密實(shí)，確保后續(xù)厭氧工藝的穩(wěn)定性。此法是在傳統(tǒng)的電化學(xué)法的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種技術(shù)，主要有無(wú)需大幅度多次調(diào)節(jié)PH、不會(huì)形成結(jié)塊、協(xié)同效應(yīng)強(qiáng)、脫色效率、外加電源耗電量小和易于控制等特點(diǎn)。在電化學(xué)還原反應(yīng)池末端加入PAM助凝劑有助于提高沉淀池沉淀效率。
反應(yīng)過(guò)程中生成的氧化基團(tuán)(羥基自由基·OH)降解水中的有機(jī)物，有效地破壞難生物降解有機(jī)物及發(fā)色官能團(tuán)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使污染物降解。
強(qiáng)制電解反應(yīng)器是在綜合了鐵炭床工藝各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,揚(yáng)長(zhǎng)避短,加以改進(jìn)而成的一套比較成熟的提高污水生化性能研究的工藝技術(shù)。我們采用外加電場(chǎng)提高了電流密度在很大程度上加強(qiáng)了鐵炭床的原電池功效，使系統(tǒng)電解還原能力達(dá)到了。
在防止堵塞及短路方面我們采用立體合金電極技術(shù)，并在強(qiáng)制電解反應(yīng)器添加曝氣裝置，不僅使進(jìn)水得到均勻而且還提供了足夠的氧氣，加強(qiáng)了絮凝效果。但在整個(gè)提高化工污水生化性能的工藝流程中我們并未添加任何無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑，卻達(dá)到了相當(dāng)好的絮凝效果。這對(duì)于含鹽量相對(duì)較高的高濃污水來(lái)說(shuō)又是一大創(chuàng)舉。
在外電場(chǎng)作用下，立體電極間存在電子轉(zhuǎn)移和傳遞，帶電比表面增加，形成很多帶電點(diǎn)，對(duì)膠粒狀污染物能起到脫穩(wěn)的作用。
強(qiáng)制電解反應(yīng)器通過(guò)電解和吸附的協(xié)同作用，對(duì)水質(zhì)復(fù)雜多變、色度高且含有大量難生物降解的有機(jī)污染物，有較高的去除率，在提高高濃污水生化性能研究方面確實(shí)可行。目前廣泛應(yīng)用于高難度化工廢水處理中。
二、設(shè)備選型及內(nèi)容
常規(guī)型號(hào)分為400型和900型，實(shí)際處理的廢水量可以為10t/d至2000t/d不等。本公司可根據(jù)用戶要求另行設(shè)計(jì)和制造。
裝機(jī)功率10-120kw，實(shí)際運(yùn)行參數(shù)：電壓10-100V，電流800-1500A，運(yùn)行功率按8-100kw（可選）
電解法通過(guò)給多塊高碳鋼板加直流電，在高碳鋼板之間產(chǎn)生電場(chǎng)，使待處理的水流入鋼板的空隙。在該電場(chǎng)中，通電的鋼板會(huì)有一部分被消耗而進(jìn)入水中。電場(chǎng)中的離子與非離子污染物被通電，并與電場(chǎng)中電離的產(chǎn)物以及消耗進(jìn)入水中的鋼板發(fā)生反應(yīng)。在此過(guò)程中，各種離子相互作用的結(jié)果，通常是以其的形式結(jié)合成固體顆粒，從水中沉淀出來(lái)。
廢水在主反應(yīng)器中電解的過(guò)程,一般可產(chǎn)生四種效應(yīng)，即電解氧化、電解還原、電解絮凝和電解氣浮。
（1）氧化作用
電解過(guò)程中的氧化作用分直接氧化和間接氧化。直接氧化，即污染物直接在陽(yáng)極失去電子而發(fā)生氧化。間接氧化，利用溶液中的電極電勢(shì)較低的陰離子，例如OH—、Cl—在陽(yáng)極失去電子生成新的較強(qiáng)的氧化劑的活性物質(zhì)Cl2等，利用這些活性物質(zhì)使污染物失去電子，起氧化分解作用，以降低原液中的BOD5、CODcr、NH3-N等。
（2）還原作用
電解過(guò)程中的還原作用分直接氧化和間接氧化。直接還原，即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原作用。間接還原，即污染物中的陽(yáng)離于首先在陰極得到電于，使得電解質(zhì)中高價(jià)或低價(jià)金屬陽(yáng)離于在陰極上得到電子直接被還原為低價(jià)陽(yáng)離子或金屬沉淀。
（3）凝聚作用
可溶性陽(yáng)極例如鐵、鋁等陽(yáng)極，通以直流電后，陽(yáng)極失去電子后，形成金屬陽(yáng)離子Fe2＋、Al3＋，與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，吸附能力，將廢水中的污染物質(zhì)吸附共沉而去除。
（4）氣浮作用
電氣浮法是對(duì)廢水進(jìn)行電解，當(dāng)電壓達(dá)到水的分解電壓時(shí)，在陰極和陽(yáng)極上分別析出氫氣和氧氣。氣泡小，分散度高，作為載體粘附水中的懸浮物而上浮，容易將污染物質(zhì)去除。電氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物，也可以去除親水性污染物。電解產(chǎn)生的氣泡粒徑很小，氫氣泡約為10～30μm，氧氣泡約為20～60μm；而加壓溶氣氣浮時(shí)產(chǎn)生的氣泡粒徑為100～150μm，機(jī)械攪拌時(shí)產(chǎn)生的氣泡直徑為800～1000μm。由此可見(jiàn)，電解產(chǎn)生的氣泡捕獲雜質(zhì)微粒的能力比后兩者為高，出水水質(zhì)自然較好。此外，電解產(chǎn)生的氣泡，在20℃時(shí)的平均密度為0.5g／L；而一般空氣泡的平均密度為1.2g／L。可見(jiàn)，前者的浮載能力比后者大一倍多。
四、安裝
1、本設(shè)備只須預(yù)制簡(jiǎn)單的砼支基礎(chǔ)，不需預(yù)埋基礎(chǔ)螺栓。
2、設(shè)備安裝時(shí)，要求池面處于水平，傾斜率不大于1%。
3、所有聯(lián)接管道不能有滲漏現(xiàn)象，開(kāi)關(guān)閥要求操作靈活。
4、要求電解反應(yīng)器的絕緣符合要求。
5、為保證設(shè)備正常使用期，設(shè)備上方應(yīng)作防曬防雨的遮蓋，寒冷地區(qū)，尤其在冬季還應(yīng)考慮防凍設(shè)施。
電絮凝技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
電絮凝是一種對(duì)環(huán)境二次污染較小的廢水處理技術(shù)。電化學(xué)學(xué)科和電力工業(yè)的發(fā)展使電絮凝用于廢水處理的成本大大降低，競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)。電絮凝法處理廢水，一般不需要添加化學(xué)藥劑，設(shè)備體積小，占地面積少，操作簡(jiǎn)單靈活，污泥量少，后續(xù)處理簡(jiǎn)單［1］。電絮凝可以有效去除污水中的重金屬，陰離子，色度，有機(jī)物，懸浮固體甚至砷等有毒物質(zhì)［2］。近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外正逐步應(yīng)用于電鍍、化工、印染、制藥、制革、造紙等多種工業(yè)廢水的處理以及給水凈化等領(lǐng)域。
1 電絮凝技術(shù)原理
鋁材和鐵材由于價(jià)廉，易得和有效性而成為的電絮凝極板材料［3］。以鋁做電極材料為例，說(shuō)明電絮凝技術(shù)原理，電極反應(yīng)如下［4］:
陽(yáng)極反應(yīng):
Al-3e-→Al3 + (1)
Al3 + + nH2O→Al(OH)n 3-n + nH+ (2)
陽(yáng)極反應(yīng):
3H2O + 3e-→3 /2H2(g) + 3OH- (3)
可溶性陽(yáng)極在通入電流作用下，溶解產(chǎn)生大量陽(yáng)離子，陽(yáng)離子經(jīng)過(guò)水解、聚合形成一系列多核羥基絡(luò)合物和氫氧化物，這些產(chǎn)物吸附能力很強(qiáng)，起到凝聚、吸附等作用。電解過(guò)程中，陽(yáng)極和陰極上產(chǎn)生的氧氣和氫氣，黏附性能很強(qiáng)，在其上浮過(guò)程中將懸浮物帶到水面上。在電流作用下，還會(huì)發(fā)生電解氧化還原反應(yīng)。影響電絮凝對(duì)水的處理效果主要包括電極材料，電流密度，反應(yīng)時(shí)間，極板間距，原水pH 值等。
2 電絮凝用于水處理
2．1 電絮凝用于工業(yè)廢水處理
電絮凝技術(shù)自20 世紀(jì)初就已開(kāi)始應(yīng)用于廢水處理中。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外電絮凝正逐步應(yīng)用于電鍍、化工、印染、制藥、制革、造紙等多種工業(yè)廢水的處理，它可以有效去除工業(yè) 廢水中的重金屬，色度，有機(jī)物等。
2．1．1 對(duì)重金屬離子的去除
當(dāng)含有重金屬離子的工業(yè)廢水中未被處理而直接排放時(shí)，容易被植物和魚類吸收，這將通過(guò)食物鏈最終在人體內(nèi)積累。電絮凝可以有效去除水中的重金屬離子。F．Akbal 等［5］利用鐵—鋁電極能有效處理電鍍廢水，反應(yīng)時(shí)間為20 min，電流密度為10 mA/cm2 ，pH 為3．0 時(shí)，銅、鉻和鎳的去除率達(dá)到99%。M．S．Bhatti 等［6］用鋁做電極材料處理初始濃度為100 mg /L 的含Cr(VI) 廢水，當(dāng)pH 為5，電壓為24 V，反應(yīng)24 min，Cr(VI) 的去除率達(dá)到90．4%。M．Kobya 等［7］利用鐵電極對(duì)汽車組裝廠廢水進(jìn)行處理，電流密度為60 A/m2 ，pH 為3．0，反應(yīng)15 min 后，鋅的去除率達(dá)到97．8%。
2．1．2 電絮凝對(duì)色度的去除
紡織廢水、造紙廢水和制革廢水都有很高色度，對(duì)其進(jìn)行有效處理有著重要意義。M．Zaied 等［8］在初始pH 為7，反應(yīng)時(shí)間為50 min，電流密度為14 mA/cm2 的條件下對(duì)造紙黑液進(jìn)行處理，色度、COD 和酚類的去除率分別為99%、98% 和92%。
S．Aoudj 等［9］利用電絮凝方法處理含直接紅81 的合成廢水，原水pH 為6，電流密度為1．875 mA/cm2 ，極板間距為1．5 cm，加入NaCl 電解質(zhì)，色度去除率為98%。．A．engil 等［10］利用鐵電極處理含活性黑5 的合成廢水，染料初始濃度為100 mg /L，當(dāng)初始pH 值為5，電流密度為4．575 mA/cm2 ，鹽濃度為3 000 mg /L，溫度為20 ℃，極板間距為2．5 cm，色度去除率為98．8%。
2．1．3 電絮凝對(duì)有機(jī)物的去除
U．T．Un 等［11］用電絮凝對(duì)練油廢水進(jìn)行處理，鋁做電極材料，pH 為7，反應(yīng)時(shí)間90 min，電流密度35 mA/cm2 時(shí)，COD 去除率為98．9%。M．Kobya 等［12］用電絮凝處理廢舊金屬切割液，鋁做電極材料時(shí)，pH 為5．0，電流密度為60 A/m2 ，反應(yīng)25 min，COD 去除率為93%。
2．2 電絮凝用于給水處理
飲用水中的氟化物，砷化合物，硬度，腐植酸等物質(zhì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。我國(guó)規(guī)定生活飲用水中氟的濃度不超過(guò)1．0 mg /L。M．Behbahani 等［13］用鋁做電極材料，在原水pH 為7，初始氟化物濃度為25 mg /L，電流密度為16．7 A/cm2 ，反應(yīng)25 min，氟化物濃度去除率為94．5%。D．Ghosh 等［14］發(fā)現(xiàn)極板雙極連接對(duì)氟化物的去除優(yōu)于單極連接，初始氟化物濃度為10 mg /L，電流密度為625 A/m2 ，反應(yīng)30 min，出水氟化物濃度低于1 mg /L。N．S．Kumar 等［15］研究了動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)下電絮凝對(duì)水源中砷和硝酸鹽的去除情況，硝酸鹽和砷去除率分別達(dá)到84% 和75%。M．Malakootian［16］等人利用鐵棒做電極材料，在pH 為10，電壓為12 V，反應(yīng)60 min 后，對(duì)鈣和總硬度的去除率分別達(dá)到98．2%和97．4%。馮啟言等［17］利用電絮凝去除地表水中的腐植酸，鋁做電極材料，在電流密度為47．6 A/m2 ，極板間距為1．0 cm，腐植酸濃度從20 mg /L 去除至0．43 mg /L，去除率達(dá)到97．8%。
2．3 電絮凝用于生活污水處理
電絮凝可以有效處理生活污水中的N 和P。陳男等［18］利用電絮凝法處理合并凈化槽出水，鋁做電極材料時(shí)出水色度較低，當(dāng)極板間距為2 cm，電流密度為4 mA/cm2 ，反應(yīng)10 min 后，出水TP 濃度＜ 0．1 mg /L，符合我國(guó)污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。楊毅等［19］利用電絮凝處理城鎮(zhèn)生活污水，鋁板為陽(yáng)極，不銹鋼板為陰極，pH 為6．7 ～ 9 之間，電解30 min，電流密度為0．25 ～ 0．60A/dm2 時(shí)，COD、SS 和色度去除率分別為70%、70% 和80% 以上，出水COD 達(dá)到城鎮(zhèn)污水二級(jí)污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
3 電絮凝技術(shù)的研究方向
制約電絮凝廣泛應(yīng)用的主要原因是能耗較高，電極消耗快，導(dǎo)致運(yùn)行成本較高，可從以下方面對(duì)此的問(wèn)題進(jìn)行研究。
3．1 改進(jìn)電源技術(shù)
直流電絮凝電極在長(zhǎng)時(shí)間工作后容易鈍化從而導(dǎo)致能耗高。脈沖電通過(guò)重復(fù)進(jìn)行供電與斷電，電解效率得到大幅提高，能耗大大降低。林輝等［20］利用脈沖電絮凝法處理餐飲廢水，發(fā)現(xiàn)脈沖電解可以有效消除鋁電極鈍化現(xiàn)象，達(dá)到相同去除率時(shí)，脈沖電絮凝比直流電絮凝節(jié)能30%。陳意民等［21］人以鋁作陽(yáng)極采用脈沖電絮凝技術(shù)對(duì)難降解染料廢水進(jìn)行處理，脈沖電絮凝技術(shù)相比于直流電絮凝，在處理難降解染料廢水中有著明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，單脈沖和雙脈沖電絮凝的能耗分別降低84% 和87%。
3．2 新型電極的利用
相比傳統(tǒng)的二維電極，三維電極增加了電解槽的面體比，增大物質(zhì)傳質(zhì)速度，提高電流效率和處理效果。程愛(ài)華等［22］利用三維電極電解法處理偶氮染料廢水，填料為全炭，電壓為30 V，電解質(zhì)(Na2 SO4) 濃度為0．01 mol /L，pH 值為8，反應(yīng)60 min 后，甲基橙的脫色率可達(dá)93%。吳薇等［23］利用復(fù)極性三維電極去除表面活性劑廢水，混合填料是活性炭和玻璃珠，兩者體積比為2∶1，LAS 初始濃度為250 mg /L，pH 為2，電壓為30V，反應(yīng)時(shí)間60 min，LAS 去除率可達(dá)90．6%。具體參見(jiàn)更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3．3 與其他技術(shù)的聯(lián)用
M．Boroski 等［24］聯(lián)用電絮凝和TiO2催化處理化妝品與藥品公司出水，電絮凝能去除大部分溶解性有機(jī)物和懸浮物，原水COD 為1753 mg /L，電絮凝處理后出水COD 為160 mg /L，再經(jīng)TiO2催化氧化后出水COD 為50 mg /L。Shuang Song 等［25］利用臭氧化和電絮凝聯(lián)合處理偶氮廢水，染料初始濃度為100 mg /L，初始pH 值為5．5，電流密度為10 mA/cm2 ，鹽濃度為5 000mg /L，溫度20 ℃，臭氧流量20 mL/min，電極間距為1 cm情況下，色度和COD 去除率分別達(dá)到94% 和60%，去除每千克COD耗能33 kWh。Qianhai Zuo［26］等聯(lián)用電絮凝和電氣浮能有效去除飲用水中的氟，水力停留時(shí)間僅為30 min，當(dāng)初始pH 為6．0 ～7．0 時(shí)不需改變pH 值，當(dāng)初始氟濃度為4．0 mg /L 時(shí)，出水氟濃度為0．87 mg /L。
4 結(jié)論
電絮凝是一項(xiàng)很有發(fā)展前途的廢水處理與凈化技術(shù)。電絮凝技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，產(chǎn)泥量小，操作簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，可以有效去除水中各種污染物。國(guó)內(nèi)外正逐步應(yīng)用于電鍍、印染、制藥等多種工業(yè)廢水的處理以及給水凈化等領(lǐng)域。對(duì)于應(yīng)用中存在的能耗較高的問(wèn)題，可以通過(guò)改進(jìn)電源、利用新型電極、與其他技術(shù)聯(lián)用解決。
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