電解設(shè)備-電絮凝-電氣?。瓘娭齐娊馄?,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,提高污水處理時的生化性和破壞水中毒物質(zhì),從而提高B:C比,來提高污水的可生化性。根據(jù)水量水質(zhì)定制。
電解器介紹:
電絮凝技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
電絮凝是一種對環(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,競爭力不斷增強。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,操作簡單靈活,污泥量少,后續(xù)處理簡單[1]。電絮凝可以有效去除污水中的重金屬,陰離子,色度,有機物,懸浮固體甚至砷等有毒物質(zhì)[2]。近年來在國內(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,說明電絮凝技術(shù)原理,電極反應(yīng)如下[4]:
陽極反應(yīng):
Al-3e-→Al3 + (1)
Al3 + + nH2O→Al(OH)n 3-n + nH+ (2)
陽極反應(yīng):
3H2O + 3e-→3 /2H2(g) + 3OH- (3)
可溶性陽極在通入電流作用下,溶解產(chǎn)生大量陽離子,陽離子經(jīng)過水解、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,起到凝聚、吸附等作用。電解過程中,陽極和陰極上產(chǎn)生的氧氣和氫氣,黏附性能很強,在其上浮過程中將懸浮物帶到水面上。在電流作用下,還會發(fā)生電解氧化還原反應(yīng)。影響電絮凝對水的處理效果主要包括電極材料,電流密度,反應(yīng)時間,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 世紀初就已開始應(yīng)用于廢水處理中。近年來,國內(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,有機物等。
2.1.1 對重金屬離子的去除
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,容易被植物和魚類吸收,這將通過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)時間為20 min,電流密度為10 mA/cm2 ,pH 為3.0 時,銅、鉻和鎳的去除率達到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) 的去除率達到90.4%。M.Kobya 等[7]利用鐵電極對汽車組裝廠廢水進行處理,電流密度為60 A/m2 ,pH 為3.0,反應(yīng)15 min 后,鋅的去除率達到97.8%。
2.1.2 電絮凝對色度的去除
紡織廢水、造紙廢水和制革廢水都有很高色度,對其進行有效處理有著重要意義。M.Zaied 等[8]在初始pH 為7,反應(yīng)時間為50 min,電流密度為14 mA/cm2 的條件下對造紙黑液進行處理,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 電絮凝對有機物的去除
U.T.Un 等[11]用電絮凝對練油廢水進行處理,鋁做電極材料,pH 為7,反應(yīng)時間90 min,電流密度35 mA/cm2 時,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,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)對人體產(chǎn)生危害。我國規(guī)定生活飲用水中氟的濃度不超過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]研究了動態(tài)實驗下電絮凝對水源中砷和硝酸鹽的去除情況,硝酸鹽和砷去除率分別達到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,對鈣和總硬度的去除率分別達到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,符合我國污水綜合排放一級標(biāo)準。楊毅等[19]利用電絮凝處理城鎮(zhèn)生活污水,鋁板為陽極,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,COD、SS 和色度去除率分別為70%、70% 和80% 以上,出水COD 達到城鎮(zhèn)污水二級污水排放標(biāo)準。
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)致運行成本較高,可從以下方面對此的問題進行研究。
3.1 改進電源技術(shù)
直流電絮凝電極在長時間工作后容易鈍化從而導(dǎo)致能耗高。脈沖電通過重復(fù)進行供電與斷電,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,達到相同去除率時,脈沖電絮凝比直流電絮凝節(jié)能30%。陳意民等[21]人以鋁作陽極采用脈沖電絮凝技術(shù)對難降解染料廢水進行處理,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,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)時間60 min,LAS 去除率可達90.6%。具體參見更多相關(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,水力停留時間僅為30 min,當(dāng)初始pH 為6.0 ~7.0 時不需改變pH 值,當(dāng)初始氟濃度為4.0 mg /L 時,出水氟濃度為0.87 mg /L。
4 結(jié)論
電絮凝是一項很有發(fā)展前途的廢水處理與凈化技術(shù)。電絮凝技術(shù)設(shè)備簡單,產(chǎn)泥量小,操作簡單,不會產(chǎn)生二次污染,可以有效去除水中各種污染物。國內(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。對于應(yīng)用中存在的能耗較高的問題,可以通過改進電源、利用新型電極、與其他技術(shù)聯(lián)用解決。