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： 強制電解反應(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極溶出新鮮二價鐵離子具有的還原性，使廢水中的難生化有機污染物還原為易生物降解的化合物，還原率可達到90%以上。經(jīng)過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行。對吡啶等難降解物質(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，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)上改進的一種技術(shù)，主要有無需大幅度多次調(diào)節(jié)PH、不會形成結(jié)塊、協(xié)同效應(yīng)強、脫色效率、外加電源耗電量小和易于控制等特點。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)過程中生成的氧化基團(羥基自由基·OH)降解水中的有機物，有效地破壞難生物降解有機物及發(fā)色官能團的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使污染物降解。
強制電解反應(yīng)器是在綜合了鐵炭床工藝各項優(yōu)點的基礎(chǔ)上,揚長避短,加以改進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)。我們采用外加電場提高了電流密度在很大程度上加強了鐵炭床的原電池功效，使系統(tǒng)電解還原能力達到了。
在防止堵塞及短路方面我們采用立體合金電極技術(shù)，并在強制電解反應(yīng)器添加曝氣裝置，不僅使進水得到均勻而且還提供了足夠的氧氣，加強了絮凝效果。但在整個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機鹽類絮凝劑，卻達到了相當(dāng)好的絮凝效果。這對于含鹽量相對較高的高濃污水來說又是一大創(chuàng)舉。
在外電場作用下，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，對膠粒狀污染物能起到脫穩(wěn)的作用。
強制電解反應(yīng)器通過電解和吸附的協(xié)同作用，對水質(zhì)復(fù)雜多變、色度高且含有大量難生物降解的有機污染物，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)型號分為400型和900型，實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)計和制造。
裝機功率10-120kw，實際運行參數(shù)：電壓10-100V，電流800-1500A，運行功率按8-100kw（可選）
電解法通過給多塊高碳鋼板加直流電，在高碳鋼板之間產(chǎn)生電場，使待處理的水流入鋼板的空隙。在該電場中，通電的鋼板會有一部分被消耗而進入水中。電場中的離子與非離子污染物被通電，并與電場中電離的產(chǎn)物以及消耗進入水中的鋼板發(fā)生反應(yīng)。在此過程中，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。
廢水在主反應(yīng)器中電解的過程,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較低的陰離子，例如OH—、Cl—在陽極失去電子生成新的較強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，即污染物中的陽離于首先在陰極得到電于，使得電解質(zhì)中高價或低價金屬陽離于在陰極上得到電子直接被還原為低價陽離子或金屬沉淀。
（3）凝聚作用
可溶性陽極例如鐵、鋁等陽極，通以直流電后，陽極失去電子后，形成金屬陽離子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
電氣浮法是對廢水進行電解，當(dāng)電壓達到水的分解電壓時，在陰極和陽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；而加壓溶氣氣浮時產(chǎn)生的氣泡粒徑為100～150μm，機械攪拌時產(chǎn)生的氣泡直徑為800～1000μm。由此可見，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，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)制簡單的砼支基礎(chǔ)，不需預(yù)埋基礎(chǔ)螺栓。
2、設(shè)備安裝時，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(zhǔn)。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(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。
