電絮凝技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用
廢水中陰、陽離子的存在使得廢水一般具有較高的導(dǎo)電性 這一特點(diǎn)就為電絮凝技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展空間。電絮凝技術(shù)自 20 世紀(jì)初就已開始應(yīng)用于廢水處理中。美國采用這項(xiàng)技術(shù)處理紙漿廢水 礦業(yè)廢水以及金屬加工工業(yè)廢水。此外 電絮凝還被廣泛用于處理食品廢水、印染廢水、油田污水、旅館廢水、廚房廢水、垃圾滲濾液中的有機(jī)污染物以及廢水脫氟和含有
重金屬廢水處理等等。
電絮凝 也稱電凝聚。電絮凝時(shí) 金屬陽極通過直流電作用溶解并水解成為水中分散雜質(zhì)的有效絮凝劑 此時(shí) 反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生著三方面的作用可去除廢水中污染物:( 1) 陽極上的氧化作用 陰極上的還原反應(yīng);( 2) 絮凝作用;( 3) 氣浮作用。在電絮凝過程中電極對反應(yīng)至關(guān)重要 鐵、鋁是最常用的陽極材料。其
電極反應(yīng)如下:
陽極:M- ne→Mn+
陰極:OX+ne→Re
2H++2e→H2(g)
Mn++nOH- →M(OH)n
在直流電作用下 金屬陽極在水中失電子形成離
子 隨著水溶液 pH 不同 形成不同的絡(luò)合物 如鐵離
子可形成以下絡(luò)合物: Fe(H2O)63+、Fe(H2O)5(OH)2+、Fe(H2O)4(OH)2+、Fe2(H2O)8(OH)24+以及 Fe2(H2O)6(OH)44+等 這些絡(luò)合物可起到凝聚、吸附和共沉淀的作用。
在電解過程中 陰極和陽極不斷產(chǎn)生氫氣和氧氣的微小氣泡以及其它氣體 這些氣泡在上浮過程中可以起到類似氣浮的作用 將懸浮物帶到水面并在水面
上形成浮渣層使污染物得以去除。
1 電絮凝反應(yīng)器
常用的電絮凝裝置有板框式、穿孔平板式、同心圓管式等。電極的聯(lián)結(jié)方式分為單級聯(lián)結(jié)與雙級聯(lián)結(jié)。在單極聯(lián)結(jié)的方式下 極性相反的電源線接入相隔開的電極上 可以得到許多單極排列的反應(yīng)單元。在此體系中 每個(gè)單元都以相同的電壓運(yùn)行 并且反應(yīng)器中的總電流是各個(gè)獨(dú)立單元的電流之和。在復(fù)極
聯(lián)結(jié)的方式下 電源線僅聯(lián)結(jié)到兩端的電極上 其余電極板兩面具有不同的極性。在這種方式中 每對相鄰極板構(gòu)成一個(gè)單獨(dú)單元 體系中的總電壓是各個(gè)單元的分電壓之和。通過實(shí)驗(yàn)表明 復(fù)極式電極的電流密度要遠(yuǎn)小于通過單極式電極的電流密度。在電絮凝反應(yīng)器中 常用電極材料為鋁和鐵。鐵電極的電流密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋁電極 鋁電極不僅電流密度小 而且很快就會鈍化。雖然 鐵的價(jià)格比鋁低得多 但電化學(xué)當(dāng)量比鋁大 為鋁的 3 倍 因而用鐵做電極時(shí) 陽極材料的消耗比鋁大 3 倍。此外pH 值也對電極的絮凝效果有影響 鋁電極在 pH 值 3～9 之間時(shí)具有很好的絮凝效果 過高和過低的 pH 值都會對電絮凝產(chǎn)生明顯的不利影響。鐵電極處理廢水的最適宜pH 值為 6～7 過高則易引起陽極鈍化 過低時(shí)水中的Fe2+離子含量增大。
電絮凝技術(shù)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。用電絮凝法處理廢水 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。另外 電絮凝在去除部分 COD 的同時(shí) 能同時(shí)提高廢水的可生化性能也可作為在生化法之前的一種較好的預(yù)處理手段。因此 在廢水的處理技術(shù)中 電絮凝技術(shù)是十分有潛力和運(yùn)用前景的。
然而 有一個(gè)問題制約了其廣泛應(yīng)用 那就是能耗高 電極消耗快 導(dǎo)致運(yùn)行成本較高。電極鈍化是造成這一問題的主要原因 因此 針對電極鈍化的研究
一直是電絮凝技術(shù)的重點(diǎn)。
( 1) 為了消除電極鈍化作了深入的研究 他們發(fā)現(xiàn)了以下的一些方法可以有效地減少電極鈍化的影響: 加進(jìn)具有去鈍化作用的活性陰離子; 提高介質(zhì)流速與機(jī)械去膜; 電化學(xué)清洗法溶解鈍化膜;提高凝聚反應(yīng)系統(tǒng)的溫度; 使用鋁合金材料電極; 將電極反極消除氧化膜。
( 2) 改進(jìn)電源設(shè)計(jì)、應(yīng)用三維電極、改進(jìn)電解槽設(shè)計(jì)均可以有效地降低電絮凝的能耗。
( 3) 電凝聚與其他工藝組合也是目前研究的一個(gè)思路。這種組合種類多 可以根據(jù)不同的條件靈活應(yīng)用 往往會收到很不錯(cuò)的效果。