電絮凝處理技術(shù)介紹

1、 廢水電絮凝處理技術(shù)介紹 廢水電絮凝處理技術(shù)介紹1電絮凝技術(shù)簡介      電絮凝是一種使用電能代替昂貴的化學試劑，能夠同時祛除水中的重金屬、懸浮固體、乳化有機物和其它多種污染物的電化學過程。我們引進的這種專利技術(shù)對電絮凝技術(shù)進行了關(guān)鍵性的改進。這些改進使得該系統(tǒng)的設(shè)備可以在較大規(guī)模上、經(jīng)濟、潔凈而可持續(xù)地處理廢水。通常，很難治理的廢水需要多種不同的化學藥劑和流程來處理，但是其效果仍遠不如電絮凝技術(shù)在一個步驟之內(nèi)就能達到的指標。     我們美國的合作伙伴使用這一具有創(chuàng)新性和改進過的技術(shù)來做自家電鍍廠的廢

2、水處理。在七年多的時間里，使用該技術(shù)使其電鍍廠排除的廢水一直都能滿足美國國家環(huán)保署制定的可排放水中重金屬祛除的嚴格標準。其它的化學處理方法，例如氯化鐵、硫酸鐵、石灰、鉻消除法等都很少能保持這樣優(yōu)秀的記錄。     我們的電絮凝系統(tǒng)可靠地運行了多年，在處理廢水方面有很多極為成功的經(jīng)驗。一個建在南非的電絮凝系統(tǒng)可以治理含有63種特種化學物質(zhì)的廢水，這是用其它辦法不可能完成的。在歐洲的一個電絮凝系統(tǒng)使一個制革廠可以排放的廢水比以往任何時候都要更潔凈，并且還能夠同時回收大量的高級鉻。設(shè)在加拿大的一個電絮凝系統(tǒng)可以在處理船燃料艙和船底的冷凝物的同時，處理回收油中的

3、水。墨西哥的一個電絮凝系統(tǒng)可以處理含有多種有害廢物和材料的金屬加工液體。在美國安裝的該系統(tǒng)可以處理拉模鑄造、電鍍、電子工業(yè)、飛機整修、電廠冷卻塔中，以及其它許多生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的和多種工業(yè)廢水。 另外，我們引進的電絮凝技術(shù)還在美國國家環(huán)保署（EPA）的環(huán)保技術(shù)驗證項目（ETV）中被認可為優(yōu)良的技術(shù)。電絮凝技術(shù)將電場施加在由鑄鐵或鋼制成的消耗性電極上。受電場作用產(chǎn)生的強大氧化和收縮的影響， 發(fā)生了許多在常規(guī)狀況下不會出現(xiàn)的反應(yīng)。例如：一個步驟之內(nèi)就可以完成鉻從6價到3價的化學還原。由于不添加其它化學物質(zhì)到廢水中，因此許多金屬都是可以回收的。     

4、0; 上方左側(cè)的圖是一個架在滑道上的系統(tǒng)，右側(cè)是一個安全殼以及電極。電絮凝技術(shù)的其它應(yīng)用還包括將被污染的水源變成可飲用水，例如在農(nóng)村地區(qū)被砷、重金屬、甚至是未經(jīng)處理的污水所污染的井水。僅經(jīng)過一道程序處理后，多種污染物就能被清除。然后，一個精濾器就可以過濾出可飲用的水源。     我們的系統(tǒng)能夠提供： u 便捷的操作 u 降低的治理費用 u 試劑處理化學物質(zhì)的祛除 u 組合廢物的寬帶處理 u 優(yōu)秀的性能 u 穩(wěn)定的固體 u 更潔凈的排出物 u 靈活的設(shè)計 應(yīng)用領(lǐng)域包括： ·冶煉廢水 ·電鍍·飛機維修保養(yǎng) &

5、#183;表面精加工 ·皮革制造廠 ·船底水、船上燃料艙水以及其它海洋應(yīng)用 ·油田和煉油廠廢水處理 ·冷卻塔排污 ·金屬加工的含水廢物處理 ·飲用水的生產(chǎn)使用我們的電絮凝技術(shù)的10個理由1. 僅用一臺設(shè)備、在一道程序中就可以處理多種混合廢水；2. 大多數(shù)情況下無須填加任何其它化學藥劑；3. 祛除所有重金屬的同時，淤泥量減少70%！4. 重金屬可以被回收后再利用；5. 淤泥脫水更快、更徹底；6. 電力需求量較低，節(jié)省成本；7. 容易維修保養(yǎng)，節(jié)省人力；8. 從被污染的水源幾乎瞬間便能制造出可飲用水（美國標準）！9. 從此不必再擔心排放污

6、水是否符合環(huán)保規(guī)定；10. 節(jié)省費用，使用最先進的技術(shù)，走在競爭對手的前面！2含重金屬廢水處理技術(shù)概述國內(nèi)外學者對重金屬污染的治理問題做了大量的研究。目前已開發(fā)應(yīng)用的廢水處理方法主要有化學法、電絮凝法和生物法等，包括化學沉淀、電絮凝、離子交換、膜分離、活性碳和硅膠吸附、生物處理等方法。采用化學沉淀法具有運行成本高、占地面積大等缺點；生物法存在對入水水質(zhì)要求高、自動化程度低等劣勢。而電絮凝法具有效果好、運作費用低、易于管理和操作等優(yōu)點，日益受到人們的關(guān)注。下面就這幾種方法進行探討：2.1化學法化學沉淀法的原理是通過化學反應(yīng)使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔?，通過過濾和分離使沉

7、淀物從水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、鐵氧體共沉淀法。由于受沉淀劑和環(huán)境條件的影響，沉淀法往往出水濃度達不到要求，需作進一步處理，運行成本非常高，產(chǎn)生的沉淀廢渣量大且難以處置。2.2物理化學法離子交換法和膜分離技術(shù)適用于含較低濃度重金屬離子廢水的處理。離子交換法是在離子交換器中進行,此方法借助離子交換劑來完成。在交換器中按要求裝有不同類型的交換劑，含重金屬的液體通過交換劑時，交換劑上的離子同水中的重金屬離子進行交換，達到去除水中重金屬離子的目的。這種方法受交換劑品種、產(chǎn)量和成本的影響。幾年來，國內(nèi)外學者就離子交換劑的研制開發(fā)展開了大量的研究工作。隨著離子交換劑的不斷涌現(xiàn)，在電鍍廢水

8、深度處理、高價金屬鹽類的回收等方面，離子交換法越來越展現(xiàn)出其優(yōu)勢。膜分離技術(shù)是利用一種特殊的半透膜，在外界壓力的作用下，不改變?nèi)芤褐谢瘜W形態(tài)的基礎(chǔ)上，將溶劑和溶質(zhì)進行分離或濃縮的方法，包括電滲析和隔膜電解。電滲析是在直流電場作用下，利用陰陽離子交換膜對溶液陰陽離子選擇透過性使水溶液中重金屬離子與水分離的一種物理化學過程。隔膜電解是以膜隔開電解裝置的陽極和陰極而進行電解的方法，實際上是把電滲析與電解組合起來的一種方法。上述方法在運行中都遇到了電極極化、結(jié)垢和腐蝕等問題。2.3生物處理法生物吸附是對于經(jīng)過一系列生物化學作用使重金屬離子被微生物細胞吸附的概括理解，這些作用包括絡(luò)合、鰲合、離子交換、吸

9、附等。這些微生物從溶液中分離金屬離子的機理有胞外富集、沉淀；細胞表面吸附或絡(luò)合；胞內(nèi)富集。其中細胞表面吸附或絡(luò)合對死活微生物都存在，而胞內(nèi)和胞外的大量富集則往往要求微生物具有活性。生物處理法是一種傳統(tǒng)的水處理方式，但其主要針對的是生活污水等可生化性能好、水質(zhì)毒性小、水質(zhì)穩(wěn)定性好的污廢水。生物處理法具有運行成本低、處理效果較好等優(yōu)勢。但生物處理法同時也存在占地面積大、自動化程度低、易受來水水質(zhì)變化、污泥量大等缺點。2.4電絮凝法絮凝是水處理過程最重要的物理化學操作過程之一，這一過程通常是脫穩(wěn)和使小顆粒物凝聚成大顆粒。目前，化學絮凝的可接受程度正逐漸變小，這主要是因為與化學試劑處理有關(guān)費用昂貴（如

10、：產(chǎn)生污泥的體積大，產(chǎn)生有毒廢物，昂貴化學藥劑等），而絮凝過程可通過化學和電學途徑即電絮凝技術(shù)而獲得。2.4.1電絮凝的理論基礎(chǔ)電絮凝一個復(fù)雜的過程，在電場的作用下金屬電極產(chǎn)生陽離子在進入水體時包括許多物理化學現(xiàn)象，從離子的產(chǎn)生到形成絮體包括三個連續(xù)的階段：（1）在電場的作用下，陽極產(chǎn)生電子形成“微絮凝劑”鐵或鋁的氫氧化物；（2）水中懸浮的顆粒、膠體污染物在微絮凝劑的作用下失去穩(wěn)定性；（3）脫穩(wěn)后的污染物顆粒和微絮凝劑之間相互碰撞，結(jié)合成肉眼可見的大絮體。由于電絮凝過程中電解反應(yīng)的產(chǎn)物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環(huán)境不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生污染，被稱為是一種環(huán)境友好水處理技術(shù)。電絮凝法具

11、有很多的優(yōu)點，如：（1）設(shè)備簡單，占地面積少，設(shè)備維護簡單；（2）電絮凝過程中不需要添加任何化學藥劑，產(chǎn)生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于處理；（3）操作簡單，只需要改變電場的外加電壓就能控制運行條件的改變，很容易實現(xiàn)自動化控制；電絮凝法中常用的電極材料為鋁或鐵，在陽極和陰極之間通以直流電，發(fā)生的電極反應(yīng)如下：Al3eAl3+ （1）在堿性條件下Al3+3OHAl(OH)3 （2）在酸性條件下Al3+3H2OAl(OH)3+3H+ （3）鐵陽極Fe2eFe2+ （4）在堿性條件下Fe2+2OHFe(OH)2 （5）在酸性條件下4Fe2+O2+2H2O4Fe3+4OH  （6）另外，

12、水的電解還有氧氣放出2H2O4eO2+4H+ （7）在陰極發(fā)生如下反應(yīng)2H2O+2eH2+2OH （8）電絮凝法在處理過程中具有多功能性，除了電絮凝作用之外還有電化學氧化和還原、電氣浮等作用。電絮凝法去除水中污染物過程見下圖2.1。圖2.1電絮凝去除污染物過程2.4.2電絮凝技術(shù)在水處理中的應(yīng)用電絮凝技術(shù)在目前很多廢水處理領(lǐng)域都可應(yīng)用，在含重金屬、難生化降解、含乳化油的廢水的處理更具優(yōu)勢；在目前工藝不能滿足的廢水處理，電絮凝技術(shù)可在較低的投資條件下，實現(xiàn)原有廢水處理工藝的出水達標，可將原工藝主要的耗費段放棄不用。表2.1電絮凝技術(shù)和其它幾種技術(shù)的比較總結(jié)表處理方法反應(yīng)機理優(yōu)點缺點生物法通過生物

13、吸附以及微生物新細胞物質(zhì)合成而消耗降解處理方法較化學藥劑法簡單，污泥量較化學藥劑法少。占地面積大，投資高，受廢水成分和濃度限制，停留時間長，不易管理,處理水不能回用化學藥劑法加入混凝劑，減少電荷及雙電層的有效距離，通過吸附架橋形成大絮團。應(yīng)用較為廣泛占地面積大，處理費用高，污泥量大，適用范圍窄，對不同的廢水需添加不同的藥劑，廢水需分流處理，對操作人員要求很高。電絮凝法使用電能代替昂貴的化學藥劑的電化學處理方法處理成本三者中最低，污泥量三者中最少，占地面積三者中最小，自動化程度高，易管理，能夠同時去除多種污染物。對類似生活污水的廢水處理性價比較低。1889年，英國人曾利用鐵電極電絮凝法來處理城市

14、污水。20世紀60年代初期，隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電化學法開始引起人們的注意。近年來，電絮凝技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于各類水處理當中。目前，電絮凝技術(shù)已成功地應(yīng)用于金屬的回收、處理有機染料、懸浮顆粒、從各種工業(yè)廢水和生活廢水中去除油脂以及其它各種廢水的處理。電凝聚還可同時除去水中有機物、細菌、有毒重金屬和其他毒物，降低濁度，是一種很有前途的給水凈化方法。電絮凝是一種水處理和凈化技術(shù)。深入研究電解過程中的作用機理，針對不同的廢水選擇恰當?shù)奶幚砉に嚕ㄟ^改進電源技術(shù)、研究新型電極材料及電解槽結(jié)構(gòu)，以進一步提高電凝聚氣浮技術(shù)的處理效率和降低能耗是當前該技術(shù)的發(fā)展方向。隨著電力工業(yè)的發(fā)展以及對電化學的研究越

15、來越深入，電絮凝在水處理中有著廣泛的應(yīng)用前景。3美國電絮凝系統(tǒng)與國內(nèi)電絮凝系統(tǒng)的比較3.1美國電絮凝系統(tǒng)的工作原理美國電絮凝系統(tǒng)采用電能代替昂貴的化學試劑，能夠同時去除水中的重金屬、懸浮固體、乳化有機物和其它多種污染物。美國電絮凝法通過給多塊鋼板加直流電，在鋼板之間產(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，通常是以其最穩(wěn)定的形式結(jié)合成固體顆粒，從水中沉淀出來。概括來說，在ETIG電絮凝反應(yīng)器的電解過程中，一般可簡單描述為產(chǎn)生四種

16、效應(yīng)，即電解氧化、電解還原、電解絮凝和電解氣浮。3.1.1電解氧化電解過程中的氧化作用可以分為直接氧化，即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化；和間接氧化，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。3.1.2電解還原電解過程中的還原作用也可以分為兩類。一類是直接還原，即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原作用。另一類是間接還原，污染物中的陽離子首先在陰極得到電子，使得電解質(zhì)中高價或低價金屬陽離子在陰極得到電子直接被還原為低價陽離子或金屬沉淀。3.1.3 電解絮凝可溶性陽極通以直

17、流電后，陽極失去電子后，形成金屬陽離子，與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑，吸附能力極強，將廢水中的污染物質(zhì)吸附共沉而去除。3.1.4 電解氣浮電解氣浮是對廢水進行電解，當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。氣泡尺寸很小，分散度高，作為載體粘附水中的懸浮固體而上浮，這樣很容易將污染物質(zhì)去除。電解氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物，也可以去除廢水中的親水性污染物。32美國電絮凝系統(tǒng)與國內(nèi)電絮凝系統(tǒng)的比較其實國內(nèi)電絮凝技術(shù)的發(fā)展也有幾十年的歷史了，從二十世紀初國內(nèi)許多科研院校開始研究電絮凝技術(shù)，到上個世紀的八十年代，電絮凝技術(shù)開始在國內(nèi)試行，但一直到九十年代初期都一直

18、沒有一個很大的發(fā)展，并且僅有的系統(tǒng)，其處理量都非常小，每天的處理量僅僅停留在幾噸到十幾噸的水平。國內(nèi)的電絮凝技術(shù)之所以沒有發(fā)展起來，主要原因還是因為有許多的技術(shù)瓶頸沒法突破，比如，反應(yīng)器的泄漏問題、結(jié)垢問題、電極腐蝕等問題。和國內(nèi)所生產(chǎn)的電絮凝反應(yīng)器相比，美國電絮凝反應(yīng)器克服了很多國內(nèi)反應(yīng)器的缺點，并最大限度的降低了電絮凝技術(shù)的運行成本，主要表現(xiàn)在以下幾點：（1）美國電絮凝反應(yīng)器在設(shè)計上成功避免了國內(nèi)反應(yīng)器所存在的泄漏問題。（2）美國電絮凝反應(yīng)器有效地解決了國內(nèi)反應(yīng)器的結(jié)垢問題。（3）美國電絮凝反應(yīng)器從設(shè)計上到使用上完全解決了國內(nèi)反應(yīng)器所存在的電極腐蝕，使用壽命短等各種缺陷。（4）美國電絮凝反

19、應(yīng)器徹底解決了國內(nèi)反應(yīng)器無法消除的電絮凝反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體問題。（5）美國反應(yīng)器的清洗無需酸洗，消除了操作危險和對環(huán)境的再次污染。（6）美國電絮凝反應(yīng)器的處理量可以無限增大，有效地克服了國內(nèi)電絮凝反應(yīng)器處理量小的難題，使電絮凝法完全實現(xiàn)了工業(yè)化。（7）美國電絮凝技術(shù)最大限度地降低了電絮凝法的投資費用和運行費用。（8）美國電絮凝反應(yīng)器設(shè)計先進，技術(shù)成熟，擁有相應(yīng)的知識產(chǎn)權(quán)。（9）美國電絮凝反應(yīng)器是美國國家環(huán)保署唯一認可的同類技術(shù)，在國際上處于領(lǐng)先地位。4.美國電絮凝系統(tǒng)專利與發(fā)明人4.1專利我們引進的 電絮凝技術(shù)于1999年2月在美國取得了編號為5928493的專利。此后，又于2001年和2003

20、年分別取得了兩項該技術(shù)的專利。反應(yīng)器的設(shè)計和使用上都有其獨到之處，這種設(shè)計成功地避免了普通反應(yīng)器所存在的泄漏、接觸物燃燒和結(jié)垢的問題。4.2 發(fā)明人反應(yīng)器的設(shè)計者保羅 莫爾科夫斯基先生是美國環(huán)保技術(shù)行業(yè)中的專家，也是電絮凝（EC）技術(shù)的改良者。他改良后的電絮凝技術(shù)以及許多節(jié)水與水污染防治方法已成為當前美國金屬加工行業(yè)中的標準操作。他的電絮凝技術(shù)是唯一一個被美國國家環(huán)保署（USEPA）的環(huán)保技術(shù)驗證項目（ETV）認可為優(yōu)良的電絮凝技術(shù)。莫爾科夫斯基先生在水的合理利用以及污染防治方面有著多年的研究與實踐經(jīng)驗。他曾協(xié)助美國得克薩斯州自然資源保護委員會（TNRCC）進行減少污染與節(jié)水項目，指導美國金屬

21、加工企業(yè)降低他們對環(huán)境的危害。莫爾科夫斯基來自美國的得克薩斯州，1963年畢業(yè)于得克薩斯州的圣瑪麗大學化學系。他曾在美國陸軍化學特種部隊任軍官長達21年，其間有11年從事軍事工業(yè)。他曾為化學彈藥和材料的回收與放射性物質(zhì)的解毒設(shè)計流程與設(shè)備，并帶領(lǐng)一批工程師制定應(yīng)用于軍工污染處理的策略、程序和標準。4.3專利證書專利證書（一）專利證書（二）4.4美國環(huán)境保護署認證證書美國環(huán)境保護署對我們引進的電絮凝系統(tǒng)進行了技術(shù)認證，并出具了認證證書，見下圖： 5.美國電絮凝工藝應(yīng)用簡介5.1 國外圖5.1 加拿大溫哥華用于處理船底污水和油性廢水圖5.2美國加州電鍍廠圖5.3美國休斯頓用于處理含磷酸鹽和鋅的廢水

22、5.2 國內(nèi) 項目實驗數(shù)據(jù)及照片圖5.2.1一含砷廢水電絮凝處理前后效果圖表5.2.2：一電絮凝中試試驗數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)來源：某廠檢測比對數(shù)據(jù)）日期樣品名稱取樣時間PHPb(mg/L)Zn(mg/L)Cu(mg/L)Cd(mg/L)As(mg/L)Ca(mg/L)8月14日原水（綜合)0:009.941.1381.720.151.740.13614.12:007.20.9757.130.091.570.15621.54:001.980.6935.270.0661.040.25660.66:002.550.4635.40.0871.280.17598.58:008.611.0794.590.191.560.14462.610:009.121.4130.30.281.680.07437.512:008.266.13180.90.682.160.31427.814: