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美国NWC环保科技公司北京富豪系统31美国NWC环保公司目 录一、公司简介2二、电絮凝法详解3三、KASELCO电絮凝水处理系统介绍28四、应用领域13五、KASELCO电絮凝水处理工艺14六、处理效果19七、运行成本20八、系统配置及说明26九、工程业绩30十、证书及荣誉38十一、联系我们40 一、公司简介美国NWC环保科技国际集团（NWC）。本集团致力于为市政水源和工业废水的有效治理提供工程技术服务。公司的一个共同目标就是提供先进及全方位的技术以解决存在的环境污染问题。NWC的主要骨干人员包括许多资深的科学家、工程师和环保专家。他们都具备多年实施环保工程项目的成功经验。并且NWC拥有大量先进与改良的自主知识产权（IPR）技术。并且，公司还与多家制造商合作，为客户提供适合的技术以满足其应用需求。二电絮凝法详解絮凝是水处理过程最重要的物理化学操作过程之一，这一过程通常是脱稳和使小颗粒物凝聚成大颗粒。目前，化学絮凝的可接受程度正逐渐变小，这主要是因为与化学试剂处理有关费用昂贵（如：产生污泥的体积大，产生有毒废物，昂贵化学药剂等），而絮凝过程可通过化学和电学途径即电絮凝技术而获得。2.1电絮凝的理论基础电絮凝一个复杂的过程，在电场的作用下金属电极产生阳离子在进入水体时包括许多物理化学现象，从离子的产生到形成絮体包括三个连续的阶段：（1）在电场的作用下，阳极产生电子形成“微絮凝剂”铁或铝的氢氧化物；（2）水中悬浮的颗粒、胶体污染物在絮凝剂的作用下失去稳定性；（3）脱稳后的污染物颗粒和微絮凝剂之间相互碰撞，结合成肉眼可见的大絮体。由于电絮凝过程中电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，被称为是一种环境友好水处理技术。电絮凝法具有很多的优点，如：（1）设备简单，占地面积少，设备维护简单；（2）电絮凝过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于处理；（3）操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动化控制；电絮凝法中常用的电极材料为铝和铁，在阳极和阴极之间通以直流电，发生的电极反应如下：铝阳极Al3eAl3e+ (1)在碱性条件下Al3e+3OHAl(OH)3 (2)在酸性条件下Al3e+3H2OAl(OH)3+3H+ （3）铁阳极Fe2eFe2e+ (4)在碱性条件下Fe2e+2OHFe(OH)2+ (5)在酸性条件下4Fe2e+O2+2H2O4Fe3e+4OH （6）另外，水的电解还有氧气放出2H2O4eO2+4H+ （7）在阴极发生如下反应2H2O+2eH2+2OH （8）电絮凝法在处理过程中具有多功能性，除了电絮凝作用之外还有电化学氧化和还原、电气浮等作用。电絮凝法去除水中污染物过程见图1。图1 电絮凝去除污染物过程2.2在水处理中的应用电絮凝技术在目前很多废水处理领域都可应用，在含重金属、难生化降解、含乳化油的废水的处理更具优势；在目前工艺不能满足的废水处理，电絮凝技术可在较低的投资条件下，实现原有废水处理工艺的出水达标，可将原工艺主要的耗费段放弃不用，见图2。图2 电絮凝可取代常规废水处理中的流程1889年，英国人曾利用铁电极电絮凝法来处理城市污水。20世纪60年代初期，随着电力工业的迅速发展，电化学法开始引起人们的注意。近年来，电絮凝技术已广泛地应用于各类水处理当中。目前，电絮凝技术已成功地应用于金属的回收、处理有机染料、悬浮颗粒、从各种工业废水和生活废水中去除油脂以及其它各种废水的处理。Chen等以铝作为电极材料，利用电絮凝技术处理高浓度油脂的餐饮废水，处理时间小于4.5min，油脂、COD和SS的去除率分别为99%、88%和98%，每去除1kgCOD产生干泥0.20-0.37kg，能消耗为0.5kWh/(m3废水)，处理后的出水满足排放要求，可有效减轻对城市公共水处理设施的负荷。纺织印染业排放的废水中含有大量不容易生物降解的染料分子和很高的COD，若不经处理排放到水体中会严重污染环境。利用电絮凝法可有效地去除废水中的色度以及降低COD。Bayramoglu 等分别利用铁和铝作为电极进行了电絮凝处理纺织废水的研究，在溶液呈酸性时，利用铝电极去除COD和浊度的处理效果要优于铁电极，但是溶液为中性或弱碱性时，利用铁电极则处理效果要比铝电极好。在电絮凝过程中，溶液的电导率较高则运行的费用较低，在达到相同的去除COD 和浊度的去除效率，利用铁电极比铝电极需要更低的电流密度。Alinsafi等利用电絮凝技术处理活性染料印染废水，研究了pH、电流密度和反应时间等因素对去除色度和COD的影响，最佳反应105min，电流密度12mA/cm2，色度的去除率达到90-95%，COD的去除率在30-36%之间。电絮凝可用于处理某些工业生产过程中排放的含硼溶液，硼的去除效率主要取决于电流密度、初始溶液中硼的浓度以及处理时间，在电流密度为20 mA/cm2，处理20-30min后，硼的去除率约为90%（初始浓度为2.5g/L），能耗为2.5-4.5kWh/m3废水。在溶液中添加CaCl2，可提高电导率，降低能量的消耗。在石油、天然气开采钻探过程中，聚磺泥浆体系产生的钻井废水中含有大量的多种无机物和有机物,其COD大、色度高、矿化度高、悬浮物高、含油量高,若不经处理直接排放，将对环境造成污染。该类废水采用常规絮凝工艺处理难以做到废水达标排放，其处理在国内还没有得到妥善解决。马文臣4等采用电絮凝技术对聚磺泥浆体系钻井废水进行处理，废水经75min处理后，COD可由1511mg/L下降到86.3mg/L，色度可从1500倍降到27倍，其主要水质指标可满足GB8978-1996一级排放标准要求。利用电絮凝处理造纸废水，研究结果表明，在电压为12V，电流为77.13mA，不论使用铁或铝电极，在2min内都能有效去除除NO 3-以外的所有造纸废水中的污染物，继续增加电絮凝处理的时间，对COD和BOD的去除率的影响不大。电镀、冶金等工业生产通常排放含Cr 6+溶液，由于其对环境的严重危害，各国铬的排放都有严格的要求，如我国要求总铬的排放标准为0.5mg/L（GB8978-1996），传统除铬的方法有沉淀、吸附、生物降解等，Gao5等对利用电絮凝法除废水中的铬，Cr 6+与阳极电解出的Fe 2+反应，被还原为Cr 3+后与阴极产生的OH-生成沉淀而去除，总铬浓度为3.0g/L的溶液经过电絮凝处理后浓度小于0.5mg/L，最佳运行条件为：电量2.5F/m3废水，pH5-8，电能消耗小于1kWh/m3废水。废水中铬的去除率超过99。 橄榄油厂排放的深红色废水中含有大量的酚，排放到水体中或用于农业灌溉之前必须进行处理。Adhoum等利用电絮凝法处理橄榄油厂废水，电絮凝处理25min后，出水的COD、多元酚以及色度的去除率分别达到76、91和95，铝电极的消耗量为2.11kg/m3废水。利用电絮凝和生物法结合处理橄榄油废水会取得更好的处理效果。高浊度水处理被认为是水质净化处理的两大难题之一。采用两级电絮凝、两级斜管沉淀、三层滤料过滤，并配合二级沉淀物回流的新工艺，可将浊度为10000度的原水在42min内一次净化为浊度小于3度的饮用水。通过对颗粒物沉淀和气浮的研究发现，在电絮凝过程中：低电流时颗粒物通过沉淀而去除，高电流时颗粒物通过气浮而去除。电凝聚可同时除去水中有机物、细菌、有毒重金属和其他毒物，降低浊度，是一种很有前途的给水净化方法。饮用水中的砷主要以As（）和As()两种形态存在，由于其高毒性严重影响着人类的健康。Kumar等研究表明，利用电絮凝法去除水As（）和As()的效率相近， 在电絮凝过程中As（）首先被氧化成As()，然后通过吸附以及与金属氢氧化物形成配位化合物而去除。利用该法除毒性更高的As（）的效率要优于传统的使用FeCl3絮凝剂。我国饮用水卫生标准规定，水中铁含量不超过0.3mg/l。在使用电机的压力式电絮凝SS滤料过滤除铁的装置中，原水中的Fe 2+经过Al（OH）3吸附，再经过SS滤料过滤后即可去除。当原水中的铁含量小于30mg/L时，处理后的水均能达到国家饮用水卫生标准。用铁作电极处理污染的河水时，细菌与浊度的去除效果都十分显著。增大电流密度可提高COD和细菌的去除率与速率，但达到相同去除率的能耗将增大。2.3结语电絮凝是一种水处理和净化技术。深入研究电解过程中的作用机理，针对不同的废水选择恰当的处理工艺，通过改进电源技术、研究新型电极材料及电解槽结构，以进一步提高电凝聚气浮技术的处理效率和降低能耗是当前该技术的发展方向。随着电力工业的发展以及对电化学的研究越来越深入，电絮凝在水处理中有着广泛的应用前景。2.4电絮凝技术和其它几种技术的比较总结表处理方法反应机理优点缺点生物法通过生物吸附以及微生物新细胞物质合成而消耗降解处理方法较化学药剂法简单，污泥量较化学药剂法少。占地面积大，投资高，受废水成分和浓度限制，停留时间长，不易管理,处理水不能回用化学药剂法加入混凝剂，减少电荷及双电层的有效距离，通过吸附架桥形成大絮团。应用较为广泛占地面积大，处理费用高，污泥量大，适用范围窄，对不同的废水需添加不同的药剂，废水需分流处理，对操作人员要求很高。电絮凝法使用电能代替昂贵的化学药剂的电化学处理方法处理成本三者中最低，污泥量三者中最少，占地面积三者中最小，自动化程度高，易管理，能够同时去除多种污染物。对类似生活污水的废水处理性价比较低。 三、NWC 电絮凝水处理系统介绍NWC电絮凝水处理系统是NWC公司研发的，是在美国、中国等多个国家已经拥有了多项发明专利的成熟而有效的电絮凝水处理系统。在国际上处于领先地位。 该系统在设计上成功避免了普通电絮凝系统所存在的泄漏问题，有效地解决了系统的结垢问题，从设计上到使用上完全解决了普通电絮凝系统所存在的电极腐蚀，使用寿命短等各种缺陷。并彻底解决了普通电絮凝系统无法消除的电絮凝反应所产生的气体问题。同时，本系统清洗无需酸洗，消除了操作危险和对环境的再次污染。另外，本系统的处理量可以无限增大，有效地克服了普通电絮凝系统处理量小的难题，使电絮凝法完全实现了规模化运作。 NWC 从2001年起，开始从事电絮凝技术的研发工作，经过近年的技术积累，拥有该技术的三个专利 。四、 应用领域 NWC电絮凝水处理系统主要用于去除废水中的重金属，悬浮固体，乳化有机物和其他多种污染物，现已被广泛用于： 电镀业表面精加工业、皮革制造业、船底污水处理油田和炼油厂废水处理冷却塔排污以及含砷地下水的处理 其他可电絮凝处理的废水五NWC 电絮凝水处理工艺 5.1 电絮凝技术和化学药剂法比较：（1）电絮凝处理工艺运行平稳，水质稳定，同时克服了由于药剂生产厂家的变化，药剂质量变化、药剂配比性变化、药剂投加量的变化等因素造成的处理质量的不稳定； （2）电絮凝处理工艺在投资方面与传统的加药处理工艺基本相当，但运行成本仅为传统加药处理工艺的1/5-1/10；（3）电絮凝法产生的污泥量比传统的加药处理工艺产生的污泥量少40%，从而大大降低了污泥的处置费；（4）电絮凝法不会使水中的SO42-、Cl-、NO3-、PO43-及C源等细菌和藻类生长必须的成分产生富集而使水体富营养化；（5）电絮凝法产生的氢氧化物比药剂法的活性高，凝聚吸附能力强, 处理效果好； （6）在电絮凝过程中，阳极上产生的氧和氯可使有机物发生氧化而成为无害成分，并起到杀菌作用； （7）在电絮凝过程中，阴极上发生的还原作用使氧化型色素还原而成为无色物质； （8）电絮凝设备的投资和化学药剂法设备的投资相当，但前者不用加药，体现污水处理的绿色环保； （9）电絮凝设备紧凑，占地面积小，仅为药剂法的1/5；（10）电絮凝设备自动化程度高，管理简单，对操作人员的要求很低。5.2 NWC电絮凝系统与国内电絮凝系统的比较：其实国内电絮凝技术的发展也有近百年历史了，从二十世纪初国内许多科研院校开始研究电絮凝技术，到上个世纪的八十年代，电絮凝技术开始在国内试行，但一直到九十年代初期都一直没有一个很大的发展，并且仅有的系统，其处理量都非常小，每天的处理量仅仅停留在几吨到十几吨的水平。国内的电絮凝技术之所以没有发展起来，主要原因还是因为有许多的技术瓶颈没法突破，比如，反应器的泄漏问题、结垢问题、电极腐蚀等问题。和国内所生产的电絮凝反应器相比，NWC电絮凝反应器克服了很多国内反应器的缺点，并最大限度的降低了电絮凝技术的运行成本。主要表现在以下几点： NWC电絮凝反应器在设计上成功避免了国内反应器所存在的泄漏问题； NWC电絮凝反应器有效地解决了国内反应器的结垢问题； NWC电絮凝反应器从设计上到使用上完全解决了国内反应器所存在的电极腐蚀，使用寿命短等各种缺陷； NWC电絮凝反应器彻底解决了国内反应器无法消除的电絮凝反应所产生的气体问题； NWC反应器的清洗无需酸洗，消除了操作危险和对环境的再次污染。 NWC电絮凝反应器的处理量可以无限增大，有效地克服了国内电絮凝反应器处理量小的难题，使电絮凝法完全实现了工业化。 NWC的电絮凝技术最大限度地降低了电絮凝法的投资费用和运行费用。 NWC的电絮凝反应器设计先进，技术成熟，拥有相应的知识产权； NWC的电絮凝反应器是美国国家环保署唯一认可的同类技术，在国际上处于领先地位。 NWC电絮凝系统可以最大限度的重复利用原有系统的设备、池体等已有设备及建筑，充分为客户着想，最大程度的为客户节省投资成本。5.3 NWC电絮凝系统的工作原理NWC电絮凝系统采用电能代替昂贵的化学试剂，能够同时去除水中的重金属、悬浮固体、乳化有机物和其它多种污染物。NWC电絮凝法通过给多块钢板加直流电，在钢板之间产生电场，使待处理的水流入钢板的空隙。在该电场中，通电的钢板会有一部分被消耗而进入水中。电场中的离子与非离子污染物被通电，并与电场中电离的产物以及消耗进入水中的钢板发生反应。在此过程中，各种离子相互作用的结果，通常是以其最稳定的形式结合成固体颗粒，从水中沉淀出来。废水在主反应器中电絮凝的过程,一般可产生四种效应,即电解氧化、电解还原、电解絮凝和电解气浮。电解氧化电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化；和间接氧化，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，例如 OH-、Cl- 在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质Cl2 等。利用这些活性物质使污染物失去电子，其氧化分解作用，以降低原液中的BOD5、COD、NH3-N等。电解还原电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。电解絮凝可溶性阳极通以直流电后，阳极失去电子后，形成金属阳离子，与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附共沉而去除。电解气浮电解气浮是对废水进行电解，当电压达到水的分解电压时，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气。气泡尺寸很小，分散度高，作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，这样很容易将污染物质去除。电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物，也可以去除废水中的亲水性污染物。 六处理效果本系统在处理这些行业废水时具有很好的效果。出水如图所示：项目屠宰厂污水处理前后矿场污水处理前后食品和饮料厂污水处理前后石油化工厂污水处理前后漂染和纺织厂污水处理前后BOD7070694230048COD1270087036085SS23903114705渣滓79000208488.8油脂3507.0270829铬74.00.027砷29.50.02氰12.10.005备注：所有测试结果都是以mg/l为单位污染物种类入水水质（mg/L）出水水质（mg/L）输油管污水石油烃290031.7油脂21805.0船底水浊度45512钢材涂料铬36.630.005冷却塔循环水铜1.960.005锌6.921250.12000锌12LDL锰200LDL电镀废水磷酸盐13525铜14.10.2铅377.60.8浊度273757七运行成本NWC电絮凝水处理系统主反应器极板和电能的消耗一、钢板寿命：目前已知的最长使用寿命为1100小时，最短为168小时。最常见的是大于350小时，NWC用350来对项目进行运行成本预算。几个因素影响钢板寿命。其中最大的是施加在钢板上电能的大小，即在高运行电流情况下，极板寿命将缩短。较高的电流一般用在废水污染物浓度很高的情况下，例如当PH反应变化较小（如当存在缓冲剂），或水中存在当络合剂。水中氯化物的存在也可能减少钢板寿命，因为氯离子可在反应器中形成氯化氢而腐蚀钢板。若水中存在油脂或低浓度的有机物，则可能帮助延长极板的寿命。钢板寿命情况举例：运行时间条件650小时船底水与从废油中分离出的水700小时油轮污水550小时含铅和铜的电镀废水168小时含有38种化学物质的制革废水（此废水无法用任何其它方法处理）钢板消耗（按350小时更换时间间隔计算）：SUR-FLO型反应器：1.3磅钢板/1000加仑水（2.5,5,10和25GPM反应器）HI-FLO型反应器：0.43磅钢板/1000加仑水（250GPM到1500GPM反应器）二、电能消耗：1、处理电能消耗：以下所列的数据是NWC电絮凝系统用于工程预算的千瓦时/立方米千瓦时/加仑千瓦时/1000加仑1.50.005686.68以上数据是按照系统最大电流和电压约一半的情况计算出来的。客户通常只用最大电压和电流四分之一，约0.7千瓦时/立方米水。下面油轮的例子就只用到不到最大电能的四分之一。2、典型电耗例子-10GPM NWC电絮凝系统：10GPM*60分/小时=600加仑/小时600加仑*0.00568千瓦时/加仑=3.41千瓦时3、电的安装设计：当设计一个系统的电气元件功能和安装要求，NWC电絮凝系统以加到水中最大的电流作为设计依据。但实际上，几乎不可能有最大电压和最大电流同时出现的情况。但这样设计可保证系统的强健稳定地运行。对于供电设计，考虑下面表格中的最大理论电耗并调整整流器效率：千瓦时/立方米千瓦时/加仑千瓦时/1000加仑2.90.010910.9在计算耗电量和进入电絮凝系统的供电线路时，要考虑到整流器线路的效率。最大电能将在设定高值时出现。一个循环电絮凝小型系统（或其它小型单相整流器系统）：在设定低值时为65%的效率，在高值时为74%的效率。较大的电絮凝系统应该使用三相SCR整流器的系统：设定低值时效率为78%，高值时效率为86%。系统设计大小计算举例对10GPM NWC系统的整流器进行设计：10GPM*60分/小时=600加仑/小时600加仑*0.0109=6.54千瓦6.54千瓦最大电能/0.74=8.34千瓦一般的运行成本计算，只要知道当地电价，和当地最便宜钢板的价格。很容易就可以算出运行的成本。以下计算为96升/分电絮凝废水处理系统进行分析，这里的运行成本包括电费和钢板费。在此案例中，假设以电费元度，钢板费元kg计。其运行成本计算如下：序号项目金额（元年）1电费6.8kw/h0.5度/kg24365=297842钢板费0.098kg/m35.76m3/h4元/kg24365=197793年运行成本合计495634吨水运行费用（元/m2） 0.98八、系统配置及说明本系统配置情况如下图所示。泵 电絮凝反应器除泡罐 集水箱筛网原水用户污泥稠化器澄清器污泥稠化剂回流筛网为了防止原水中有烟头等杂物进入到水处理系统中，在集水箱入水口处设置筛网，是系统第一道预处理设施，筛网可去除悬浮物以防止后续处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物，筛网滤过水自流入集水箱。集水箱由于一般废水的排放量在一天内变化幅度较大，为了保持处理设施的连续运行，采用集水箱均衡废水的水质和水量。集水箱内设液位控制器，可通过PLC控制集水箱的液位情况。电絮凝反应器这是本系统的核心部件，电絮凝过程就在该反应起内部发生。废水流经一个位于两块金属板之间的薄层，并将两块金属板通上直流电。金属板的材料同时释放到水流中，水流中的电离和非电离污染物将受到电荷、电解产物和金属板材料的共同作用，发生絮凝反应后，污染物被去除。该反应器根据处理量的不同有不同的规格，完全可以满足广大客户的需要。除泡罐 该除泡罐具有特殊的进口管设计，它能把气体从液体里分离出来（脱气）。还有一个特殊的下水管，它能收集从除泡罐底部流出的除过泡的水，并使水通过除泡罐侧流出。该除泡罐配有一个带两个叶片的搅拌器。污泥稠化器处理过的、除过泡的废水和添加的絮凝