电絮凝处理技术介绍

1、 废水电絮凝处理技术介绍 废水电絮凝处理技术介绍1电絮凝技术简介      电絮凝是一种使用电能代替昂贵的化学试剂，能够同时祛除水中的重金属、悬浮固体、乳化有机物和其它多种污染物的电化学过程。我们引进的这种专利技术对电絮凝技术进行了关键性的改进。这些改进使得该系统的设备可以在较大规模上、经济、洁净而可持续地处理废水。通常，很难治理的废水需要多种不同的化学药剂和流程来处理，但是其效果仍远不如电絮凝技术在一个步骤之内就能达到的指标。     我们美国的合作伙伴使用这一具有创新性和改进过的技术来做自家电镀厂的废

2、水处理。在七年多的时间里，使用该技术使其电镀厂排除的废水一直都能满足美国国家环保署制定的可排放水中重金属祛除的严格标准。其它的化学处理方法，例如氯化铁、硫酸铁、石灰、铬消除法等都很少能保持这样优秀的记录。     我们的电絮凝系统可靠地运行了多年，在处理废水方面有很多极为成功的经验。一个建在南非的电絮凝系统可以治理含有63种特种化学物质的废水，这是用其它办法不可能完成的。在欧洲的一个电絮凝系统使一个制革厂可以排放的废水比以往任何时候都要更洁净，并且还能够同时回收大量的高级铬。设在加拿大的一个电絮凝系统可以在处理船燃料舱和船底的冷凝物的同时，处理回收油中的

3、水。墨西哥的一个电絮凝系统可以处理含有多种有害废物和材料的金属加工液体。在美国安装的该系统可以处理拉模铸造、电镀、电子工业、飞机整修、电厂冷却塔中，以及其它许多生产过程中产生的和多种工业废水。 另外，我们引进的电絮凝技术还在美国国家环保署（EPA）的环保技术验证项目（ETV）中被认可为优良的技术。电絮凝技术将电场施加在由铸铁或钢制成的消耗性电极上。受电场作用产生的强大氧化和收缩的影响， 发生了许多在常规状况下不会出现的反应。例如：一个步骤之内就可以完成铬从6价到3价的化学还原。由于不添加其它化学物质到废水中，因此许多金属都是可以回收的。     

4、0; 上方左侧的图是一个架在滑道上的系统，右侧是一个安全壳以及电极。电絮凝技术的其它应用还包括将被污染的水源变成可饮用水，例如在农村地区被砷、重金属、甚至是未经处理的污水所污染的井水。仅经过一道程序处理后，多种污染物就能被清除。然后，一个精滤器就可以过滤出可饮用的水源。     我们的系统能够提供： u 便捷的操作 u 降低的治理费用 u 试剂处理化学物质的祛除 u 组合废物的宽带处理 u 优秀的性能 u 稳定的固体 u 更洁净的排出物 u 灵活的设计 应用领域包括： ·冶炼废水 ·电镀·飞机维修保养 &

5、#183;表面精加工 ·皮革制造厂 ·船底水、船上燃料舱水以及其它海洋应用 ·油田和炼油厂废水处理 ·冷却塔排污 ·金属加工的含水废物处理 ·饮用水的生产使用我们的电絮凝技术的10个理由1. 仅用一台设备、在一道程序中就可以处理多种混合废水；2. 大多数情况下无须填加任何其它化学药剂；3. 祛除所有重金属的同时，淤泥量减少70%！4. 重金属可以被回收后再利用；5. 淤泥脱水更快、更彻底；6. 电力需求量较低，节省成本；7. 容易维修保养，节省人力；8. 从被污染的水源几乎瞬间便能制造出可饮用水（美国标准）！9. 从此不必再担心排放污

6、水是否符合环保规定；10. 节省费用，使用最先进的技术，走在竞争对手的前面！2含重金属废水处理技术概述国内外学者对重金属污染的治理问题做了大量的研究。目前已开发应用的废水处理方法主要有化学法、电絮凝法和生物法等，包括化学沉淀、电絮凝、离子交换、膜分离、活性碳和硅胶吸附、生物处理等方法。采用化学沉淀法具有运行成本高、占地面积大等缺点；生物法存在对入水水质要求高、自动化程度低等劣势。而电絮凝法具有效果好、运作费用低、易于管理和操作等优点，日益受到人们的关注。下面就这几种方法进行探讨：2.1化学法化学沉淀法的原理是通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉

7、淀物从水溶液中去除，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。由于受沉淀剂和环境条件的影响，沉淀法往往出水浓度达不到要求，需作进一步处理，运行成本非常高，产生的沉淀废渣量大且难以处置。2.2物理化学法离子交换法和膜分离技术适用于含较低浓度重金属离子废水的处理。离子交换法是在离子交换器中进行,此方法借助离子交换剂来完成。在交换器中按要求装有不同类型的交换剂，含重金属的液体通过交换剂时，交换剂上的离子同水中的重金属离子进行交换，达到去除水中重金属离子的目的。这种方法受交换剂品种、产量和成本的影响。几年来，国内外学者就离子交换剂的研制开发展开了大量的研究工作。随着离子交换剂的不断涌现，在电镀废水

8、深度处理、高价金属盐类的回收等方面，离子交换法越来越展现出其优势。膜分离技术是利用一种特殊的半透膜，在外界压力的作用下，不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩的方法，包括电渗析和隔膜电解。电渗析是在直流电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液阴阳离子选择透过性使水溶液中重金属离子与水分离的一种物理化学过程。隔膜电解是以膜隔开电解装置的阳极和阴极而进行电解的方法，实际上是把电渗析与电解组合起来的一种方法。上述方法在运行中都遇到了电极极化、结垢和腐蚀等问题。2.3生物处理法生物吸附是对于经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附的概括理解，这些作用包括络合、鳌合、离子交换、吸

9、附等。这些微生物从溶液中分离金属离子的机理有胞外富集、沉淀；细胞表面吸附或络合；胞内富集。其中细胞表面吸附或络合对死活微生物都存在，而胞内和胞外的大量富集则往往要求微生物具有活性。生物处理法是一种传统的水处理方式，但其主要针对的是生活污水等可生化性能好、水质毒性小、水质稳定性好的污废水。生物处理法具有运行成本低、处理效果较好等优势。但生物处理法同时也存在占地面积大、自动化程度低、易受来水水质变化、污泥量大等缺点。2.4电絮凝法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

10、：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。2.4.1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、胶体污染物在微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

11、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或铁，在阳极和阴极之间通以直流电，发生的电极反应如下：Al3eAl3+ （1）在碱性条件下Al3+3OHAl(OH)3 （2）在酸性条件下Al3+3H2OAl(OH)3+3H+ （3）铁阳极Fe2eFe2+ （4）在碱性条件下Fe2+2OHFe(OH)2 （5）在酸性条件下4Fe2+O2+2H2O4Fe3+4OH  （6）另外，

12、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下图2.1。图2.1电絮凝去除污染物过程2.4.2电絮凝技术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。表2.1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

13、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。1889年，英国人曾利用铁电极电絮凝法来处理城市

14、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。电凝聚还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。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

15、来越深入，电絮凝在水处理中有着广泛的应用前景。3美国电絮凝系统与国内电絮凝系统的比较3.1美国电絮凝系统的工作原理美国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。美国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。概括来说，在ETIG电絮凝反应器的电解过程中，一般可简单描述为产生四种

16、效应，即电解氧化、电解还原、电解絮凝和电解气浮。3.1.1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，起氧化分解作用。3.1.2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。3.1.3 电解絮凝可溶性阳极通以直

17、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。3.1.4 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。32美国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几十年的历史了，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

18、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，美国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：（1）美国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。（2）美国电絮凝反应器有效地解决了国内反应器的结垢问题。（3）美国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。（4）美国电絮凝反

19、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。（5）美国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。（6）美国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。（7）美国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。（8）美国电絮凝反应器设计先进，技术成熟，拥有相应的知识产权。（9）美国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。4.美国电絮凝系统专利与发明人4.1专利我们引进的 电絮凝技术于1999年2月在美国取得了编号为5928493的专利。此后，又于2001年和2003

20、年分别取得了两项该技术的专利。反应器的设计和使用上都有其独到之处，这种设计成功地避免了普通反应器所存在的泄漏、接触物燃烧和结垢的问题。4.2 发明人反应器的设计者保罗 莫尔科夫斯基先生是美国环保技术行业中的专家，也是电絮凝（EC）技术的改良者。他改良后的电絮凝技术以及许多节水与水污染防治方法已成为当前美国金属加工行业中的标准操作。他的电絮凝技术是唯一一个被美国国家环保署（USEPA）的环保技术验证项目（ETV）认可为优良的电絮凝技术。莫尔科夫斯基先生在水的合理利用以及污染防治方面有着多年的研究与实践经验。他曾协助美国得克萨斯州自然资源保护委员会（TNRCC）进行减少污染与节水项目，指导美国金属

21、加工企业降低他们对环境的危害。莫尔科夫斯基来自美国的得克萨斯州，1963年毕业于得克萨斯州的圣玛丽大学化学系。他曾在美国陆军化学特种部队任军官长达21年，其间有11年从事军事工业。他曾为化学弹药和材料的回收与放射性物质的解毒设计流程与设备，并带领一批工程师制定应用于军工污染处理的策略、程序和标准。4.3专利证书专利证书（一）专利证书（二）4.4美国环境保护署认证证书美国环境保护署对我们引进的电絮凝系统进行了技术认证，并出具了认证证书，见下图： 5.美国电絮凝工艺应用简介5.1 国外图5.1 加拿大温哥华用于处理船底污水和油性废水图5.2美国加州电镀厂图5.3美国休斯顿用于处理含磷酸盐和锌的废水

22、5.2 国内 项目实验数据及照片图5.2.1一含砷废水电絮凝处理前后效果图表5.2.2：一电絮凝中试试验数据（数据来源：某厂检测比对数据）日期样品名称取样时间PHPb(mg/L)Zn(mg/L)Cu(mg/L)Cd(mg/L)As(mg/L)Ca(mg/L)8月14日原水（综合)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: