電絮凝技術在廢水處理中的應用

廢水中陰、陽離子的存在使得廢水一般具有較高的導電性 這一特點就為電絮凝技術在廢水處理中的應用提供了良好的發展空間。電絮凝技術自 20 世紀初就已開始應用于廢水處理中。美國采用這項技術處理紙漿廢水 礦業廢水以及金屬加工工業廢水。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 金屬陽極通過直流電作用溶解并水解成為水中分散雜質的有效絮凝劑 此時 反應器中同時發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;( 2) 絮凝作用;( 3) 氣浮作用。在電絮凝過程中電極對反應至關重要 鐵、鋁是最常用的陽極材料。其

電極反應如下:

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 形成不同的絡合物 如鐵離

子可形成以下絡合物: 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。電極的聯結方式分為單級聯結與雙級聯結。在單極聯結的方式下 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單元。在此體系中 每個單元都以相同的電壓運行 并且反應器中的總電流是各個獨立單元的電流之和。在復極

聯結的方式下 電源線僅聯結到兩端的電極上 其余電極板兩面具有不同的極性。在這種方式中 每對相鄰極板構成一個單獨單元 體系中的總電壓是各個單元的分電壓之和。通過實驗表明 復極式電極的電流密度要遠小于通過單極式電極的電流密度。在電絮凝反應器中 常用電極材料為鋁和鐵。鐵電極的電流密度要遠遠大于鋁電極 鋁電極不僅電流密度小 而且很快就會鈍化。雖然 鐵的價格比鋁低得多 但電化學當量比鋁大 為鋁的 3 倍 因而用鐵做電極時 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 之間時具有很好的絮凝效果 過高和過低的 pH 值都會對電絮凝產生明顯的不利影響。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 過低時水中的Fe2+離子含量增大。

電絮凝技術近年來在國內外正逐步應用于電鍍、化工、印染、制藥、制革、造紙等多種工業廢水的處理以及給水凈化等領域。用電絮凝法處理廢水 一般不需要添加化學藥劑 設備體積小占地面積少 操作簡單靈活 污泥量少 后續處理簡單。另外 電絮凝在去除部分 COD 的同時 能同時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處理手段。因此 在廢水的處理技術中 電絮凝技術是十分有潛力和運用前景的。

然而 有一個問題制約了其廣泛應用 那就是能耗高 電極消耗快 導致運行成本較高。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

一直是電絮凝技術的重點。

( 1) 為了消除電極鈍化作了深入的研究 他們發現了以下的一些方法可以有效地減少電極鈍化的影響: 加進具有去鈍化作用的活性陰離子; 提高介質流速與機械去膜; 電化學清洗法溶解鈍化膜;提高凝聚反應系統的溫度; 使用鋁合金材料電極; 將電極反極消除氧化膜。

( 2) 改進電源設計、應用三維電極、改進電解槽設計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思路。這種組合種類多 可以根據不同的條件靈活應用 往往會收到很不錯的效果。