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电絮凝反应器 

发布时间:2019/01/28
电絮凝反应器

  

  一体机主要作用是将悬浮细小有机物水解使之溶于水,并将大分子复杂有机物转化为小分子简单有机物,在大幅度降低COD的同时为后续好氧生化处理创造有利条件,提高污水的可生化性。采用电絮凝+气浮+沉淀,以达到固定化微生物曝气生物池系统进水水质要求。

 

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(一)电絮凝设备的原理

在欲净化的水中放置金属铝或铁作阳极,在反应过程中由阳极上溶解而转移到溶液中的三价铝离子或二价铁离子水解而成为分散杂质的有效絮凝剂。由电极的反应化学式表日月,由此在阳极上产生氧气泡,在阴极上产生氢气泡。

这些气泡在上升时,就将悬浮物带出水面,在水面上形成浮渣层;另一方面三价铝离子(或二价铁离子)及其水解聚合产物与悬浮杂质相互作用而发生絮凝。电絮凝气浮法与通常的混凝法相比有很多优点:可省去投加任何化学混凝剂;电絮凝气浮法没有阴离子,也没有杂质;电絮凝反应器所形成的电场,使颗粒间由原来的相互排斥变为吸引、聚结;电絮凝气浮反应中生成的O2及H2气浮的微小气泡,吸附轻质悬浮颗粒或憎水物质,使之从水中分离出来;可以通过去除水中的悬浮物和选用特殊电极来达到去除细菌的效果;电絮凝气浮法处理生活废水,研究发现在一定条件下,浊度去除率可达95%,COD去除率可达59%。

该法与投加絮凝剂的化学凝聚法相比,可去除的污染物种类广泛,反应迅速,适用PH范围宽,而且沉渣密实、澄清效果好。广泛适用于印染、染料化工、医院、皮革、电镀等行业的废水处理。
 

(二)、电絮凝气浮法技术分析

(1)电絮凝氧化

反应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如[O]、[OH]、Cl2 等 。利用这些活性物质氧化分解水中的BOD5、COD、NH3-N等。

(2)电絮凝还原
反应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,使得反应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)电絮凝
可溶性阳极如铁铝等 ,通以直流电后,阳极失去电子,形成金属阳离子Fe2+、Al3+ ,与溶液中的OH-结合生成高活性的絮凝基团,其吸附能力极强,絮凝效果优于普通絮凝剂,利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用,可将废水中的污染物质吸附共沉而将其去除。

(4)电絮凝气浮

电絮凝气浮是对废水进行电化学反应,水分子电离产生H+和OH-,在电场驱动下定向迁移,并在阴极板和阳极板表面分别析出氢气和氧气。新生成的气泡直径非常微小,氢气泡约为10~30μm,氧气泡约为20~60μm;而加压溶气气浮时产生的气泡直径为100~150μm,机械搅拌时产生的气泡直径为800~1000μm。由此可见,反应产生的气泡捕获杂质微粒的能力比后两者为高,且气泡的分散度高,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。电絮凝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。

三、电絮凝气浮设备作用

电絮凝设备的电极板可根据去除物质的不同而选用不同的材料,产生强絮凝、强氧化、强还原、强气浮等作用,以达到*佳处理效果,经常应用的有铁、铝、钛、石墨、二氧化铅等。每种材料都有其适于应用的领域,电絮凝设备的设计和电极板的选择是经过大量的研发试验和丰富的工程实践经验而确定的。根据大量的试验验证电絮凝设备对于废水中的各类杂质物质去除效果如下:

(1)油

含油污水根据其来源不同,水体中油污染物的成分和存在状态也不同。油在污水水体中存在形式大致有以下5种:悬浮油、分散油、乳化油、溶解油、油—固体物。
其中,悬浮油、分散油、油-固体物均可通过简单的机械分离或气浮分离得到较好的去除。*难于处理的油的种类为乳化油,油在水中呈乳液状,易形成O/W型乳化微粒,粒径小于1μm,表面常常覆盖一层带负电荷的双电层,体系较稳定,不易上浮于水面,较难处理。电絮凝设备利用其强电场的作用可以使带电的乳化油微粒发生定向迁移,在电极板表面中和电核,实现脱稳聚合,同时电絮凝产生的高效絮凝基团也可以非常好的破坏油滴的双电层结构,实现破乳的作用,再协同反应产生的大量微气泡破乳后的油滴气浮去除,其去除率可达到90%以上。
从实践经验验证,针对与油田采油污水及炼油厂含油污水,在进水油含量几百——几万mg/L的情况下,出水均可以达到50mg/L以下。

(2)COD

工业污水中的有机物种类繁多,成分也非常复杂,根据不同行业其有机物种类各不相同。根据其溶解性的不同,可以分为溶解性有机物和非溶解性有机物,根据其可生化性又可分为易于生物降解有机物和难于生物降解有机物。
电絮凝技术对于高浓度、难于生化降解类有机物有较好的去除效果。
电絮凝技术利用高效电解絮凝作用,生成吸附性极强的高活性絮凝基团,对于非溶解性高分子有机物有较好的去除效果。同时,与电气浮和电氧化作用相结合,可以进一步提高其对于有机物的去除率,尤其是对于难于生化降解的有机物,可以通过强氧化切断化学键,提高有机物的可生化性,再结合生化处理方法可以达到充分降解COD的目的。
电絮凝技术针对于COD的去除率根据不同的水质情况,去除率一般在30%—80%。

(3)浊度、悬浮物

电絮凝技术因其高效的絮凝作用,对于水中的胶体颗粒和各种杂质颗粒均可实现非常好的吸附絮凝作用,使水中的微小颗粒聚合成较大絮团,形成的絮团比投加絮凝剂形成的絮团更大、更密实,从而利于沉降截留从水中分离。电絮凝技术处理出水结合沉淀、过滤技术可以使出水浊度控制在3NTU以下,若原水浊度非常高(>100NTU),则只需简单的改变运行参数即可,达到与处理较低浊度水时同样的絮凝效果。
电絮凝技术对于浊度、悬浮物的去除率可达到90%以上。

(4) SiO2、胶体硅、有机硅

SiO2在达到过饱和状态时即会从水中析出,往往其对于膜过滤系统造成的影响较大,因为析出的SiO2会粘附在膜表面,所以在膜的预处理过程中必需进行控制去除。
絮凝可以吸附SiO2从水中析出,一般的絮凝剂对于SiO2的去除率在30%—40%,电絮凝技术对于SiO2的去除率可以达到70%—90%

(5)重金属离子

一般废水中重金属离子主要为:铬、铁、锰等。
对于铁、锰离子的去除,一般是采用曝气法将铁、锰离子转化为高价氧化物和氢氧化物,使其由离子态转化为不溶态从水中析出,再利用过滤除去。电絮凝技术在加电反应过程中使水中生成OH-离子,结合铁、锰离子形成不溶物析出,再配合砂滤设备即可有效的去除水中的重金属离子。去除率可达到80%-95%。
对于铬离子的去除,主要是针对电镀废水中的Cr6+,由于Cr6+毒性较大,需先将其还原为毒性较低的Cr3+,再利用Cr3+与OH-中和沉淀去除。电絮凝技术电解产生二价Fe2+,其作为一种还原剂,可将水中的Cr6+充分转化为低价态的Cr3+,再结合反应产生的OH-,生成沉淀物质分离去除。电絮凝技术对于铬离子的去除率可达到90%以上。

(6)色度

色度一般是由有机物中发色官能团引起的,如印染、染料行业废水其色度非常高。电絮凝技术对于高色度水的去除有非常好的效果,其强氧化与强还原作用可以破坏有机物的发色官能团,降低水质的色度。电絮凝技术对于色度的去除率一般大于80%。

(7)硬度

水中的硬度主要是指钙、镁离子。电絮凝技术在合适的pH值环境下可以使水中的钙、镁离子析出,絮凝沉淀分离。其对于总硬度的去除率可达到85%以上。

(8)细菌、病毒

电絮凝技术利用极板间强电场作用和反应生成的强氧化性基团的氧化作用,去除杀灭水中的细菌和病毒,其去除率可达到80%以上。

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