电絮凝在水处理中的应用
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电絮凝法的原理和应用行业1. 电絮凝法的原理电絮凝法是一种物理化学方法,用于处理废水和污水中悬浮固体、胶体物质的去除。
该技术利用电解作用和固液分离原理,通过电极间的电场来将水中的固体颗粒聚集,形成较大的絮凝体,达到废水的净化目的。
1.1 电絮凝法的基本原理在电絮凝法过程中,通常使用两个电极,即阳极和阴极。
当外加电压施加在这两个电极上时,阳极释放出阳极氧化物,而阴极释放出氢气。
这种物质的释放和气泡的形成导致了两个电场:带正电的阳极产生的电场和带负电的阴极产生的电场。
1.2 电极间电场的作用在电极间形成的电场下,水中的悬浮颗粒被吸引到极板表面。
同时,在极板表面的区域,由于相邻电极之间的电场差异,水中的离子产生氧化和还原反应。
这些反应促使水中的粒子和离子相互结合,形成絮凝体。
1.3 电絮凝法中的协同效应除了电极间电场的作用,电絮凝法中还存在协同效应。
这种效应是指在电解过程中产生的酸化和碱化等反应,可以调节溶液的pH值,进一步促进絮凝体的形成。
此外,由于电解时水的电解产生的气泡,还可以帮助将形成的絮凝体升至液体表面,从而更好地实现固液分离。
2. 电絮凝法的应用行业2.1 工业废水处理电絮凝法被广泛应用于工业废水处理领域。
工业废水中常含有各种悬浮固体、胶体物质和重金属离子等污染物,对环境造成严重污染。
电絮凝法通过将这些污染物聚结成絮凝体,从而实现对废水的净化。
该技术在钢铁、化工、电子等行业得到了广泛应用。
2.2 农田灌溉水处理传统的农田灌溉水处理方法往往无法有效去除水中的悬浮颗粒和有机物质。
而电絮凝法可以在灌溉前,将水中的污染物聚集成絮凝体,提高水质。
这在农田灌溉中防止土壤污染、促进土壤农业可持续发展等方面具有重要意义。
2.3 饮用水处理电絮凝法也可以用于饮用水处理,特别是处理含有高浓度有机物质和胶体悬浮物的水源。
通过电絮凝法初步去除水中的污染物,可以有效保障饮用水的安全性。
2.4 矿山废水处理矿山废水通常含有大量的悬浮颗粒、重金属离子等有害物质。
电絮凝技术在水处理中的应用电絮凝是一种对环境二次污染较小的废水处理技术。
电化学学科和电力工业的发展使电絮凝用于废水处理的成本大大降低,竞争力不断增强。
电絮凝法处理废水,一般不需要添加化学药剂,设备体积小,占地面积少,操作简单灵活,污泥量少,后续处理简单[1]。
电絮凝可以有效去除污水中的重金属,阴离子,色度,有机物,悬浮固体甚至砷等有毒物质[2]。
近年来在国内外正逐步应用于电镀、化工、印染、制药、制革、造纸等多种工业废水的处理以及给水净化等领域。
1电絮凝技术原理铝材和铁材由于价廉,易得和有效性而成为最常用的电絮凝极板材料[3]。
以铝做电极材料为例,说明电絮凝技术原理,电极反应如下[4]:阳极反应:Al-3e-→Al3 (1)Al3 nH2O→Al(OH)n3-n nH (2)阳极反应:3H2O 3e-→3/2H2(g)3OH-(3)可溶性阳极在通入电流作用下,溶解产生大量阳离子,阳离子经过水解、聚合形成一系列多核羟基络合物和氢氧化物,这些产物吸附能力很强,起到凝聚、吸附等作用。
电解过程中,阳极和阴极上产生的氧气和氢气,黏附性能很强,在其上浮过程中将悬浮物带到水面上。
在电流作用下,还会发生电解氧化还原反应。
影响电絮凝对水的处理效果主要包括电极材料,电流密度,反应时间,极板间距,原水pH值等。
2电絮凝用于水处理2.1电絮凝用于工业废水处理电絮凝技术自20世纪初就已开始应用于废水处理中。
近年来,国内外电絮凝正逐步应用于电镀、化工、印染、制药、制革、造纸等多种工业废水的处理,它可以有效去除工业废水中的重金属,色度,有机物等。
2.1.1对重金属离子的去除当含有重金属离子的工业废水中未被处理而直接排放时,容易被植物和鱼类吸收,这将通过食物链最终在人体内积累。
电絮凝可以有效去除水中的重金属离子。
F.Akbal等[5]利用铁铝电极能有效处理电镀废水,反应时间为20min,电流密度为10mA/cm2,pH为3.0时,铜、铬和镍的去除率达到100%。
电絮凝的原理结构及用途电絮凝是一种利用电场作用原理,通过电解将水中悬浮的固体颗粒聚集并沉淀的技术。
它可以有效地去除水中的悬浮物质,包括悬浮颗粒、难降解物质和微生物等。
电絮凝技术的原理是利用正、负极性电极生成的电场作用力,对水中的颗粒进行电荷中和和电吸引。
一般来说,正极性电极上生成的氢气将水中的颗粒悬浮,而负极性电极的析氧反应产生的氧气则通过气泡与颗粒发生接触,并在电极附近进行电化学氧化反应。
气泡的形成和漂浮速度会受到电结构和电解液浓度的影响,进而决定了絮凝效果。
此外,还可以通过控制电极间距、电场强度和电解时间等参数,进一步优化絮凝效果。
电絮凝设备的结构一般由电解槽、电极、电源、气泡生成器、絮凝污泥槽等组成。
其中,电解槽是用于容纳水和电解液的集结槽,可以通过设置隔板或布置气泡发生器分隔不同区域进行处理。
电极一般由金属材料制成,可以是碳棒、钢板或铁丝等。
电源用于提供电场电势差,以实现絮凝效果。
气泡生成器根据需要向底部供气,以促进气泡生成和物质混合反应。
絮凝污泥槽用于收集沉淀后的絮凝物。
电絮凝技术具有广泛的应用领域。
在水处理中,可以用于净化饮用水、污水处理和水回用等。
电絮凝可以有效去除水中的颗粒物、重金属、油脂和有机溶解物等,提高水质。
此外,电絮凝还可以在纺织、印染、造纸等工业领域中,用于水处理和废水处理。
电絮凝技术可以替代传统的絮凝、沉淀和过滤等工艺,具有节能、高效和环保的特点。
总之,电絮凝技术是一种利用电场作用力聚集和沉淀水中悬浮固体颗粒的技术。
它的主要原理是利用正、负极性电极生成的电场作用力,通过电解将水中的悬浮物质聚集并沉淀。
电絮凝设备的结构包括电解槽、电极、电源、气泡生成器和絮凝污泥槽等。
电絮凝技术广泛应用于水处理和工业废水处理等领域,具有节能、高效和环保的特点。
电絮凝的基本原理和应用前言电絮凝是一种常见的物理化学处理技术,被广泛应用于水处理、废水处理以及固体废物处理等领域。
本文将介绍电絮凝的基本原理以及其在不同领域的应用。
一、电絮凝的基本原理电絮凝是利用电化学反应原理,通过外加电场来引起水中悬浊物和胶体物质的凝聚沉降。
其基本原理主要包括两个方面:电解和电絮凝。
1. 电解•在电絮凝过程中,电解是必不可少的。
电流经过电解质溶液时,会引起溶液中的阳离子和阴离子的运动。
•正极生成了大量氢气,并还原了水中的氢氧化物离子;负极生成了大量氢氧化物离子,并产生了氧气。
•电解会导致溶液中pH值的变化,从而改变悬浮物和胶体物质的电荷状态。
2. 电絮凝•电絮凝是指利用电解反应生成的气泡和极板表面的电解沉积物来促进悬浮物和胶体物质的凝聚。
•这些气泡和电解沉积物能够提供活化表面和吸附位点,使悬浮物和胶体物质聚集在一起形成絮体。
•极板表面的形态和材料选择对电絮凝效果有重要影响,常见的极板材料有铁、铝和钢等。
二、电絮凝的应用电絮凝技术已经在很多领域得到了广泛应用,以下列举了其中几个具体领域的应用案例。
1. 水处理•电絮凝技术可以有效去除水中的悬浮物、胶体物质和重金属离子等污染物。
•在污水处理厂中,电絮凝可以用于初次处理污水,减少化学药品的使用量,并提高处理效果。
•在饮用水处理中,电絮凝可以去除水中的浑浊物,改善水质。
2. 废水处理•电絮凝技术可以用于处理工业废水和农村生活废水。
•对于含有高浓度重金属离子的废水,电絮凝可以准确地去除,达到国家排放标准。
•通过调节电解质浓度、电极距离和电流密度等参数,可以实现对不同废水的有效处理。
3. 悬浮物固液分离•在某些工业过程中,需要将悬浮物与液体分离,以便进一步处理。
•通过电絮凝技术可以实现高效的固液分离,去除悬浮物,得到清洁的液体。
•电絮凝与其他分离技术相结合,如过滤、沉淀和浮选等,可以获得更好的分离效果。
4. 固体废物处理•电絮凝技术可以对固体废物进行处理和资源化利用。
电絮凝技术在纺织染料废水处理中的应用效果评估1.引言纺织行业是一个重要的经济支柱产业,然而其生产过程中产生大量含有有害物质的废水,给环境带来了严重的污染问题。
染料废水是纺织废水处理中的一个关键问题,传统的处理方法效果有限。
针对这一问题,电絮凝技术作为一种新型高效的废水处理技术被广泛应用并取得了良好的效果。
本文将从电絮凝技术的原理、应用范围、实际应用案例和效果评估等方面进行探讨,揭示电絮凝技术在纺织染料废水处理中的应用效果。
2.电絮凝技术原理电絮凝技术是利用电解过程中的金属电极腐蚀产生的金属离子和气体,通过电解液中的化学反应生成溶胶聚合体,从而实现废水中悬浮物的捕捉和过滤的一种方法。
该技术的核心是利用金属电极在电解液中溶解产生的金属离子与废水中的悬浮物发生共沉淀反应,并通过所产生的气泡带走废水中的悬浊物质,从而达到净化废水的目的。
3.应用范围电絮凝技术在纺织染料废水处理中有着广泛的应用。
首先,电絮凝技术可以有效去除废水中的颜料颗粒,使废水悬浮物浓度大幅下降,提高了废水的可处理性。
其次,该技术还可以去除废水中的有机物质,如染料的成分和化合物等。
此外,电絮凝技术还可用于调节废水的pH值,使其达到处理要求的范围。
总的来说,电絮凝技术在纺织染料废水处理中的应用范围广泛,能够处理各种不同类型的废水。
4.实际应用案例4.1 纺织厂A的染料废水处理纺织厂A采用传统的物理方法处理废水,效果不佳,废水中的染料颗粒无法完全去除,导致废水无法达到排放标准。
为了改善处理效果,纺织厂A引入了电絮凝技术。
该技术通过电解过程中产生的金属离子与废水中的染料发生反应,形成沉淀物,从而达到有效去除染料的目的。
经过一段时间的运行,纺织厂A发现废水中染料颗粒的去除率显著提高,废水能够达到排放标准。
4.2 纺织厂B的染料废水处理纺织厂B在电絮凝技术的基础上进一步改进了处理工艺,采用了连续式电絮凝技术。
该技术可实现废水的连续处理,提高了效率和稳定性。
水处理电絮凝技术的应用与发展2006年第37卷第3期《浙江化工》一25一文章编号:1006—4184(2006)03--0025-03水处理电絮凝技术的应用与发展余志,范跃华(华中科技大学环境科学与工程学院,湖北武汉430074)摘要:电絮凝是近年来发展很快的一种技术,已广泛应用于废水及给水处理中.本文介绍其基本原理和在水处理中的应用情况,预测其未来的发展前景,对存在的问题进行讨论.关键词:电絮凝;化学絮凝;水处理电絮凝法是利用铝或铁阳极在电流作用下溶解生成铝或铁的氢氧化物的凝聚性来凝聚水中的肢体物质从而使水获得净化的一种电化学方法.电絮凝主要包含三个过程:(1)"牺牲阳极"电解氧化产生混凝剂;(2)水中胶体颗粒的脱稳;(3)脱稳胶体形成絮凝体.其中,由于"牺牲阳极"氧化产生的离子间相互作用使得胶粒双电层被压缩,同时电解产生的反离子与水中的离子发生电中和作用使得静电斥力减小,范德华吸附力占主导而使胶体发生凝聚效应,并最终形成较粗大的絮凝体得以从水中分离去除渤.常用的电凝聚装置有板框式,穿孔平板式,同心圆管式等多种.电极的联结方式分为单级联结与双级联结,双级联结容易维护,使用较多.电絮凝技术具有许多传统水处理工艺所没有的优势而得以在水处理领域中广泛应用.该工艺能同时去除水中的有机物,细菌,浊度,有毒重金属等物质.与化学絮凝相比,由于阴极可以析出氢气具有浮选作用,不须要添加化学药剂,因而不会产生sO,cr的大量聚集;与生物处理相比,电絮凝运行时间短,不需要培养微生物,只需要电子来实施水处理.因此电絮凝技术近年来发展很快,并得以广泛应用. 1电絮凝技术在水处理领域中的应用尽管给水与废水处理工艺在今天已经发展得比较完善了,但是如何获得装备简单,成本低,效果好的水净化方法已成为2l世纪需要攻关的问题.电絮凝技术由于设备简单紧凑,有可能取代需要添加大量药剂和大容积容器的W~-rZ.收稿日期:2【x)5—12-02作者简介:余志(1981-),女,湖南长沙人,在读硕士. 1.1电絮凝在废水处理中的应用电絮凝技术自20世纪初应用于废水处理中.过去10年,这项技术已被欧美国家用于处理含有毒重金属的工业废水的处理.美国采用这项技术处理纸浆废水,矿业废水以及金属加工工业废水.此外,电絮凝还被广泛用于处理食品废水,印染废水,油田污水,旅馆废水,厨房废水,垃圾渗滤液中的有机物,以及废水脱氟和含有毒重金属废水处理等等.电凝聚设计的物理化学参数主要是根据各种特定的ij染物废水通过试验研究,考虑能耗最低的最优化条件来确定.例如NafaaAdhoum,LoffiMonst~和Nizar BellakhM等人嘲采用铝作为牺牲阳极的电絮凝器处理含cu2+,zn2十,Cr6.的电镀废水,研究表明当pH值在8范围内,电流密度在O.8-4.8Mdm~,电解时间为20min时处理效果最佳.NihMBektas,SalimOncd和HiMY.Akbulut[~利用电絮凝法去除硼化物,结果表明硼的去除率主要取决于电流密度,当电流密度为30rnA/crn~时,去除率可达92%以上.i和ShengH+Lin用电絮凝处理含铜的化工废水做了试验研究,这种废水悬浮物浓度(ss)高,且COD浓度超过500mg/L,采用AL/Fe电极对电解30rain后,铜离子和浊度的去除率分别达到了99%和96.5%,处理水的COD浓度低于100mg/L.XuemingChen,GuohuaChentn等人对含油脂浓度高的旅馆废水做了研究,发现电絮凝法用于处理此类油脂浓度高,COD,BOD和ss浓度变化快的废水效果很好,实验表明进水pH,电导率和电流效率对处理效果影响不大,最重要的运行参数是电荷一26一ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRYV o1.37No.3(2006) 量的大小,所测废水的最佳运行参数为电荷量在1.67~9.95F/m3,电流密度在30~80A/m2之间,此时油脂去除率可达94%以上.SattrabhR.Pathakt~从电凝聚的原理,应用,电极联结方式等方面对电凝聚装置的设计与优化进行了研究,并考虑了各种参数如电解液浓度,染料浓度,电流密度,停留时间,电极材料,pH值等对处理效果的影响,并通过实验确定了最佳运行参数.1.2电絮凝在给水处理中的应用电絮凝因其能同时去除水中的各种污染物,如有机物,细菌,COD以及有毒重金属等,因此用于给水净化也是一种非常有前途的方法.一些地区饮用水中含过量氟而导致当地人群慢性中毒,引起骨骼变形或损坏等症状.因此N. Mameri,A.R.Yeddou等人唧对含氟超标的北非水进行了电凝聚脱氟处理,采用双极铝电极系统,氟的去除率达到80%,处理后氟的含量为O.5mg/L,且电解后对饮用水不会产生二次污染.曾抗美等人IlO1用电絮凝法处理受污染的水源,研究了电流密度,pH值,停留时间对水中COD,细菌和浊度等对去除效果的影响,发现细菌与浊度的去除效果显着,COD的去除效果也较显着,且增大电流密度能提高COD和细菌的去除率,但增加了电耗,pH值小于7和大于8时有利于COD的去除,而在7~8之间时其去除率有下降趋势,连续运行时出水水质稳定,但40min后COD的去除率基本不变,而细菌的去除率有所增加.高浊度水的处理一直是水质净化处理的一个难题,如果采用常规混凝工艺投药种类多,处理工序多,设备庞大因而不能用于小型净水装置中,故国内大部分小型净水装置的浊度一般低于3000NTU.王三反等人[1ll采用二级电絮凝,二级斜管沉淀,二级沉淀泥渣回流,三层滤料过滤等工艺组合的新工艺将浊度大于1万NTU的原水在42min内一次净化为小于3NTU的饮用水,该工艺采用的电絮凝装置操作简单,设备紧凑,缩短了制水时间,并能灵活控制投加量和间歇运行.除上述工艺外,肖继民等人采用压力式电凝聚ss滤料过滤除铁,发现除铁效果稳定,可靠,无须曝气氧化.2电絮凝技术的最新发展目前电絮凝技术的参数大都以经验为主.电凝聚技术的进一步发展需要考虑降低能耗,提高处理效果,或者深入研究反应机理以精确确定电絮凝装景的各种物理,化学参数.Jia—QianJiang.NigelGraham,CecileAndre等人采用铝电极的电絮凝一气浮混合工艺来处理废水, 并采用两种不同的电絮凝装置进行比较发现,无论是单级联结或双级联结,其上向流式电絮凝装置比横向流式的效果要好,且两者均比化学絮凝效果好. rue,E.V orobiev,C.Vu等人【15对电絮凝和化学混凝处理微细悬浮颗粒进行了对比.两者均是通过铁盐达到混凝作用,研究表明经电絮凝处理后形成的絮体比采用氯化铁或硫酸铁形成的絮体大且密实些,沉降速度和滤速也寝陕些.C.Tsouris,D.W.DePaoli,J.T.Shor等人u日采用电凝聚与高梯度磁选过滤的混合工艺对代表性废水水样进行处理,废水经过电凝聚器处理后产生顺磁性胶体颗粒及絮凝物,然后由水泵提升到高梯度磁选过滤器中去除磁性颗粒.结果发现污染物离子的去除效果很好,且铁的浓度和顺磁性随着温度,电压和溶液电导率的增加而增加,但有其他阴离子和阳离子干扰时则会下降.此外,重金属经电凝聚处理形成顺磁固体后也能在磁选过滤器中得到有效去除.降低电絮凝处理成本的最重要因素是电压降,电压减小就能提高电流效率.阳极产生的氧气表示不必要的电流渗漏,降低了总的电流效率.可以选择极化电压比氧高的电极材料作为阳极,提高电流效率.为此许多学者研究用两种或三种以上的金属合金,石墨电极或涂有金属氧化物的钛作为阳极处理废水.陈雪明㈣从理论上分析了电絮凝装置的电耗与各种影响因素之间的关系,提出了处理能耗的理论计算公式说明了电耗与电流密度,处理水电导率,极板间距以及电流泄漏率之问的关系.可通过降低电流密度,减小极板间距,电导率高时可降低电极区以上的水位并缩小电极区以下的空间减小电流的泄漏率,电导率低时可适当添加氯化钠来减小电压降等来降低能耗.此外,林辉等人[1采用脉冲电絮凝法对餐饮废水进行处理,发现脉冲电絮凝可消除铝阳极的钝化, 提高电流效率,在相同去除率条件下,脉冲式比直流式节能30%.3需要进一步研究的问题电絮凝技术具有下列优点:(1)设备装置简单;(2)产泥量小,污泥易沉降;(3)其电场能迫使水中胶体定向移动,促进凝聚和絮凝,形成的絮体粗大而稳定,易于沉淀,过滤去除;(4)不需要使用化学药2006年第37卷第3期《浙江化工》一27一剂,不会产生二次污染;(6)易实现自动控制,操作和维护较简单.但电絮凝用于废水处理与给水净化的潜能尚未完全挖掘出来.该项技术还存在若干缺点:(1)阳极被消耗,需要定期更换;(2)耗电量较大,而许多地方的电费较高;(3)阴极上形成的钝化膜会使电絮凝装置效率下降;(4)溶液要保持一定的电导率;(5)氢氧化物的乳状液会在某些情况下重新溶解,降低其混凝效能.因此需要进一步研究的问题有:(1)为了使得电絮凝的水处理成本和处理效果达到最优化,需要对电絮凝过程中各种物理,化学过程的机理进行更深入的研究,以便为工程应用提供依据;(2)电耗是制约电絮凝技术应用的—个主要制约因素,今后应该从电极材料,极化方式以及各种影响因素着手,寻找新的电极材料,深入研究其极化特征,并确定其最优化的特征值;(3)由于电凝聚技术本身包含有电化学机理,混凝过程以及气浮过程,应当系统地将这三者联系起来.研究三者之间的相互作用,特别是在考虑电凝聚装置的设计和确定运行参数时应当综合考虑这三种机理的影响,既要发挥电化学效应,又要考虑混凝剂的产生量以及产生气泡的尺寸分布以及产生速度,以便将这三种效应的潜能充分发挥出来; (4)电凝聚应与后续处理工艺有机结合起来,例如,原水经电凝聚处理后可考虑采用接触过滤工艺来作进一步处理㈤,为此电凝聚装置内部也需进行一些改造,以便更有效地发挥各种可以预期,随着电凝聚技术的进—步完善,特别是其电耗进一步降低,它在水处理领域中的应用必将越来越广泛.参考文献:[1】林辉,甘复兴.田芳.脉冲电絮凝法处理餐饮废水的研究[J].武汉大学学报,2003,49(6):720—724.[2】邓皓,王蓉沙.电絮凝浮选法处理含油废水实验[J】. 江汉石油学院学报,1994,16(1):62—65.[31MohammadY.A.Mollah,PaulMorkovsky,JewelA.G. 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ThispapermainlyfocusedontllefundamentalsofEC,applicationsandperspectivesinfutureertreatment.'Theexistingquestionsoftlletechnologyhavealsobeendiscussed.'Keywords:Electrocoagulation;Chemicalcoagulation;Watertreannent。
电絮凝设备污水处理技术1. 介绍随着现代工业的进展和城市化进程的加快,工业和生活污水对环境构成日益严重的威逼。
传统污水处理方法的存在确定的弊端,如耗能耗费大、污泥处理难度大等。
电化学技术作为一种新型的污水处理技术,涵盖了电絮凝、电沉淀、电氧化等多种方法,在能源利用率、处理效果和维护成本等方面都有巨大优势。
本文将侧重介绍电絮凝设备在污水处理方面的应用与优势。
2. 原理电絮凝技术是利用外加电场将溶液中带电的污染物分别除去的一种技术,该技术可通过多个步骤实现:1)通过在特定pH条件下添加电解质,形成电极间的电荷层,并与悬浮物等杂质混合;2)将高压电场施加于污水中,使带电的固体或胶体污染物向电极移动并发生凝集,最后形成大块的固体;3)通过慢速沉降或过滤的方式割去沉积到底部的污染物,来实现对污染物的去除。
3. 设备和应用电絮凝设备紧要有基于膜片技术的电化学反应池和符合钝化电极的电化学反应池两种类型。
基于膜片技术的电化学反应池:该类型的电化学反应池接受层流式的结构并且在电解液中配有特定的膜片来分别阳离子和阴离子。
污染物通过漂流到正极上发生凝集实现去除。
该设备不仅适合于工业废水处理,还可用于海水脱盐和医疗废水处理等领域。
符合钝化电极的电化学反应池:在符合钝化电极的电化学反应池中,污染物离子与电极表面上的金属反应,从而实现去除,不同于膜片技术,其强制电流不仅可使粒子产生凝集,还能够使氧化和还原电荷平衡,在污染物进入反应池之前,可先行加入混合料,使其溶解并最大程度的减小部分易被污染物吸附的颗粒的体积。
该类型的设备同样广泛应用于工业和农业废水处理领域,具有更高的容量和效率。
此外,在一些地区,该设备也被用于水资源回收和污泥处理等领域。
4. 优势电絮凝设备的优势紧要包括以下几点:1.高效:电化学技术相比传统的污水处理技术,处理效果更好。
由于在电化学过程中没有化学药品的添加,且处理速度快,一般只需要几分钟到几个小时就可完成。
评析电絮凝技术在水处理中的应用摘要:随着我国社会主义现代化建设事业的飞速发展,在经济建设等各项事业取得巨大成就的同时,对环境的负面影响也不容小觑。
如何建设环境友好型社会是重点难点,尤其是污水的处理和合理排放问题。
电絮凝技术具有占地面积小、去除污染物种类广、去除效率高、工艺操作简便等优势,作为一种环境友好型技术,被广泛应用到各种难降解污染废水的处理中。
关键词:电絮凝法;絮凝机理;废水处理前言电絮凝技术的历史久远,1889 年伦敦首先建成电絮凝法处理海水与电解废液的车间。
1906 年,电絮凝技术首先被德国人 A. E. Dietrich 在美国申请专利,并用于船舱污水的处理。
由于早期电絮凝技术水平低、能耗高、处理废水种类少,因此在以后很长的时间内未得到广泛应用。
近年来,随着工业废水类型的日益复杂和对小型高效废水处理集成设备的需求增加,电絮凝技术逐渐成为研究热点,其中对电絮凝剂原位生成及其絮凝机理的深入解析,各种因素对絮凝效率及电极极化和钝化的影响机制,电絮凝法对更多类型废水处理的尝试,以及电絮凝技术耦合电气浮等物化工艺提高整体处理效率等是该领域主要的研究方向。
1电絮凝技术处理废水的原理和特点下面介绍一下电絮凝技术处理废水的原理和特点,电絮凝法是将络合吸附与氧化还原、酸碱中和、气浮分离结合起来的废水处理工艺。
电絮凝工艺主要由电源、极板、后续分离装置组成。
其中电源又分为直流电源和交流电源;极板材料主要为铁板和铝板,也有研究在阴极附加TiO2等;极板连接方式包括单级连接和双极连接;反应器形状包括垂直反应器、水平反应器、带孔管状反应器等。
电絮凝结合了电化学、化学混凝、气浮3种技术,实现了较短的电解时间内高效去除污染物。
简单的电絮凝反应器包括一片阳极板和一片阴极板,由外接直流电源供给电势,阳极发生氧化反应,同时阴极被还原或沉积一些基本金属。
电絮凝法是一个复杂的物化技术,其核心内容是絮凝剂的生成。
电絮凝法去除污染物主要包括絮体产生、污染物聚集、污染物与水体的分离及去除 3 个步骤(包括气浮和沉淀)。
电絮凝法去除中水中的氨氮和总磷及机理探讨
电絮凝法是一种利用电化学原理和絮凝剂结合去除水中污染物的方法。
电絮凝法广泛
应用于废水处理和中水处理过程中。
本文将探讨电絮凝法在处理中水中氨氮和总磷的效果
和机理。
电絮凝法是一种将电解电极用于絮凝剂生成和沉淀的方法。
在电絮凝过程中,首先是
电解电极的产生高浓度的氢氧根离子(OH-)和金属离子,然后通过氢氧根离子和金属离子与水中污染物结合,形成絮凝体。
随后,絮凝体通过重力或浮力沉降,从而将污染物从水
中去除。
在中水处理过程中,电絮凝法能够有效地去除中水中的氨氮和总磷。
氨氮主要来自于
中水中的废水和生物降解产生的氨,而总磷则主要来自于废水中的磷酸盐。
通过电絮凝法
处理中水,可以将氨氮和总磷的浓度显著降低,使得中水能够达到再利用的要求。
1. 电化学反应:在电解电极上产生的电流会引起气泡的产生和界面电荷的变化。
气
泡的产生能够提供一个固-液界面,有效地增加了絮凝剂和污染物的接触面积。
界面电荷
的变化则能够影响絮凝剂的溶解和生成,从而促进絮凝过程。
3. 污染物的吸附和结合:在电絮凝过程中,絮凝剂能够与水中的氨氮和总磷发生化
学反应。
氨氮主要以阳离子形式存在,在电絮凝过程中,金属离子可以与氨氮形成络合物,从而加快氨氮的去除速度。
总磷主要以阴离子形式存在,金属氢氧根絮凝剂能够与磷酸盐
发生吸附作用,将总磷从水中去除。
通过这些化学反应,电絮凝法能够有效地去除中水中
的氨氮和总磷。
水处理中电凝聚技术的应用电凝聚又称电絮凝,就是在外电感作用下,利用可溶性阳极产生形成大量阳离子,对胶体废水通过凝聚沉淀。
通常选用铁或铝作为阳极材料。
将金属电极(如铝)置于被处理的水中,然后通以直流电,此时金属阳极发生此刻氧化反应产生的铝离子在水中水解、聚合,生成一系列多核水解产物而起凝聚作用,其过程和机理与化学混凝法基本相同。
同时,在电凝聚器中阴极上产生的新生态的氢,其还原能力很强,可与废水中的污染物起代入反应,或生成氢气。
在阳极上也有氧气放出氢气和氧气以微气泡的形式出现,在水处理过程中与悬浮颗粒接触可获得良好的粘附性能,从而提高水处理使用效率。
此外,在电流的作用下,废水中的部分有机物可能分解为低分子有机物,还有可能将直接被氧化为CO,和H,O而不和污泥未被彻底氧化的有机物部分还可产生悬浮固体颗粒被AI(OH)吸附凝聚并在氢气和氧气带动下上浮分开。
总之,电凝聚处理原水原核细胞和废水是多种过程的协同作用,污染物在这些作用下易被除去。
电凝聚处理装置包括位于反应腔调以内内的多个隔开的反应板。
电压施加于所选择的反应板上以在电凝聚腔内产生电场。
相对引导混合物经装置垂直流动的腔,垂直安置板。
使电凝聚处理过程产生的气体到上升液体线的顶部并可排放到外界。
从液体流中沉积出的固体被液体流携带到二次分离。
任何残留固体可作为沉积物经装置底部的排放口消去来除去。
设有泡沫盖以将板的电连接与湿气隔开。
为安全目的,提供贷款泡沫盖以便隔离腔。
装置可制备成大工业模组、便携式单元或适用贫困家庭于家庭的单元。
装置可在压力受控环境下操作,因此消除了仍处当液体流处于受压时用泵的需要。
如需要可通过放置所选择的反应板与电压源电接触来调节反应腔内电场的电压和电流。
输入线电压自身可保持恒定,消除了对独立变压器电阻器的需要。
反应板易于从反应腔移开并可单个或整组更换。
在输送烟气管道中的粉尘荷电凝聚方法属于气体电离放电、大气压等离子体物理及环境工程等技术领域。
电絮凝在水处理中的应用研究
摘要:电絮凝是近年来兴起的一种对环境二次污染较小的环境友好型水处理技术。
因其具有去除污染物范围广、形成的絮体密实,澄清效果好、适用的ph范围广泛的独特优点,在水处理中的越来越受到人们的关注。
本文通过对电絮凝的作用机理,在水处理方面的应用和不足的介绍分析,提出一些改进措施,为其更好的应用于水处理提供一定的理论依据。
关键词:电絮凝;水处理;应用
abstract: electric flocculation is the rise in recent years a second pollution to the environment smaller environment friendly water treatment technology. because of its removal contaminants range, the body form flocculant close-grained, clarify effect is good, the applicable ph range of unique advantages in the water in the processing of more and more attention by people. this article through to the flocculation mechanism of action, and the application in water treatment and inadequate introduction and analysis, this paper puts forward some measures for improving the better used in water treatment to provide certain theoretical basis.
keywords: electric flocculation; water treatment; application
中图分类号:tu74文献标识码:a 文章编号:
近些年,由于我国工农业的快速发展,大量工农业生产废水排入到河流等水体,导致很多水资源受到污染,使得我国水资源面临严峻的考验,对这些污染的水体治理已经刻不容缓。
常用的污废水处理方法可以分为物理、化学、生物三类。
生物处理方法由于存在投资较大、运行周期长、微生物对生长环境要求比较严格、操作管理较复杂等缺点,在使用时受到了一定的限制。
物化法在这些方面来说很有优势,因此在水处理中的应用越来越广泛。
电絮凝是近年来物化法进行水处理中一种高效新型的方法,它是化学和电学的的有机结合,具有占地面积小、不需加化学试剂、二次污染小、操作管理容易的优点,可以对水中的cod、色度、重金属及有毒有害物质进行有效去除。
随着我国电力工业的快速发展,电絮凝技术用作水处理的成本大为降低,其在水处理中的发展前景很广阔。
一、电絮凝的作用机理
电絮凝技术的作用机理是在外接直流电源的作用下,利用铝和铁等可溶性金属作为阳极。
在阳极电解产生大量的al和fe等离子,这些离子经过水解和聚合等作用,生成一系列的多核羟基络合物和氢氧化物,这些物质可以作为絮凝剂起作用,且其絮凝效果比传统的絮凝药剂好。
在发生电解作用的时候,还会产生少量微小气泡,这些气泡的粘附性很好,且其密度和粒径均很小,能将生成的絮体带到水面,起到固液分离的作用。
在发生电解反应的过程中,还会发生电解氧化反应。
即在反应过程中产生诸如cl-和clo-等强氧化
性的物质,它们可以把水中的一些大分子有机物氧化为小分子,进而通过混凝和气浮进行去除。
电絮凝时这些作用同时发生,使电絮凝对很多污染物具有去除作用。
二、电絮凝处理污废水的影响因素
在应用电絮凝工艺处理污废水时,对其处理效果的影响因素比较多,总结起来主要有以下几个方面:(1)处理水质的电导率。
相关研究表明,电导率与电解槽的槽电压成反比例关系,即随着电导率的的升高,电解槽的槽电压降低。
因此,通过控制电导率可以降低电耗,节省工艺的运行成本。
在实际操作中常通过投加氯盐来实现提高电导率的目的。
(2)处理水质的ph值。
相关实验研究表明,用电絮凝处理污废水的最佳ph值为6-8。
(3)电流密度和电解时间。
相关的研究表明,随着电流密度和电解时间的增加,有机物的去除率升高,但是当电流密度和电解时间升到一定值时,有机物的去除率不会发生太大的变化。
(4)极板间距。
在电压恒定的情况下,极板间距在一定的范围内和电流大小成反比,而电流和有机物的去除成正比。
相关研究表明,极板间距为10 mm~20 mm为宜。
针对不同的水质,影响因素的取值可能会出现变化,需要根据实际情况确定最佳工况。
三、电絮凝技术在水处理方面的应用
1、在废水方面的应用
经过近一个世纪的发展,电絮凝技术已经可以应用在废水处理的很多行业。
如电镀生产废水、洗车产生的废水、漂染和纺织生产
废水、造纸厂生产废水、屠宰场废水、食品和饮料厂生产废水、石油化工厂废水、油田废水、制药厂生产废水、矿业废水、垃圾渗滤液废水理、农业废水、石油化工、油漆染料、色素等废水、冷却水塔废水、轮船舱底污水净化、港口集水区净化、木材处理废水、旅游风景区生活污水处理等。
g.ron-morales等人针对食品业生产废水的水质,采用电絮凝/h2o2联用工艺对其进行试验研究,实验结果表明:该工艺对色度的去除率可以达到60%左右;而浊度、cod
和bod5的去除率在90%以上,对大肠菌群的去除率更是达到了99.9%。
而m.asse-lin等人针对船舶舱底污水水质特征,采用电絮凝技术对其进行试验研究,实验结果表明:该技术可以满足破乳除油的要求,含油量的去除率可以达到95%,cods(溶解性化学需氧量)及codt(非溶解性化学需氧量)去除效果均较好,去除率分别可以达到61%和78%,对tss及浊度的去除率非常高,可以达到99%和98%,而总处理成本不倒0.5美元/t。
2、在给水方面的应用
在给水处理和饮用水的深度处理方面,电絮凝技术的应用也很广泛。
如电絮凝技术用于微污染水源水的杀菌处理、饮用水中氟的去除、地下水中铁的去除和二级出水的脱氮除磷处理等。
m.behbahani等人针对饮用水中氟含量超标的情况,采用电絮凝技术对其进行试验研究,实验结果表明:在ph为7,电流密度为16.7 a/cm2,反应时间为25min的条件下,该工艺对水中氟化物的去除率可以达到94.5%。
n.s.kumar等人针对饮用水中砷和硝酸盐含
量超标的情况,采用电絮凝技术对其进行试验研究,实验结果表明:在适宜的反应条件下,水中砷和硝酸盐的去除率分别为75%和84%,去除效果较好。
3、在生活污水方面的应用
电絮凝技术对生活污水中的n 和 p有很好的去除效果。
陈男等人针对实验用生活污水水质特征,采用电絮凝技术对其进行试验研究,实验结果表明:在极板间距为2cm、电流密度为4 ma/cm2,实验时间为10min的条件下,出水的tp降到0.1 mg / l以下,且出水的色度得到了很好的去除。
而杨毅等人针对城镇生活污水水质特征,采用电絮凝技术对其进行试验研究,实验结果表明:在ph
为6.7-9、电流密度为2.5-6 ma/cm2、实验时间为30min的条件下,出水的cod和ss 的去除率可以到达70%以上,且出水的色度得到了很好的去除。
四、电絮凝技术存在问题及改进的措施
1、电絮凝技术存在问题
电絮凝虽然具有占地面积小、不需加化学试剂、二次污染小、操作管理容易等优点,但是由于其被大家广泛熟知的时间比较短,研究还不完善,使用中还存在一些缺点:(1)电极在反应中被消耗,需要定期的进行更换;(2)运行中耗电量大,运行成本较高;(3)反应需要较高的电导率保证。
2、工艺的改进措施
针对电絮凝技术中存在的不足,我们需要从以下几个方面进行
改进研究:(1)电源的改进。
直流电源为外接电源时,电絮凝长时间使用会造电极钝化,进而使能耗变高。
在以后的研究中,可以尝试使用脉冲电源来代替直流电源。
(2)电极材料的改进。
al和fe 作为电极材料,其抗腐蚀性较差,使用寿命较短。
在以后研究中要研制使用寿命长且价格便宜的电极材料(3)对电化学、气浮、混凝三者的相互作用进行研究,寻找适合不同水质的三者最佳的运行参数。
五、结论
电絮凝是一种环境友好型水处理技术。
具有占地面积小、去除污染物范围广、不需加化学试剂、形成的絮体密实,澄清效果好、适用的ph范围广、二次污染小、操作管理容易的优点。
但是还存在电极在反应中被消耗,需要定期的进行更换;运行中耗电量大,运行成本较高;反应需要较高的电导率保证等缺点。
需要在以后的实验中,从电源、电极材料的改进及电化学、气浮、混凝三者的相互作用等方面进行进一步的研究。
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简介:陈奕希(1980.9.20),男,广东潮阳人,职称:工程师,
学历:本科,主要从事工作:环境工程设计。