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高压脉冲电絮凝技术在废水处理中的应用
技术原理

电化学数字高压脉冲调频电凝机处理原理。电化学数字高压脉冲调频电凝机处理污水过程产生五种作用:电解氧化、电解还原、电絮凝、电气浮和电Fenton反应。

(1)电解氧化

电解中的氧化作用分为直接氧化和间接氧化。

直接氧化,即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化,如含氰废水在反应器中阳极发生电解氧化反应,首先是氰离子被氧化成氰酸根离子,然后水解生成氨和碳酸根离子,同时氰酸根离子继续电解,被氧化为二氧化碳和氮气。反应如下:

CN++2OH--2e → CNO-+H2O    2CNO-+4OH--6e → 2CO2↑+N2↑+2H2O

CNO-+2H2O → NH4++ CO32-(破氰反应)
间接氧化,是利用某些阳极反应产物(如C,OCl,O2,H2O2)等间接地破坏污染物。如除酚:氯离子在阳极放电生成分子氯,然后水解生成次氯酸,再利用电极过程二次反应生成的氯和次氯酸的氧化力将酚分解脱除。

 

(2)电解还原反应

阴极在适当的电极和外加电压作用下,当条件(平均电流、频率)恰当时,通过阴极的直接还原作用降解有机物的过程。如还原脱卤。水在阴极表面放电生成吸附态氢原子与吸附在阴极表面的卤代烃分子发生取代反应,使其脱卤。此技术意义在于减小有机物毒性,提高可生化性,有利于进一步生化处理。

间接还原,阴极在适当的电极和外加电压作用下,电解出氢,在高压电场的作用下,会在水中形成游离氢,游离氢是最强的还原剂。间接还原反应可以把直接还原反应剩下来的金属离子还原成金属单质,进一步除去污染物,提高处理效益。铁极板上电解出的亚铁离子,对六价铬也具有很好的还原作用。

阳极反应:

Fe2+是强还原剂,在酸性条件下将废水中六价铬还原为Cr3+。

反应如下:

Fe → Fe2++2e

Cr2O72-+6Fe2++14H+  →  2Cr3++6Fe3++7H2O

CrO42-+3Fe2++8H+  → Cr3++3Fe3++4H2O

阴极反应:

H+直接还原六价铬。

CrO42-+6e+14H+ → 2Cr3++7H2O

CrO42-+3e+8H+ → Cr3++4H2O
 

(3)电絮凝

可溶性阳极例如铁、铝等阳极,在电源作用下,阳极失去电子后,形成金属阳离子Fe2+、Al3+,与溶液中的OH-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。
 

(4)电气浮

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。(2H2O → O2 +4H++4e   2H2O+2e → H2+2OH-)气泡小,分散度高,作为载体粘附水中的悬浮物而上浮,容易将污染物质去除。电气浮既可以去除废水中的疏水性污染物,也可以去除亲水性污染物。电解产生的气泡粒径很小,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粒径为100~150μm,机械搅拌时产生的气泡直径为800~1000μm。由此可见,电解产生的气泡捕获杂质微粒的能力比后两者为高,出水水质自然较好。此外电解产生的气泡,在20℃的平均密度为0.5g/L;而一般空气泡得平均密度为1.2 g/L。可见,前者的浮载能力比后者大一倍多。
 

(5)电Fenton反应

极板采用特殊的碳合金,使阴极产生更多的双氧水,在酸性条件下与阳极析出的亚铁离子发生Fenton反应,生成强氧化性的自由羟基,无选择的氧化污染物。电Fenton反应如下所示:

O2+2H++2e → H2O2     Fe2++H2O2+H+ → Fe3++H2O+•OH

•OH+RH(有机物)  → R+H2O (降COD反应)

Fe3++e → Fe2+(可逆反应)

电Fenton方法相对于传统化学Fenton的优势:H2O2可以电解产生,省去了添加H2O2的麻烦,同时避免了H2O2储存与运输中潜在的危险性。亚铁离子可由阳极产生,由阴极再生,无需额外添加铁盐。

技术特点

(1)设备容量大,占地面积小,只占一般生化处理的约五十分之一。

(2)设备稳定性高,操作简单、方便、自动化程度高,维护容易。

(3)经济的性能,运行费用低,能耗约为传统电解法的十分之一,每吨水耗电量约为0.2度---3度。

(4)相比较传统电解法,解决了极板钝化,能耗高等问题。

(5)可承受PH值范围广,从而使对PH的调节最小化。

(6)连续处理废水速度快,时间短。

(7)具备强氧化--自产氧化剂;强还原--自产还原剂;絮凝--自产絮凝剂;气浮--自产气浮超细气泡以及灭菌、脱色与脱臭七大功能于一机。

(8)淤泥下沉、上浮、淤泥量最小化,无需工人清洗。

(9)出水的浓度远远低于大多数化学处理,处理效果可靠一致。

(10)适应废水的较大变化,并能处理多重污染物。

(11)先进的技术,比同类进口设备废水效果提高百分之五到百分之十,能耗降低百分之十。

(12)增加BC比,解决污水不可生化性。且作为预处理工艺出水水质稳定,无需配水节省资源,使生化系统负荷大幅度减少。
设备说明

装置内设置溶性(Fe/Fe板式电极)及不溶性(Ti/DSA网式电极)两种电极。池体为碳钢防腐材质,表面负荷取5-10m3/m2·h,池内设刮渣机,水力停留时间为15-30min,电气浮电极进行电气浮产生的微气泡直径范围10-15μm,电絮凝电极采取平行布置,相邻电极板间为阴、阳极关系,间隔的电极板相互连接后与直流电源的阴、阳极通过导线连接,电极板与水流同向布置 。