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高壓脈沖電絮凝技術在廢水處理中的應用
技術原理

電化學數字高壓脈沖調頻電凝機處理原理。電化學數字高壓脈沖調頻電凝機處理污水過程產生五種作用:電解氧化、電解還原、電絮凝、電氣浮和電Fenton反應。

(1)電解氧化

電解中的氧化作用分為直接氧化和間接氧化。

直接氧化,即污染物直接在陽極失去電子而發生氧化,如含氰廢水在反應器中陽極發生電解氧化反應,首先是氰離子被氧化成氰酸根離子,然后水解生成氨和碳酸根離子,同時氰酸根離子繼續電解,被氧化為二氧化碳和氮氣。反應如下:

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

CNO-+2H2O → NH4++ CO32-(破氰反應)
間接氧化,是利用某些陽極反應產物(如C,OCl,O2,H2O2)等間接地破壞污染物。如除酚:氯離子在陽極放電生成分子氯,然后水解生成次氯酸,再利用電極過程二次反應生成的氯和次氯酸的氧化力將酚分解脫除。

 

(2)電解還原反應

陰極在適當的電極和外加電壓作用下,當條件(平均電流、頻率)恰當時,通過陰極的直接還原作用降解有機物的過程。如還原脫鹵。水在陰極表面放電生成吸附態氫原子與吸附在陰極表面的鹵代烴分子發生取代反應,使其脫鹵。此技術意義在于減小有機物毒性,提高可生化性,有利于進一步生化處理。

間接還原,陰極在適當的電極和外加電壓作用下,電解出氫,在高壓電場的作用下,會在水中形成游離氫,游離氫是最強的還原劑。間接還原反應可以把直接還原反應剩下來的金屬離子還原成金屬單質,進一步除去污染物,提高處理效益。鐵極板上電解出的亞鐵離子,對六價鉻也具有很好的還原作用。

陽極反應:

Fe2+是強還原劑,在酸性條件下將廢水中六價鉻還原為Cr3+。

反應如下:

Fe → Fe2++2e

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

CrO42-+3Fe2++8H+  → Cr3++3Fe3++4H2O

陰極反應:

H+直接還原六價鉻。

CrO42-+6e+14H+ → 2Cr3++7H2O

CrO42-+3e+8H+ → Cr3++4H2O
 

(3)電絮凝

可溶性陽極例如鐵、鋁等陽極,在電源作用下,陽極失去電子后,形成金屬陽離子Fe2+、Al3+,與溶液中的OH-成金屬氫氧化物膠體絮凝劑,吸附能力極強,將廢水中的污染物質吸附共沉而去除。
 

(4)電氣浮

電解氣浮是對廢水進行電解當電壓達到水的分解電壓時,在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣。(2H2O → O2 +4H++4e   2H2O+2e → H2+2OH-)氣泡小,分散度高,作為載體粘附水中的懸浮物而上浮,容易將污染物質去除。電氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物,也可以去除親水性污染物。電解產生的氣泡粒徑很小,氫氣泡約為10~30μm,氧氣泡約為20~60μm;而加壓溶氣氣浮時產生的氣泡粒徑為100~150μm,機械攪拌時產生的氣泡直徑為800~1000μm。由此可見,電解產生的氣泡捕獲雜質微粒的能力比后兩者為高,出水水質自然較好。此外電解產生的氣泡,在20℃的平均密度為0.5g/L;而一般空氣泡得平均密度為1.2 g/L??梢?,前者的浮載能力比后者大一倍多。
 

(5)電Fenton反應

極板采用特殊的碳合金,使陰極產生更多的雙氧水,在酸性條件下與陽極析出的亞鐵離子發生Fenton反應,生成強氧化性的自由羥基,無選擇的氧化污染物。電Fenton反應如下所示:

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

•OH+RH(有機物)  → R+H2O (降COD反應)

Fe3++e → Fe2+(可逆反應)

電Fenton方法相對于傳統化學Fenton的優勢:H2O2可以電解產生,省去了添加H2O2的麻煩,同時避免了H2O2儲存與運輸中潛在的危險性。亞鐵離子可由陽極產生,由陰極再生,無需額外添加鐵鹽。

技術特點

(1)設備容量大,占地面積小,只占一般生化處理的約五十分之一。

(2)設備穩定性高,操作簡單、方便、自動化程度高,維護容易。

(3)經濟的性能,運行費用低,能耗約為傳統電解法的十分之一,每噸水耗電量約為0.2度---3度。

(4)相比較傳統電解法,解決了極板鈍化,能耗高等問題。

(5)可承受PH值范圍廣,從而使對PH的調節最小化。

(6)連續處理廢水速度快,時間短。

(7)具備強氧化--自產氧化劑;強還原--自產還原劑;絮凝--自產絮凝劑;氣浮--自產氣浮超細氣泡以及滅菌、脫色與脫臭七大功能于一機。

(8)淤泥下沉、上浮、淤泥量最小化,無需工人清洗。

(9)出水的濃度遠遠低于大多數化學處理,處理效果可靠一致。

(10)適應廢水的較大變化,并能處理多重污染物。

(11)先進的技術,比同類進口設備廢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,解決污水不可生化性。且作為預處理工藝出水水質穩定,無需配水節省資源,使生化系統負荷大幅度減少。
設備說明

裝置內設置溶性(Fe/Fe板式電極)及不溶性(Ti/DSA網式電極)兩種電極。池體為碳鋼防腐材質,表面負荷取5-10m3/m2·h,池內設刮渣機,水力停留時間為15-30min,電氣浮電極進行電氣浮產生的微氣泡直徑范圍10-15μm,電絮凝電極采取平行布置,相鄰電極板間為陰、陽極關系,間隔的電極板相互連接后與直流電源的陰、陽極通過導線連接,電極板與水流同向布置 。

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