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污水处理技术  
电化学方法在治理废水中的应用
作者:山东光博环保公司污水处理工程公司   上传时间:2014年2月18日   浏览次数:1579次

电化学该方法治理污水或废水,具有无需添加氧化剂,絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积小,操作简单灵活,排污量小,不仅可以处理无机污染物,也可以处理有机污染物,特别是一些无法用生物降解的有毒有机物可用电化学方法处理,用电还原法处理一些重金属午睡时还可回收废水时还可回收废水中的金属等优点。但电化学方法存在能耗大,成本高及电解时吸氢,吸氧或吸氯气不安全的缺点。随着电力工业的发展,特别是近代大力发展水力发电和核电,电能成本降低,为电化学在治理废水方面的应用开辟里很好的前景。

    用于废水处理的电化学方法有电解法(氧化或还原),电气俘法,电凝聚法和电渗析法等。电化学方法已用于电镀废水,化工废水,染料废水,造纸废水,皮革废水,生化废水和制药废水等废水治理。以及用于水处理剂的电化学合成。

内电解法处理废水

一、内电解法也称还原电解池或腐蚀电解池,通常是以颗粒炭,煤渣或其他导电惰性物质为阴极,铁为阳极,废水中导电电解质起导电作用构成原电池.

阳极反应为Fe → Fe2+  + 2e-

阴极反应为2H+  + 2 e- → H2

酸性条件下O2+2H2O+4 e-→ 4OH-

碱性或中性条件下Fe2++  2H2O  +  → 2H+  Fe(OH)2

电解质中反应为H++Fe(OH)2+1/2O2 → Fe(OH)3

Fe具有较强的还原作用,可使废水中的某些氧化性组份还原,同时Fe(OH)3Fe(OH)2还具有絮凝和吸附作用。原电池的某些位电流也可直接氧化还原作用,还能刺激水中微生物的代谢作用,促进微生物处理废水。已用此法处理含油有厨房废水,煤气洗涤废水和染料废水等。

该法优点是以废治废,不消耗能源,能去除多重污染剂成分和脱色,还能提高难降解物的可生化性。其缺点是反应速率慢,处理废水少,反应柱易堵塞,对高浓度废水处理比较困难,其反应操作弹性差。如内电解法处理印染废水和内电解法处理含油废水内电解法处理含油废水厨房污水的成分极为复杂,含有各种有机物,动物油,蛋白质,淀粉,糖,纤维素,无机盐,表面活性剂等。对这类污水大多采用生化处理,采用腐蚀电池处理厨房废水可用过滤床装置和絮凝床等两类。本法是在反应器出水进入沉淀池中加入少量混凝剂使水质澄清。

厨房污水含油量在(30200)×10-6范围,处理后水中的含油量降至(012)×10-6油脱出率达96%,进水COD(200600)×10 -6出水COD60200)×10 -6。去除率平均72.5%,BOD进水为500×10-6,出水约40×10 -6,去除率90处理污水药剂费0.1/t

二、电解凝聚法处理废水

该法采用可溶性阳极如Fe,Al等金属板,再外加直流电压的作用下,金属阳极氧化溶解,生成金属离子 Fe2+ Fe 3+AI3+ ,这些离子在水中OH-作用生成 Fe(OH)2Fe(OH)3AI(OH)3氢氧化物沉淀,最后这些沉淀物吸附,絮凝废水中的污染物。在废水中有有机酸,则能生成铁,铝等的有机酸化合物,同样能起絮凝作用。

阳极产生原子养,阴极产生原子氢,还能起氧化还原作用,气体能起到气浮作用。在传统的平版电极凝聚法基础上,有发展里脉冲电凝聚和交流电凝聚。在反应器电极发展方面发展了活性炭纤维(ACF)铁复合电极,笼式点击,堆积床电极,旋转电机。电机的机型有单极性,复极性。传统的点凝聚法处理染料废水电流效率为70%左右。使用脉冲电源时,电极上的反应时断时续,有利扩散,降低过单位,从而降低能耗和铁耗,如铁耗可降低一半。交流电凝聚是两级都为可溶性铁,铝电极,当交流电通过时两极均可溶解,从两极产生金属阳离子,两极极性经常变化,可起到防止电极钝化作用。使用活性炭纤维—铁复合电极时,活性炭纤维对废水中的有机物有富集作用,使其容易与Fe(OH)2Fe(OH)3 AI(OH)3发生絮凝作用。用该法直接处理染料废水及较高浓度印染废水,脱色率达95%~100%,COD去除率为40%~80

1电解絮凝法处理印染废水  用ACFFE复合电极对印染废水进行凝聚实验,电压15V,PH=6.0,电解时间60min,去除率达60%—80%;电解时间为90minCOD去除率达80%以上。

2电解絮凝法处理织布废水  

3、电解絮凝法处理造纸废水

 造纸黑液中含有一定量的木质素,而木质素中含有苯丙烷单元的立体生物高聚物,有用的低分子量的芳香族化合物,如芳香醛和丁香醛。其氧化降解方法有氧化氨解,高温碱性空气氧化降解,电化学氧化降解,酶降解等。

4电解絮凝法处理有机废水

 电解絮凝法实验用石墨做阴极,阳极分别用不锈钢,旅伴和铁板实验,发现用铝电极效果好,槽电压为10V,电流密度12.5/Am2 ,电解12 h.原水COD2458mg/L ,BOD5355.80mg/ L ,TP 7078mg/ L , TN  37.59mg/L,  悬浮物670 mg/ L  ,色度160,电凝聚后,悬浮物去除率100%,COD去除率94.62%,BOD5去除率90.83%,tp去除率为100%,TN去除率为77.76%,色度去除率为100%,表明有明显的处理效果,具有设备简单,操作容易,处理费用很低等优点。

三、电解气浮法处理废水

电解气浮工艺是一种运用电化学方法去除固态微粒,油污的废水处理单元操作方法。其上浮原理是通过电解水产生氢气,氧气和氯气(有氯离子时)携带废水中的胶体微粒,油污共同上浮,达到分离进化的目的。与常用的加压溶气气浮发相比,其具有以下特点。

1电解产生的气泡微小约815 um,与废水中杂质的接触面积大,气泡与絮粒的吸附能力强。通过调节电流,电极材料,PH值和温度可以改变产气量及气泡大小以满足各种需要。

2阳极过程中阳极会有中间产物,它们对有机物有一定的氧化作用。有氯离子存在时阳极产生氯气有氧化作用,氯气分解产生次氯酸根也有氧化作用,因此对水体中的有机物有降解作用。

3工艺装置紧凑,站的面积少。

电解气浮法通常用不不溶性电极,常用电极有不锈钢,石墨,二氧化铅,金属氧化物钛基电极等。通常将电解池安装在水处理池底部,水缓缓流过电解池,气泡鱼悬浮物接触后吸附,达到分离目的。电解气浮阳极析氧气,有氯离子存在时析出氯气,阴极析氢,其超电压服从他菲尔经验公式,即η=α+βī 。选择中低超电势材料做电极,可以提高析氢速度,降低电能消耗。

电解析气的过程包括气泡的形成,长大和气抛脱离三个阶段。电解气泡的生成,本质上属于新向的生成,由于电极表面的微观不均匀性,并涉及气体的溶解,过饱和,扩散等,成粒过程十分复杂。气泡长大过程,包括电极表面笑气泡聚并,以中等气泡为中心兼并周围小气泡以及打起泡的滑移聚并。气泡的脱离发生在上升力大于附着力,气泡脱离的临界尺寸与电解工业条件,电极表面状态有关。电解气浮工业设备:气浮槽有平流式和竖流式或回流式和翻滚式。

四、电化学氧化法处理废水

1、直接氧化法处理废水  

已用此法直接降解无机污染物(如含CN-废水、含NH4+和含硫沸水等),对有机物氧化降解(如降解染料、酚)以及造纸、皮革垃圾填埋场渗析液等各种废水。含氰废水主要来自化工、制药、焦化、冶炼、电镀等行业,处理方法很多,如化学法、电解氧化法、活性炭法、离子交换法等。       

2、 间接氧化法处理污水  

    间接氧化法实在阳极反应过程中,先生成具有较强氧化性质的化学活性物质,在利用这些物质对难降解物质径行分解,氯气、次氯酸跟等均可作为有机物的氧化中介,其还原电势越弱,氧化中介效果越好。间接氧化已经在苯、苯酚、油和氯化物的氧化过程中得到验证。由硝基氯苯生产队硝基酚的废水,进沉淀、萃取分离后,酚的质量浓度仍有数百毫克美升 ,并含有大量的氯化钠,可用电解法生产氯与次氯酸跟氧化废水中的有机物,氧化侯尾液中仍含有次氯酸跟,再与原水混合作进一步氧化,脱酚率达99%。

五、电还原法处理废水

电换元法可用于铬离子去除、重金属回收、氯代烃还原脱氯、铜请络合物电镀废液治理。   

六、电渗析法处理废水

电渗析技术作为一种特殊的电解技术,早已在氯碱工业和水处理中应用。电渗析的原理是在直流电场下,溶液中的正负离子分别向不同方向迁移,正离子向负极迁移,负离子向正极迁移。若在溶液中间安装离子交换膜,由于阳离子只允许正极通过,而阴离子交换膜,只允许负离子通过,因此可以限制不同区域溶液中离子的迁移,最终达到分离、浓缩、提纯、回收离子或淡化水的目的。电渗析技术主要用来淡化苦咸水和海水、处理酸性废水、处理赤泥碱性废水、处理硫酸钠废水、处理造纸黑液。

七、水处理药剂的电化学合成    

1、高效聚合氯化铝的电化学合成

 聚合氯化铝是应用比较广泛的一种水处理剂,主要用于废水的絮凝混凝。其有效的絮凝作用来源于AI13,它是铝离子水解—聚合—沉淀过程的中间产物。目前工业化生产聚合氯化铝的方法有化学酸溶法、中和法、电渗析法和热分解发等。

2、电解海水生成氯气和次氯酸钠用于杀灭生物和细菌

3、电化学合成过氧化氢

过氧化氢是常用的无二次污染而有效的灭菌、消毒、水处理氧化剂。通常用化学法制备,也可用电化学方法制备。

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