电絮凝处理方法简介

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【摘要】电絮凝是近年来才发展的一种技术，目前已广泛应用于污废水处理中。本文介绍了其处理的基本原理，并就其在水处理过程中的影响因素和优缺点进行了探讨。

【关键词】电絮凝，废水处理

中图分类号： X703 文献标识码： A 文章编号：

一、电絮凝处理废水的原理：

电絮凝又称电气浮，是一种运用电解和电混凝原理除去废水中有毒有害物质的方法。它主要是使用可溶性金属铁或金属铝作电极进行电解，一方面可溶性金属电极在阳极上产生出的金属离子与水溶液离解产生的OH－结合生成氢氧化物胶体，能和水中有机和无机杂质发生絮凝作用，以去除废水中的悬浮物。另一方面，在阴极，通过电解水产生的氢气，会以微小气泡形式逸出，可以携带废水中的絮状物和油类物质，一起上浮，产生气浮作用，达到分离和净化的效果。同时，在电凝过程中，阳极表面会产生大量中间产物，如原子态氧，羟自由基、可以氧化水中的有机物，去除水中的CODcr，同时使难降解的大分子有机污染物发生断链反应，生成易降解的小分子有机物，提高废水的生化性，而阴极表面在电凝过程中会产生原子态氢，具有很强的还原能力，可将显色的成分还原成无色物质，从而去除废水中的色度。电极反应方程式如下：

阳极：

4Fe(s)―― 4Fe2＋(aq)+8e一

或Al(s)— —Al3＋ (aq)+3e一

4Fe2＋ (aq)+10H2O(1)+O2(g)— —4Fe(OH)3(S)+8H＋

8OH一一8e一——4H2O+4[O]2[O]=02（石墨――石墨电极）

阴极：

8H＋ +8e一一4H2(g)

总电极反应：

4Fe(s)+10H2O(1)+O2(g)— —4Fe(OH)3(s)+4H2(g)

或6H2O+2A1——2A1(OH)3(s)+3H2

电絮凝具有较好的凝聚效果．在常规的水处理系统中，一般靠投加混凝剂和助凝剂，来形成比较大的矾花，以达到去除废水中的悬浮物和有机物．常用的铁系或铝系混凝剂一般为固态，为保证加药连续运行，一般需设置化药池和储药池，调制成一定比例后再通过计量装置投加，运行和管理比较复杂．而采用电絮凝处理技术，可以通过改变电流和电压来控制氢氧化物生成的量，省去了常规的配药、加药等一系列设备，运行和管理方便。

二、影响电絮凝处理效果的因素

影响电絮凝处理效果的因素主要有：NaCl投加量、电流密度、PH值、电压、反应时间、极板间距、废水浓度等。

1．NaCl投加量：

通过向电凝槽投加NaCl，可以有效增加水的导电性，来使电压降低，电流增加，减少耗电量，以达到降低能耗的目标。电絮凝过程中会发生如下的反应:

阳极:

Al――Al3 + + 3e (ε= - 1. 66V)

Al3 + + 6H2O――[Al (H2O) 6 ]3 +

Cl - + 2OH- ――ClO- + H2O + 2e

2Cl - ――Cl2 + 2e

阴极:

2H2O + 2e――H2 + 2OH-

Al3 + + 3OH- ――Al(HO)3

溶液中的氯离子 很容易变形和极化，当它粘附在极板氧化膜层表面时，会产生较强的电场，其足以使Al3 +拉出氧化膜层从而进入到液相中，Cl - 会向氧化膜层内部渗透,破坏氧化膜层，防止极板发生钝化，同时，电凝反应中产生的次氯酸盐和氯气都是强氧化剂，能将废水中的大分子有机物氧化成分子量较小的有机物和无机物。而且电凝过程中产生的铝络合离子和氢氧化铝等多核络合物有很高的吸附功能。他们具有很强的吸附絮凝能力，通过吸附絮凝气浮而去除废水中的有机物和悬浮物能。

有实验表明，NaCl投加量以1.2g/l为宜，实际工程中，可通过实验确定NaCl的投加量。

2．电流密度：

在电流密度小于40A/m2时，通过增大电流密度可以提高电絮凝反应中Fe3+（或Al3+）析出量，从而提高电絮凝效果，以增大COD的去除率，但是高电流密度意味着高能耗，而且在40A/m2 以后，COD的去除率变化趋于平缓，再提高电流密度，对COD去除率的影响不大。有实验表明，电流密度增大到一定程度时，极板容易钝化，反而降低油和COD的去除率[3]。

实验建议电流密度控制在40－60A/m2为宜。

3．PH值：

有实验表明，在酸性条件下，电絮凝的处理效果整体上要好于碱性条件下处理效果。在酸性范围内，浊度的去除率会随着pH增加而增加，同时处理后的废水pH会增加1左右，但pH值在7以后浊度去除率则会随着 pH值的升高而降低[1]。

可以认为，酸性过强，废水中H＋浓度高，可以增加电流密度，同时增加H2析出量从而提高气浮效果，但H＋过高减少了OH－的析出量，降低了混凝效果。

根据实验PH一般控制在6左右为宜。

4．电压：

有实验表明[6]，电凝电压增大，浊度和COD的去除率也随之增大。浊度去除率随电压变化的趋势更明显，但当电压达到一定数值时，再继续增加电压，浊度去除率有所增加，但变化趋势较平缓。

5．反应时间：

有实验表明，反应时间控制在30min左右，出水效果较好，再增加停留时间，处理效果增加不大，可以认为去除效果已经达到饱和。实际工程中，可根据废水浓度和需要达到的处理效果进行调节，一般控制在30-40min为宜。

6．板间距

有实验表明，随着板间距减小，有利于产生大量气泡，处理效果越好，但板间距过小，电絮凝产生的浮渣容易堵塞在极板间从而遭成短路而损坏设备。实验建议间距取8-10mm为宜[2]。

7．废水浓度

有实验表明（含油乳化液电絮凝的处理），当溶液中浊度在增加时，电凝后出水中的浊度也在不断的增加，但是其去除率并不是一个简单的递减的过程，而是随着溶液中浓度的增大先变大后变小。当溶液中浊度达到一定值时，浊度去除率达到最大值，再增加溶液中的浊度，其去除率也逐渐下降，说明电凝聚不宜处理高浓度的含油废水[1]。

三、电絮凝处理方法的优缺点：

1、电絮凝处理技术具有以下优点：

(1)设备简单，使用方便；(2) 无需使用化学试剂，不会产生二次污染且产泥量小；(3)通过电场的定向作用，能促进絮体凝聚，易于沉淀、过滤去除 ；(4)通过产生的氧化剂氧化作用，能处理难降解废水，提高废水的生化性；(5)容易实现自动控制，运行和维护比较简单。

2、但电絮凝用于废水处理的潜能尚未完全挖掘出来。其主要原因在于该项技术还存在若干缺点：(1)阳极易被消耗，需要定期更换；(2)耗电量较大，而许多地方的电费较高；(3)极板容易钝化，会使电絮凝装置处理效率下降；(4)溶液要保持一定的电导率，过高过低都会影响处理效果。

四、结论

电凝聚处理过程中包含了电絮凝、电气浮、氧化－还原三种处理功能，使得该处理工艺能同时去除废水中的有机物、悬浮物、细菌、色度和有毒重金属等物质。与化学絮凝方法相比，由于阳极可以产生大量的氢氧化物胶体，不须要额外添加化学药剂，因而不会产生SO42+、Cl-的大量聚集；与生物处理方法相比，电絮凝启动时间快，不需要培养微生物，只需要电子来实施水处理。因此电絮凝技术具有很多传统水处理工艺所没有的优势，随着电絮凝技术的进—步完善，特别是其电耗进一步降低，极板钝化问题的解决，它在废水处理领域中的应用必将越来越广泛。

参考文献：

1、曹占平 马建国电凝聚法处理含油乳化液废水的试验研究 天津城市建设学学报 第11卷 第2期 2005年6月

2、费庆志许芝张耀斌机械加工乳化液净化再生治理工艺参数的研究大连铁道学院学报200425(2) 91～95

3、刘鹏姜凤玖贺红霞废乳化液的电絮凝与化学混凝处理比较石油机械2004年 第32卷 第6期

4、余志范跃华水处理电絮凝技术的应用与发展浙江化工2006年 第37卷 第3期

5、吴克明 潘留明 石瑛 曹建保董蓓冷轧乳化废水的电凝聚处理工业安全与环保2005年 第31卷 第6期

6、胡文云郑娟丽电凝聚气浮法处理轧钢厂含油废水的研究工业安全与环保2006年第32卷第2期