电絮凝在水处理中的应用研究

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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。

参考文献

1、常青.水处理絮凝学[M]. 北京:化学工业出版社，2003， 4:206.

2、杨毅，刘立忠，金奇庭． 电凝聚和电气浮技术处理城镇生活污水的试验研究［J］． 西安建筑科技大学学报: 自然科学版，2008，40( 3) : 424 － 428．

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