高壓脈沖電絮凝技術(shù)原理及設(shè)備簡介

 

（關(guān)鍵詞：沃杰森環(huán)保、高壓脈沖電絮凝（HVPEC）、電催化、電化學(xué)）

 

 

概述：高壓脈沖電絮凝（ HighHigh Voltage Pulsed

 

Electrocoagulation，HVPEC）技術(shù)采用電化學(xué)原理

 

以鋁、鐵等合金金屬作為主電極，借助外加脈沖高電壓作用產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，以犧牲陽極金屬電極產(chǎn)生金屬陽離子絮凝劑，通過凝聚、浮除、還原和氧化分解將污染物從水體中分離，達到凈化水體的一種技術(shù)。

高壓脈沖電絮凝技術(shù)，由廣東沃杰森環(huán)保科技股份有限公司特邀美國科學(xué)家Dictrich博士及臺灣具有二十余年實際工程經(jīng)驗的技術(shù)人員，通過對電絮凝技術(shù)設(shè)備和處理工藝進行關(guān)鍵性的改進，終于擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)---新一代高壓脈沖電絮凝（EC）水處理技術(shù)，是目前環(huán)保的一種新型技術(shù)。

多年的研發(fā)與應(yīng)用實踐，已實現(xiàn)了系列化的成套設(shè)備生產(chǎn)和安裝調(diào)試，穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品質(zhì)量和***化的工程處理技術(shù)服務(wù)。可針對不同的廢水條件及客戶的需求制定出合理的解決方案，實現(xiàn)***佳的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。形成了以高壓脈沖電絮凝（EC）水處理專有技術(shù)及系列化設(shè)備為基礎(chǔ)，結(jié)合成熟的生物處理技術(shù)、膜技術(shù)組合的水處理工藝創(chuàng)新。已成功完成了多項廢水處理和中水回用工程項目，其中主要有***廢水（電鍍、線路板、氧化鋁、冶金、表面處理）；難降解工業(yè)廢水（染料、印染、化工、造紙、制藥、煤化工）；復(fù)雜性有機廢水（油田、機加、酸化油、高濃度難降解、餐廚垃圾滲濾液、生活垃圾滲濾液）等，為工業(yè)水處理和回用提供了更環(huán)保、更有效、更經(jīng)濟的解決方案，得到了廣大用戶的一致好評。

     高壓脈沖電凝設(shè)備是當(dāng)今世界***新一代電化學(xué)水處理設(shè)備。該技術(shù)突破傳統(tǒng)低電壓高電流之電解法，反其道而行之采用高電壓低電流(高壓脈沖電絮凝法--HVES）的電解法。利用電化學(xué)原理，借助外加高電壓作用產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，在特定的反應(yīng)槽中，對廢水中的有機或無機污染物質(zhì)進行氧化及還原反應(yīng)，進而凝聚、浮除，將污染物從水體中分離，可以有效地去除廢水中的 Cr6+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+ 等***，CN、油脂、磷酸鹽以及COD、SS與色度等各種***污染物。

 

技術(shù)原理

 

高壓脈沖電絮凝主要將電化學(xué)的四項主要功能：電解氧化、電解還原、電解絮凝、電解氣

 

浮集于一體對水中的污染物進行***的分解和分離，三大輔助功能：滅菌、脫色、除臭。

 

 

一、具體原理圖如下：

 

 

 

 

 

二、設(shè)備功能（七大功能）

㈠強氧化—自產(chǎn)氧化劑；

㈡強還原—自產(chǎn)還原劑；

㈢絮凝—自產(chǎn)絮凝劑；

㈣氣浮—自產(chǎn)H2、O2氣浮超細氣泡；

㈤滅菌；

㈥脫色；

㈦脫臭。

 

 

(1)電解氧化

 

電解過程中的氧化作用可以分為兩類。一類是直接氧化，即污染物直接在陽極失去電子而

 

發(fā)生氧化作用；另一類是間接氧化 ，利用溶液中的電極電勢較低的陰離子，例如 OH-、Cl-  在

 

陽極失去電子生成新的較強的氧化劑的活性物質(zhì)如[O]、[OH]、Cl2  等 。利用這些活性物質(zhì)氧

 

化分解水中的 BOD5、COD、NH3-N 等。
Fe - 2e- ¾® Fe2+	Al - 3e- ¾® Al3+	（直接氧化）
2Cl- - 2e- ¾®Cl2  ­	Cl2 + H2O ¾¾® HClO + HCl
H2O - e- ¾®·OH + H+	O2 - e- ¾® O3	（間接氧化）
·OH,H+	­ +H2O （有機物氧化）
CX HyOz  ¾¾¾®CO2

 

 

(2)電解還原

 

電解過程中的還原作用可以分為兩類。一類是直接還原，即污染物直接在陰極得到電子而

 

發(fā)生還原作用。另一類是間接還原，污染物中的陽離子首先在陰極得到電子，使得電解質(zhì)中高

 

價金屬陽離子在陰極得到電子直接被還原為***陽離子或金屬沉淀。

 

Cu 2+ + 2e- ¾®Cu Cr 6+ + 3e- ¾®Cr3+ （直接還原）

 

Ag+ + e- ¾® Ag

 

3Fe2+ + Cr 6+ ¾®3Fe3+ + Cr3+ （間接還原）

 

(3) 電解絮凝

 

可溶性陽極如鐵、鋁等 ，通以高壓脈沖直流電后，陽極失去電子，形成金屬陽離子 Fe2+、

 

Al3+，與溶液中的 OH-結(jié)合生成高活性的絮凝基團，其吸附能力極強，絮凝效果優(yōu)于普通絮凝劑，

 

利用其吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃等作用，可將廢水中的污染物質(zhì)吸附共沉而將其去除。

 

Fe2+ + 2OH - ¾® Fe(OH)2  ¯

 

Al3+ + 3OH- ¾®Al(OH)3 ¯

 

(4)電解氣浮

 

電解氣浮是對廢水進行電解，水分子電離產(chǎn)生 H+和 OH-，在電場驅(qū)動下定向遷移，并在陰

 

極板和陽極板表面分別析出氫氣和氧氣。新生成的氣泡直徑非常微小，氫氣泡約為 10～30μm，

 

氧氣泡約為 20～60μm；相比于加壓溶氣氣浮時產(chǎn)生的氣泡直徑（100～150μm）和機械攪拌

 

時產(chǎn)生的氣泡直徑（800～1000μm）都要小。由此可見，電解產(chǎn)生的氣泡捕獲雜質(zhì)微粒的能力

 

比后兩者為高，且氣泡的分散度高，作為載體粘附水中的懸浮固體而上浮，這樣很容易將污染

 

物質(zhì)去除。電解氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物，也可以去除廢水中的親水性污染物。

 

2H 2O - 4e- ¾®O2  ­ +4H+

 

2H 2O + 2e- ¾® H2  ­ +2OH -

 

三、設(shè)備特點：

1、電源適應(yīng)廣：220V-480VAC范圍皆可用，電源控制器無電源相序問題；

2、安全便捷：內(nèi)嵌隔離式電壓回路，確保電器安全；多種異常指示及保護（缺相、過載、過流、過壓、零電壓等）；控制訊號端子臺采用歐式可分離式端子，更換時控制回路可免重新配線。

3、自動控制：能自動偵測水中的離子狀態(tài)來調(diào)整電流，電壓。

4、節(jié)能：Fe(OH)2、Fe(OH)3為***凝聚劑，省加***為此設(shè)備一大特色，H及OH也由水自然解離產(chǎn)生。無須動力曝氣，生成凝集有機無機物、SS、在極板附近不斷發(fā)生，再高的SS也能順利浮除。

設(shè)備作用

 

    電絮凝設(shè)備的電極板可根據(jù)去除物質(zhì)的不同而選用不同的材料，產(chǎn)生強絮凝、強氧化、

強還原、強氣浮等作用，以達到***佳處理效果，經(jīng)常應(yīng)用的有鐵、鋁、鈦、石墨、二氧化鉛等。每種材料都有其適于應(yīng)用的領(lǐng)域，電絮凝設(shè)備的設(shè)計和電極板的選擇是經(jīng)過大量的研發(fā)試驗和豐富的工程實踐經(jīng)驗而確定的。

 

根據(jù)大量的試驗驗證電絮凝設(shè)備對于廢水中的各類雜質(zhì)物質(zhì)去除效果如下：

 

（1）油

 

含油污水根據(jù)其來源不同，水體中油污染物的成分和存在狀態(tài)也不同。油在污水水體中存在形式大致有以下 5 種：懸浮油、分散油、乳化油、溶解油、油—固體物。

 

其中，懸浮油、分散油、油-固體物均可通過簡單的機械分離或氣浮分離得到較好的去除。***難于處理的油的種類為乳化油，油在水中呈乳液狀，易形成 O/W 型乳化微粒，粒徑小于 1μ m，表面常常覆蓋一層帶負電荷的雙電層，體系較穩(wěn)定，不易上浮于水面，較難處理。電絮凝設(shè)備利用其強電場的作用可以使帶電的乳化油微粒發(fā)生定向遷移，在電極板表面中和電核，實現(xiàn)脫穩(wěn)聚合，同時電解產(chǎn)生的***絮凝基團也可以非常好的***油滴的雙電層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)破乳的作用，再協(xié)同反應(yīng)產(chǎn)生的大量微氣泡破乳后的油滴氣浮去除，其去除率可達到 90%以上。

 

     從實踐經(jīng)驗驗證，針對與油田采油污水及煉油廠含油污水，在進水油含量幾百——幾萬 mg/L 的情況下，出水均可以達到 50mg/L 以下。

（2）COD

 

    工業(yè)污水中的有機物種類繁多，成分也非常復(fù)雜，根據(jù)不同行業(yè)其有機物種類各不相同。根據(jù)其溶解性的不同，可以分為溶解性有機物和非溶解性有機物，根據(jù)其可生化性又可分為易于生物降解有機物和難于生物降解有機物。電絮凝技術(shù)對于高濃度、難于生化降解類有機物有較好的去除效果。電絮凝技術(shù)利用***電解絮凝作用，生成吸附性極強的高活性絮凝基團，對于非溶解性高分子有機物有較好的去除效果。同時，與電氣浮和電氧化作用相結(jié)合，可以進一步提高其對于有機物的去除率，尤其是對于難于生化降解的有機物，可以通過強氧化切斷化學(xué)鍵，提高有機物的可生化性，再結(jié)合生化處理方法可以達到充分降解 COD 的目的。電絮凝技術(shù)針對于 COD 的去除率根據(jù)不同的水質(zhì)情況，去除率一般在 30%—80%。

（3）***離子

 

    一般廢水中***離子主要為：銅、鉻、鎳、鐵、錳、鋅等。對于鐵、錳離子的去除，一般是采用曝氣法將鐵、錳離子轉(zhuǎn)化為高價氧化物和氫氧化物，使其由離子態(tài)轉(zhuǎn)化為不溶態(tài)從水中析出，再利用過濾除去。電絮凝技術(shù)在加電反應(yīng)過程中使水中生成 OH-離子，結(jié)合鐵、錳離子形成不溶物析出，再配合砂濾設(shè)備即可有效的去除水中的***離子。去除率可達到 80%-99%。對于鉻離子的去除，主要是針對電鍍廢水中的 Cr6+,由于 Cr6+毒性較大，需先將其還原為毒性較低的 Cr3+，再利用 Cr3+與 OH-中和沉淀去除。電絮凝技術(shù)電解產(chǎn)生二價 Fe2+，其作為一種還原劑，可將水中的 Cr6+充分轉(zhuǎn)化為***態(tài)的 Cr3+，再結(jié)合反應(yīng)產(chǎn)生的 OH-，生成沉淀物質(zhì)分離去除。電絮凝技術(shù)對于鉻離子的去除率可達到 95%以上。

 

Cu 2+ + 2OH - ¾®Cu(OH) 2  ¯	Ni2+ + 2OH - ¾® Ni(OH) 2  ¯
Fe3+ + 3OH- ¾® Fe(OH)  ¯	Cr3+ + 3OH- ¾®Cr(OH)	¯
3	3
Zn 2+ + 2OH - ¾® Zn(OH)2  ¯	Pb2+ + 2OH - ¾® Pb(OH) 2  ¯

 

Cr2O7 2- + 6e- +14H+ ¾® 2Cr3+ + 7H2O

 

CrO4 2- + 3e- + 8H+ ¾®Cr3+ + 4H2O

 

（4）濁度、懸浮物

 

電絮凝技術(shù)因其***的絮凝作用，對于水中的膠體顆粒和各種雜質(zhì)顆粒均可實現(xiàn)非常好的吸附絮凝作用，使水中的微小顆粒聚合成較大絮團，形成的絮團比投加絮凝劑形成的絮團更大、更密實，從而利于沉降截留從水中分離。電絮凝技術(shù)處理出水結(jié)合沉淀、過濾技術(shù)可以使出水濁度控制在 3NTU 以下，若原水濁度非常高（>100NTU）,則只需簡單的改變運行參數(shù)即可，達到與處理較低濁度水時同樣的絮凝效果。

 

電絮凝技術(shù)對于濁度、懸浮物的去除率可達到 90%以上。

 

（5）SiO2、膠體硅、有機硅

 

SiO2 在達到過飽和狀態(tài)時即會從水中析出，往往其對于膜過濾系統(tǒng)造成的影響較大，因為

 

析出的 SiO2 會粘附在膜表面，所以在膜的預(yù)處理過程中必需進行控制去除。

 

絮凝可以吸附 SiO2 從水中析出，一般的絮凝劑對于 SiO2 的去除率在 30%—40%，電絮凝技

 

術(shù)對于SiO2 的去除率可以達到 70%—90%.

 

（6）色度

 

色度一般是由有機物中發(fā)色官能團引起的，如印染、染料行業(yè)廢水其色度非常高。電絮凝

 

技術(shù)對于高色度水的去除有非常好的效果，其強氧化與強還原作用可以***有機物的發(fā)色官能

 

團，降低水質(zhì)的色度。電絮凝技術(shù)對于色度的去除率一般大于 80%。

 

 

（7）***、病毒

 

電絮凝技術(shù)利用極板間強電場作用和反應(yīng)生成的強氧化性基團的氧化作用，去除殺滅水中

 

的***和病毒，其去除率可達到 80%以上。

 

 

 

 

電絮凝設(shè)備選型表
型號	處理量	占地面積	運行功率	主機凈重	運行重量
	M3/h	(m2)	(KW)	(噸)	(噸)
EC-VF-A-Q/WJS1-2012	0.5	<1	5	0.3	0.8
EC-VF-B-Q/WJS1-2012	1	<1	5	0.5	1.5
EC-VF-C-Q/WJS1-2012	2	<4	5	1	5
EC-VF-D-Q/WJS1-2012	5	<6	15	2	10
EC-VF-E-Q/WJS1-2012	10	<9	23	3	15
EC-VF-G-Q/WJS1-2012	20	<10	34	4	25
EC-VF-H-Q/WJS1-2012	30	<10	45	5	30
EC-VF-I-Q/WJS1-2012	40	<17	75	7	48
EC-VF-J-Q/WJS1-2012	50	<18	80	8	58

 

備注：另有0.5噸/時，一體化成套電絮凝設(shè)備

 

*運行參數(shù)

參數(shù)名	參數(shù)值
	輸入	輸出
電壓	AC-380V	DC-0～500V
電流	AC-150A	DC-20～150A
工作溫度	常溫	常溫