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電絮凝水處理在水處理中有著廣泛的應用前景
電絮凝水處理在水處理中有著廣泛的應用前景
電絮凝水處理是水處理過程zui重要的物理化學操作過程之一，這一過程通常是脫穩(wěn)和使小顆粒物凝聚成大顆粒。目前，化學絮凝的可接受程度正逐漸變小，這主要是因為與化學試劑處理有關(guān)費用昂貴（如：產(chǎn)生污泥的體積大，產(chǎn)生有毒廢物，昂貴化學藥劑等），而絮凝過程可通過化學和電學途徑即電絮凝水處理技術(shù)而獲得。
1 電絮凝水處理的理論基礎
電絮凝水處理一個復雜的過程，在電場的作用下金屬電極產(chǎn)生陽離子在進入水體時包括許多物理化學現(xiàn)象，從離子的產(chǎn)生到形成絮體包括三個連續(xù)的階段：
?。?）在電場的作用下，陽極產(chǎn)生電子形成“微絮凝劑”——鐵或鋁的氫氧化物；
?。?）水中懸浮的顆粒、膠體污染物在絮凝劑的作用下失去穩(wěn)定性；
?。?）脫穩(wěn)后的污染物顆粒和微絮凝劑之間相互碰撞，結(jié)合成肉眼可見的大絮體。
由于電絮凝水處理過程中電解反應的產(chǎn)物只是離子，不需要投加任何氧化劑或還原劑，對環(huán)境不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生污染，被稱為是一種環(huán)境友好水處理技術(shù)。電絮凝水處理法具有很多的優(yōu)點，如：
?。?）電絮凝水處理設備簡單，占地面積少，設備維護簡單；
（2）電絮凝水處理過程中不需要添加任何化學藥劑，產(chǎn)生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于處理；
?。?）操作簡單，只需要改變電場的外加電壓就能控制運行條件的改變，很容易實現(xiàn)自動化控制；
電絮凝水處理可用于處理某些工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的含硼溶液，硼的去除效率主要取決于電流密度、初始溶液中硼的濃度以及處理時間，在電流密度為20 mA/cm2，處理20-30min后，硼的去除率約為90%（初始濃度為2.5g/L），能耗為2.5-4.5kWh/m3廢水。在溶液中添加CaCl2，可提高電導率，降低能量的消耗。
在石油、天然氣開采鉆探過程中，聚磺泥漿體系產(chǎn)生的鉆井廢水中含有大量的多種無機物和有機物,其COD大、色度高、礦化度高、懸浮物高、含油量高,若不經(jīng)處理直接排放，將對環(huán)境造成污染。電絮凝水處理采用常規(guī)絮凝工藝處理難以做到廢水達標排放，其處理在國內(nèi)還沒有得到妥善解決。馬文臣[4]等采用電絮凝水處理技術(shù)對聚磺泥漿體系鉆井廢水進行處理，廢水經(jīng)75min處理后，COD可由1511mg/L下降到86.3mg/L，色度可從1500倍降到27倍，其主要水質(zhì)指標可滿足GB8978-1996一級排放標準要求。
利用電絮凝水處理處理造紙廢水，研究結(jié)果表明，在電壓為12V，電流為77.13mA，不論使用鐵或鋁電極，在2min內(nèi)都能有效去除除NO 3-以外的所有造紙廢水中的污染物，繼續(xù)增加電絮凝水處理處理的時間，對COD和BOD的去除率的影響不大。
電鍍、冶金等工業(yè)生產(chǎn)通常排放含Cr 6+溶液，由于其對環(huán)境的嚴重危害，各國鉻的排放都有嚴格的要求，如我國要求總鉻的排放標準為0.5mg/L（GB8978-1996），傳統(tǒng)除鉻的方法有沉淀、吸附、生物降解等，Gao[5]等對利用電絮凝水處理法除廢水中的鉻，Cr 6+與陽極電解出的Fe 2+反應，被還原為Cr 3+后與陰極產(chǎn)生的OH-生成沉淀而去除，總鉻濃度為3.0g/L的溶液經(jīng)過電絮凝水處理處理后濃度小于0.5mg/L，*運行條件為：電量2.5F/m3廢水，pH5-8，電能消耗小于1kWh/m3廢水。廢水中鉻的去除率超過99％。
橄欖油廠排放的深紅色廢水中含有大量的酚，排放到水體中或用于農(nóng)業(yè)灌溉之前必須進行處理。Adhoum[6]等利用電絮凝水處理法處理橄欖油廠廢水，電絮凝水處理處理25min后，出水的COD、多元酚以及色度的去除率分別達到76％、91％和95％，鋁電極的消耗量為2.11kg/m3廢水。利用電絮凝水處理和生物法結(jié)合處理橄欖油廢水會取得更好的處理效果。
高濁度水處理被認為是水質(zhì)凈化處理的兩大難題之一。電絮凝水處理采用兩級電絮凝水處理、兩級斜管沉淀、三層濾料過濾，并配合二級沉淀物回流的新工藝，可將濁度為10000度的原水在42min內(nèi)一次凈化為濁度小于3度的飲用水。通過對顆粒物沉淀和氣浮的研究發(fā)現(xiàn)，在電絮凝水處理過程中：低電流時顆粒物通過沉淀而去除，高電流時顆粒物通過氣浮而去除。
電凝聚可同時除去水中有機物、細菌、有毒重金屬和其他毒物，降低濁度，是一種很有前途的給水凈化方法。
飲用水中的砷主要以As（Ⅲ）和As(Ⅴ)兩種形態(tài)存在，由于其高毒性嚴重影響著人類的健康。Kumar[7]等研究表明，利用電絮凝水處理法去除水As（Ⅲ）和As(Ⅴ)的效率相近， 在電絮凝水處理過程中As（Ⅲ）首先被氧化成As(Ⅴ)，然后通過吸附以及與金屬氫氧化物形成配位化合物而去除。利用該法除毒性更高的As（Ⅲ）的效率要優(yōu)于傳統(tǒng)的使用FeCl3絮凝劑。
我國飲用水衛(wèi)生標準規(guī)定，水中鐵含量不超過0.3mg/l。在使用電機的壓力式電絮凝水處理SS濾料過濾除鐵的裝置中，原水中的Fe 2+經(jīng)過Al（OH）3吸附，再經(jīng)過SS濾料過濾后即可去除。當原水中的鐵含量小于30mg/L時，處理后的水均能達到國家飲用水衛(wèi)生標準。
用鐵作電極處理污染的河水時，細菌與濁度的去除效果都十分顯著。增大電流密度可提高COD和細菌的去除率與速率，但達到相同去除率的能耗將增大。
電絮凝水處理是一種水處理和凈化技術(shù)。深入研究電解過程中的作用機理，針對不同的廢水選擇恰當?shù)奶幚砉に?，通過改進電源技術(shù)、研究新型電極材料及電解槽結(jié)構(gòu)，以進一步提高電凝聚氣浮技術(shù)的處理效率和降低能耗是當前該技術(shù)的發(fā)展方向。隨著電力工業(yè)的發(fā)展以及對電化學的研究越來越深入，電絮凝水處理在水處理中有著廣泛的應用前景。