张晨
无锡新吴环保科技有限公司 江苏 无锡 214028
摘要：由于工业废水中含有大量的盐类对微生物有一定的抑制作用，采用常规生化方法处理废水较难达到处理需求，电絮凝技术因具有去除污染物效率高、操作简单和占地面积小等优点，逐渐受到研究者的关注。将电絮凝技术应用到废水处理中，可利用废水的含盐特性，降低电絮凝所需的电量消耗，从而在较低能耗下达到废水处理的目的。因此，电絮凝在废水处理中的研究与应用逐渐增多。
关键词：废水；电絮凝；污水处理
1前言
随着社会经济的发展，水资源需求量迅速增加，水资源污染等问题日益严重。人们对于环境的关注度越来越高，为了更好实现对于环境的有效防治，有必要加强废水处理的管理，本文中，主要介绍了电絮凝技术的技术原理，以及其在废水处理中的应用。
2电絮凝技术
2.1技术原理
电絮凝技术，又称电混凝技术，该技术的作用原理是：对或多对金属电极(铝或铁)，在每对电极中加入电压，此时成对的金属阴阳极会发生一系列电化学反应，并在水溶液中形成电流，溶出Al3+或Fe2+等离子。这些离子在水中进一步水解，通过类似于无机絮凝剂的反应过程和机理后，产生混凝或絮凝作用。其中发生的主要反应如下：
阳极主要是Al电解生成Al3+反应：
在不同的pH条件下，金属离子及其水解聚合产物会与絮凝剂一样，具有吸附电中和、压缩双电子层、及沉淀网捕等作用。电极表面释放出的微小气泡起到了搅拌的作用，加速了胶体颗粒的碰撞几率，产生的絮体密度小于水时就会上浮至水面，密度大于水时则下沉到水底，从而达到分离、去除的目的，能够有效地去除水中悬浮物、胶体、不溶性COD等化合物。阳极表面会发生氧化反应，这种直接电氧化作用会使水中的Cl-转化成氯气，对水中水解后产生的次氯酸对有机物有很强的氧化能力，阴极在线释放出的高活性的氢对水中的一些物质具有很强的还原作用。
2.2技术特点
①在电场中产生磁场中带点粒子会相互吸引或排斥，增加碰撞几率。
②电场中，带异性电荷的粒子会在电场的作用下产生相反方向的电泳现象，从而使其互相碰撞凝聚；带同种电荷的粒子会因为所带电荷数和粒子质量的不同，在电场的作用下会产生不同的电泳速度，进而使其相互碰撞凝聚的几率成倍增加；。
③电解产生的气泡上升过程会产生搅拌作用，加速胶体碰撞。
3电絮凝影响因素研究
3.1 pH值
pH值主要影响水中絮凝体的形成和存在状态。一般情况下，较低的初始pH值不利于絮凝体的形成；但在强碱条件下，部分絮凝体会发生溶解现象，影响絮凝体的形成。实验表明，较高pH条件下(中性或弱碱)，絮凝体吸附架桥的效果更好，混凝效果更佳。
3.2电流密度
电流密度既可以影响絮凝剂的产生量，也可以影响阴极极板产生气泡的速率。电絮凝过程的动力来源于电流，电流密度会影响溶液的混合和极板间的传质情况。在高电流(1.0～3.0A)条件下，铬随时间变化去除效果基本不变，在低电流(0.05～0.1A)下，随反应时间的增加，铬的去除率逐渐升高。一般情况下，电流密度越大，电絮凝效率越高，但电流密度过大会增大极板间电压，使金属离子和氢气产生速率增加，影响絮凝剂的形成，也会加速电极的钝化作用，从而影响电絮凝效果。
3.3电解时间
电解时间影响金属离子和氢氧根离子的产生速率，同时决定阴阳离子的接触时间，影响絮体的形成量，从而改变絮体与污染物的接触效果，最终影响电絮凝处理废水中污染物的能力。利用镁和电镀铁分别作阴极和阳极去除金属铬，发现六价铬的去除率在其他条件一定时，随电解时间的增加而增加。
3.4电导率
电导率对于电絮凝过程的影响主要体现在处理能耗方面。采用电絮凝技术处理较低电导率的废水时，能耗较高，且电压过高可能使电极过度极化，导致电絮凝效率下降、电极寿命变短。同时高电导率废水中的部分离子可能会加快金属极板的腐蚀，如氯离子会在铝电极表面发生点腐蚀而增加废水中铝离子浓度，进而使污染物去除效率增加，缩短电解时间。因此，电絮凝技术比较适合处理电导率高的高盐废水。
4电絮凝技术在废水处理中的应用
4.1印染废水
印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水，具有水量水质变化大、有机污染物浓度高、成分复杂、色度高、碱性大等特点，属于难处理的工业废水之一。其常用处理方法主要有絮凝法、离子交换法、吸附法、氧化法、还原法、膜分离法、生物法等。印染废水中的高电解质含量和高碱度使得废水具有很好的导电性，这一特点为电絮凝处理提供了良好的应用条件。电絮凝反应可以通过絮凝沉淀使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，达到去除有机物和脱色的目的，同时伴随的气浮作用也能去除水中多种污染物，进一步增强脱色效果。
4.2电絮凝处理含油废水
乳化废水主要来自石油、化工、钢铁、炼焦、加油站、机械等工业企业，以及铁路运输、纺织、轻工业等行业。如果乳化废水直接排放到水体中，油料将覆盖水面，破坏水体的生态平衡，也会造成水面上的火灾隐患。电絮凝技术作为电泳的一个分支，在处理含油废水方面具有广阔的应用前景。采用铁板为阳极处理油乳剂，优化了电流密度、板间距、电导率、pH值等影响因素。试验结果表明，在电流密度为200A/m2、电导率0.081S/cm、极板间距为1cm、pH为2的条件下，电解15min后，COD和SS的去除率分别为72%和98%，耗电量为0.54kW·h/m3。
4.3电絮凝处理重金属废水
近十几年，我国有色冶炼、电镀、化工、印染等行业发展势头迅猛，同时也产生了大量高浓度重金属废水，这些重金属一旦进入环境，将对人体健康产生极大危害。而电絮凝技术提供了一种高效深度处理重金属废水的方法。有学者对比研究化学混凝和电絮凝法处理重金属废水的效果，化学混凝以Al2（SO4）3·18H2O和FeCl3·6H2O为混凝剂，电絮凝以铁板为阳极、铝板为阴极。该混合重金属废水含有Cu、Cr和Ni，其初始质量浓度分别为45、44.5、394mg/L，采用化学混凝处理时3种重金属的去除率可达99.9%，而电絮凝方法则可在更短的时间内达到近乎相同的处理效果。
5结语
电絮凝综合了化学混凝和电化学的综合优势，可以完全去除污染物，尤其是普通方法无法处理的有机物和无机物，电絮凝具有十分明显的优势。电絮凝可以单独进行污水处理，也可与其他技术联合使用处理废水。
参考文献
[1]周振.电絮凝技术在水处理中的研究进展综述[J].净水技术，2015(10).
[2]张尊举.电絮凝法处理污水处理厂尾水的研究[J].水处理技术，2016(08).
论文作者:张晨
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/18
标签：絮凝论文; 废水论文; 技术论文; 电流论文; 水中论文; 电极论文; 电导率论文; 《防护工程》2018年第12期论文;