电凝聚法降低能耗的措施
制约电凝聚广泛应用的主要原因是其能耗较高。故对降低其能耗的研究一直在持续进行。实验表明,槽电压对处理效果影响最大,过低处理效果不好,过高则增加能耗。通过理论分析与实验,陈雪明提出了计算分解电压的半经验公式: 铁板作电极材料:U=(d/k+0.04)i+0.4 铝板作电极材料:U= (d/k+0.04)i+1.0 式中,U为单元分解电压,V;d为电极间净距离,m; k为被处理水的电导率,S/m;i为电流密度,A/m2。由电凝聚器能耗公式可得知:i、d及电流泄漏率越小,能耗E也越小。但k的情况较复杂,当k 较小时,E随k的增大而下降,当k超过了某一限值时,随着k的增大,E也增大。
为了降低电凝聚法的能耗,提出了不少建议及措施,概括如下:
(1)电源技术的改进。采用脉冲电源。由于施加脉冲信号,电极上的反应时断时续,有利于扩散, 降低浓差极化,从而降低能耗。而当电解槽施加交流电信号时,由于两极均可溶,可从两极产生阳离子,更有利于金属离子与胶体间的作用。同时由于两极极性经常变化,对防止电极钝化起到了积极的作用。
(2)新型电极的应用。三维电极的面体比极大增加,并且粒子间距小,物质传质效果极大改善,因而具有较高的电流效率和单位时空效率。利用三维电极的原理,并巧妙地配以催化氧化技术,在最佳实验条件下,对高色度印染废水处理20 min后,色度由12 500倍降到62.5倍,CODCr由794.6 mg/L降到 137.0 mg/L,脱色率达到99.5%,CODCr去除率为82. 8%。活性炭纤维-铁复合电极用于处理上海某厂扎染残液水样,在电压15 V、pH 6.0、电解60 min条件下,CODCr去除率在40%~80%。
(3)电解槽的改进设计。将流体的传质与电凝聚结合起来构成导流电凝聚法。电解槽的阴、阳极既起电极的作用,又起导流桶的作用,在较低搅拌速度下可使槽内液体充分湍动。该法缩短电解脱色时间,减少极化作用,从而降低电耗。用导流电凝聚法处理印染废水,脱色率达97%时,电耗为0.425 kW·h/m3,其费用远低于普通投药混凝法和普通电解法。铁阳极管式电凝聚器的阴极和阳极分别由内径为36 mm的钢管和16 mm的黑铁管组成,管壁厚均为3 mm,阳极管置于阴极管之内。其电极间距小 (约7 mm)、槽电压低、电耗少、效率高。在电流密度为20.6 A/m2时,电解8 min,含COD 500 mg/L的聚乙烯醇(PVA)废水可达排放标准。在电流密度为 56.1 A/m2时,电解35 min,可使COD去除率达 94%。
(4)电凝聚与其他工艺组合。这种组合种类多, 如某厂采用凝聚-砂滤法处理制革染色废水,可使 CODCr从344~866 mg/L降至44~135 mg/L,色度从 20~100倍降至2~25倍。该厂还采用交替改变电极极性和经常去除极板表面上的沉积物以减缓电极极化。将微絮凝过滤和电凝聚净水技术两者结合起来处理生活饮用水,处理低浊度原水(不宜超过200 度,峰值短期不超过300度)的工艺,技术上可行,处理效果好。综上所述,电凝聚处理废水是一种有发展前途的方法。
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