電凝聚法降低能耗的措施
制約電凝聚廣泛應用的主要原因是其能耗較高。故對降低其能耗的研究一直在持續進行。實驗表明,槽電壓對處理效果影響最大,過低處理效果不好,過高則增加能耗。通過理論分析與實驗,陳雪明提出了計算分解電壓的半經驗公式: 鐵板作電極材料:U=(d/k+0.04)i+0.4 鋁板作電極材料:U= (d/k+0.04)i+1.0 式中,U為單元分解電壓,V;d為電極間凈距離,m; k為被處理水的電導率,S/m;i為電流密度,A/m2。由電凝聚器能耗公式可得知:i、d及電流泄漏率越小,能耗E也越小。但k的情況較復雜,當k 較小時,E隨k的增大而下降,當k超過了某一限值時,隨著k的增大,E也增大。
為了降低電凝聚法的能耗,提出了不少建議及措施,概括如下:
(1)電源技術的改進。采用脈沖電源。由于施加脈沖信號,電極上的反應時斷時續,有利于擴散, 降低濃差極化,從而降低能耗。而當電解槽施加交流電信號時,由于兩極均可溶,可從兩極產生陽離子,更有利于金屬離子與膠體間的作用。同時由于兩極極性經常變化,對防止電極鈍化起到了積極的作用。
(2)新型電極的應用。三維電極的面體比極大增加,并且粒子間距小,物質傳質效果極大改善,因而具有較高的電流效率和單位時空效率。利用三維電極的原理,并巧妙地配以催化氧化技術,在最佳實驗條件下,對高色度印染廢水處理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,脫色率達到99.5%,CODCr去除率為82. 8%。活性炭纖維-鐵復合電極用于處理上海某廠扎染殘液水樣,在電壓15 V、pH 6.0、電解60 min條件下,CODCr去除率在40%~80%。
(3)電解槽的改進設計。將流體的傳質與電凝聚結合起來構成導流電凝聚法。電解槽的陰、陽極既起電極的作用,又起導流桶的作用,在較低攪拌速度下可使槽內液體充分湍動。該法縮短電解脫色時間,減少極化作用,從而降低電耗。用導流電凝聚法處理印染廢水,脫色率達97%時,電耗為0.425 kW·h/m3,其費用遠低于普通投藥混凝法和普通電解法。鐵陽極管式電凝聚器的陰極和陽極分別由內徑為36 mm的鋼管和16 mm的黑鐵管組成,管壁厚均為3 mm,陽極管置于陰極管之內。其電極間距小 (約7 mm)、槽電壓低、電耗少、效率高。在電流密度為20.6 A/m2時,電解8 min,含COD 500 mg/L的聚乙烯醇(PVA)廢水可達排放標準。在電流密度為 56.1 A/m2時,電解35 min,可使COD去除率達 94%。
(4)電凝聚與其他工藝組合。這種組合種類多, 如某廠采用凝聚-砂濾法處理制革染色廢水,可使 CODCr從344~866 mg/L降至44~135 mg/L,色度從 20~100倍降至2~25倍。該廠還采用交替改變電極極性和經常去除極板表面上的沉積物以減緩電極極化。將微絮凝過濾和電凝聚凈水技術兩者結合起來處理生活飲用水,處理低濁度原水(不宜超過200 度,峰值短期不超過300度)的工藝,技術上可行,處理效果好。綜上所述,電凝聚處理廢水是一種有發展前途的方法。
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