概述：高壓脈衝電絮凝（ HighHigh Voltage Pulsed
Electrocoagulation，HVPEC）技術採用電化學原理
以鋁、鐵等合金金屬作為主電極，藉助外加脈衝高電壓作用產生電化學反應，把電能轉化為化學能，以犧牲陽極金屬電極產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，達到淨化水體的一種技術。
基本介紹
- 中文名：電絮凝
- 外文名：HighHigh Voltage Pulsed Electrocoagulation，HVPEC
- 別名：高壓脈衝電絮凝
- 別稱1：電催化
- 別稱2：電解
- 別稱3：高級氧化
- 4別稱3：電催化氧化
- 使用能源：電
- 類屬：電化學
- 電壓：高壓
技術原理,設備作用,電絮凝設備選型表,經典電絮凝技術工藝流程,
高壓脈衝電絮凝技術，由美國科學家Dictrich博士及實際工程經驗的技術人員，通過對電絮凝技術設備和處理工藝進行關鍵性的改進，終於擁有了自主智慧財產權的核心技術---新一代高壓脈衝電絮凝（EC）水處理技術，是環保的一種新型技術。
多年的研發與套用實踐，已實現了系列化的成套設備生產和安裝調試，穩定可靠的產品質量和專業化的工程處理技術服務。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，實現最佳的環境效益和經濟效益。形成了以高壓脈衝電絮凝（EC）水處理專有技術及系列化設備為基礎，結合成熟的生物處理技術、膜技術組合的水處理工藝創新。已成功完成了多項廢水處理和中水回用工程項目，其中主要有重金屬廢水（電鍍、線路板、氧化鋁、冶金、表面處理）；難降解工業廢水（染料、印染、化工、造紙、製藥、煤化工）；複雜性有機廢水（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，為工業水處理和回用提供了更環保、更有效、更經濟的解決方案，得到了廣大用戶的一致好評。
高壓脈衝電凝設備是當今世界最新一代電化學水處理設備。該技術突破傳統低電壓高電流之電解法，反其道而行之採用高電壓低電流(高壓脈衝電絮凝法--HVES）的電解法。利用電化學原理，藉助外加高電壓作用產生電化學反應，把電能轉化為化學能，在特定的反應槽中，對廢水中的有機或無機污染物質進行氧化及還原反應，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 Cr、Zn、Ni、Cu、Cd等重金屬，CN、油脂、磷酸鹽以及COD、SS與色度等各種有害污染物。
技術原理
高壓脈衝電絮凝主要將電化學的四項主要功能：電解氧化、電解還原、電解絮凝、電解氣浮集於一體對水中的污染物進行全方位的分解和分離，三大輔助功能：滅菌、脫色、除臭。
一、具體原理圖如下：
二、設備功能（七大功能）
一強氧化—自產氧化劑；
二強還原—自產還原劑；
三絮凝—自產絮凝劑；
四氣浮—自產H2、O2氣浮超細氣泡；
五滅菌；
六脫色；
七脫臭。
(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如[O]、[OH]、Cl2等 。利用這些活性物質氧
化分解水中的 BOD5、COD、NH3-N 等。 | ||
Fe -2e¾®Fe | Al -3e¾®Al | （直接氧化） |
2Cl-2e¾®Cl2 | Cl2+H2O ¾¾®HClO +HCl | |
H2O -e¾®·OH +H | O2-e¾®O3 | （間接氧化） |
·OH,H | +H2O （有機物氧化） | |
CXHyOz¾¾¾®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，使得電解質中高價金屬陽離子在陰極得到電子直接被還原為低價陽離子或金屬沉澱。
Cu +2e¾®Cu Cr +3e¾®Cr （直接還原）
Ag+e¾®Ag
3Fe+Cr ¾®3Fe+Cr （間接還原）
(3) 電解絮凝
可溶性陽極如鐵、鋁等 ，通以高壓脈衝直流電後，陽極失去電子，形成金屬陽離子 Fe、Al，與溶液中的 OH結合生成高活性的絮凝基團，其吸附能力極強，絮凝效果優於普通絮凝劑，利用其吸附架橋和網捕卷掃等作用，可將廢水中的污染物質吸附共沉而將其去除。
Fe+2OH ¾®Fe(OH)2¯
Al+3OH¾®Al(OH)3¯
(4)電解氣浮
電解氣浮是對廢水進行電解，水分子電離產生 H和 OH，在電場驅動下定向遷移，並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；相比於加壓溶氣氣浮時產生的氣泡直徑（100～150μm）和機械攪拌時產生的氣泡直徑（800～1000μm）都要小。由此可見，電解產生的氣泡捕獲雜質微粒的能力比後兩者為高，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。
2H2O -4e¾®O2 +4H
2H2O +2e¾®H2 +2OH
設備作用
電絮凝設備的電極板可根據去除物質的不同而選用不同的材料，產生強絮凝、強氧化、強還原、強氣浮等作用，以達到最佳處理效果，經常套用的有鐵、鋁、鈦、石墨、二氧化鉛等。每種材料都有其適於套用的領域，電絮凝設備的設計和電極板的選擇是經過大量的研發試驗和豐富的工程實踐經驗而確定的。
根據大量的試驗驗證電絮凝設備對於廢水中的各類雜質物質去除效果如下：
（1）油
含油污水根據其來源不同，水體中油污染物的成分和存在狀態也不同。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。最難於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，粒徑小於 1μ m，表面常常覆蓋一層帶負電荷的雙電層，體系較穩定，不易上浮於水面，較難處理。電絮凝設備利用其強電場的作用可以使帶電的乳化油微粒發生定向遷移，在電極板表面中和電核，實現脫穩聚合，同時電解產生的高效絮凝基團也可以非常好的破壞油滴的雙電層結構，實現破乳的作用，再協同反應產生的大量微氣泡破乳後的油滴氣浮去除，其去除率可達到 90%以上。
從實踐經驗驗證，針對與油田採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
工業污水中的有機物種類繁多，成分也非常複雜，根據不同行業其有機物種類各不相同。根據其溶解性的不同，可以分為溶解性有機物和非溶解性有機物，根據其可生化性又可分為易於生物降解有機物和難於生物降解有機物。電絮凝技術對於高濃度、難於生化降解類有機物有較好的去除效果。電絮凝技術利用高效電解絮凝作用，生成吸附性極強的高活性絮凝基團，對於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合，可以進一步提高其對於有機物的去除率，尤其是對於難於生化降解的有機物，可以通過強氧化切斷化學鍵，提高有機物的可生化性，再結合生化處理方法可以達到充分降解 COD 的目的。電絮凝技術針對於 COD 的去除率根據不同的水質情況，去除率一般在 30%—80%。
（3）重金屬離子
一般廢水中重金屬離子主要為：銅、鉻、鎳、鐵、錳、鋅等。對於鐵、錳離子的去除，一般是採用曝氣法將鐵、錳離子轉化為高價氧化物和氫氧化物，使其由離子態轉化為不溶態從水中析出，再利用過濾除去。電絮凝技術在加電反應過程中使水中生成 OH離子，結合鐵、錳離子形成不溶物析出，再配合砂濾設備即可有效的去除水中的重金屬離子。去除率可達到 80%-99%。對於鉻離子的去除，主要是針對電鍍廢水中的 Cr,由於 Cr毒性較大，需先將其還原為毒性較低的 Cr，再利用 Cr與 OH中和沉澱去除。電絮凝技術電解產生二價 Fe，其作為一種還原劑，可將水中的 Cr充分轉化為低價態的 Cr，再結合反應產生的 OH，生成沉澱物質分離去除。電絮凝技術對於鉻離子的去除率可達到 95%以上。
Cu +2OH ¾®Cu(OH)2¯ | Ni+2OH ¾®Ni(OH)2¯ | |
Fe+3OH¾®Fe(OH) ¯ | Cr+3OH¾®Cr(OH) | ¯ |
3 | 3 | |
Zn +2OH ¾®Zn(OH)2¯ | Pb+2OH ¾®Pb(OH)2¯ | |
Cr2O7+6e+14H¾®2Cr+7H2O
CrO4+3e+8H¾®Cr+4H2O
（4）濁度、懸浮物
電絮凝技術因其高效的絮凝作用，對於水中的膠體顆粒和各種雜質顆粒均可實現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，從而利於沉降截留從水中分離。電絮凝技術處理出水結合沉澱、過濾技術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。電絮凝技術對於濁度、懸浮物的去除率可達到 90%以上。
（5）SiO2、膠體矽、有機矽
SiO2在達到過飽和狀態時即會從水中析出，往往其對於膜過濾系統造成的影響較大，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，一般的絮凝劑對於 SiO2的去除率在 30%—40%，電絮凝技術對於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色官能團引起的，如印染、染料行業廢水其色度非常高。電絮凝技術對於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破壞有機物的發色官能團，降低水質的色度。電絮凝技術對於色度的去除率一般大於 80%。
（7）細菌、病毒
電絮凝技術利用極板間強電場作用和反應生成的強氧化性基團的氧化作用，去除殺滅水中的細菌和病毒，其去除率可達到 80%以上。
電絮凝設備選型表
電絮凝設備選型表 | |||||
型號 | 處理量 | 占地面積 | 運行功率 | 運行重量 | |
M/h | (m) | (KW) | (噸) | ||
EC-VF-A-Q/WJS1-2012 | 0.5 | <1 | 5 | 0.8 | |
EC-VF-B-Q/WJS1-2012 | 1 | <1 | 5 | 1.5 | |
EC-VF-C-Q/WJS1-2012 | 2 | <4 | 5 | 5 | |
EC-VF-D-Q/WJS1-2012 | 5 | <6 | 15 | 10 | |
EC-VF-E-Q/WJS1-2012 | 10 | <9 | 23 | 15 | |
EC-VF-G-Q/WJS1-2012 | 20 | <10 | 34 | 25 | |
EC-VF-H-Q/WJS1-2012 | 30 | <10 | 45 | 30 | |
EC-VF-I-Q/WJS1-2012 | 40 | <17 | 75 | 48 | |
EC-VF-J-Q/WJS1-2012 | 50 | <18 | 80 | 60 | |
*運行參數
參數名 | 參數值 | |
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 |
經典電絮凝技術工藝流程
1.電絮凝技術可以放在生化系統之前作預處理。
電絮凝通過利用高電壓將污水中的長鏈和環鏈打斷，將大分子擊碎成小分子從而提高可生化性，減輕後續生化系統的負荷並提高生化處理的穩定性。
2.電絮凝技術用作生化系統預處理的工藝
電絮凝技術亦可放在純水系統之前作預處理。電絮凝通過高壓電場作用，打破水中膠體的穩定性並通過絮凝作用將膠體沉澱下來，從而預防水中因膠體的存在污堵後續的純水系統，提高純水系統的回收率和延長膜管的使用壽命。
