电絮凝技术在废水处理中的应用

wangb · 发表于 2012-12-21 12:16:36

电絮凝是一种对环境二次污染较小的废水处理技术。电化学学科和电力工业的发展使电絮凝用于废水处理的成本大大降低，竞争力不断增强。电絮凝法处理废水，一般不需要添加化学药剂，设备体积小，占地面积少，操作简单灵活，污泥量少，后续处理简单［1］。电絮凝可以有效去除污水中的重金属，阴离子，色度，有机物，悬浮固体甚至砷等有毒物质［2］。近年来在国内外正逐步应用于电镀、化工、印染、制药、制革、造纸等多种工业废水的处理以及给水净化等领域。
  1 电絮凝技术原理
  铝材和铁材由于价廉，易得和有效性而成为最常用的电絮凝极板材料［3］。以铝做电极材料为例，说明电絮凝技术原理，电极反应如下［4］:
  阳极反应:
  Al-3e-→Al3 + (1)
  Al3 + + nH2O→Al(OH)n 3-n + nH+ (2)
  阳极反应:
  3H2O + 3e-→3 /2H2(g) + 3OH- (3)
  可溶性阳极在通入电流作用下，溶解产生大量阳离子，阳离子经过水解、聚合形成一系列多核羟基络合物和氢氧化物，这些产物吸附能力很强，起到凝聚、吸附等作用。电解过程中，阳极和阴极上产生的氧气和氢气，黏附性能很强，在其上浮过程中将悬浮物带到水面上。在电流作用下，还会发生电解氧化还原反应。影响电絮凝对水的处理效果主要包括电极材料，电流密度，反应时间，极板间距，原水pH 值等。
  2 电絮凝用于水处理
  2．1 电絮凝用于工业废水处理
  电絮凝技术自20 世纪初就已开始应用于废水处理中。近年来，国内外电絮凝正逐步应用于电镀、化工、印染、制药、制革、造纸等多种工业废水的处理，它可以有效去除工业废水中的重金属，色度，有机物等。
  2．1．1 对重金属离子的去除
  当含有重金属离子的工业废水中未被处理而直接排放时，容易被植物和鱼类吸收，这将通过食物链最终在人体内积累。电絮凝可以有效去除水中的重金属离子。F．Akbal 等［5］利用铁—铝电极能有效处理电镀废水，反应时间为20 min，电流密度为10 mA/cm2 ，pH 为3．0 时，铜、铬和镍的去除率达到100%。M．S．Bhatti 等［6］用铝做电极材料处理初始浓度为100 mg /L 的含Cr(VI) 废水，当pH 为5，电压为24 V，反应24 min，Cr(VI) 的去除率达到90．4%。M．Kobya 等［7］利用铁电极对汽车组装厂废水进行处理，电流密度为60 A/m2 ，pH 为3．0，反应15 min 后，锌的去除率达到97．8%。
  2．1．2 电絮凝对色度的去除
  纺织废水、造纸废水和制革废水都有很高色度，对其进行有效处理有着重要意义。M．Zaied 等［8］在初始pH 为7，反应时间为50 min，电流密度为14 mA/cm2 的最佳条件下对造纸黑液进行处理，色度、COD 和酚类的去除率分别为99%、98% 和92%。
  S．Aoudj 等［9］利用电絮凝方法处理含直接红81 的合成废水，原水pH 为6，电流密度为1．875 mA/cm2 ，极板间距为1．5 cm，加入NaCl 电解质，色度去除率为98%。．A．engil 等［10］利用铁电极处理含活性黑5 的合成废水，染料初始浓度为100 mg /L，当初始pH 值为5，电流密度为4．575 mA/cm2 ，盐浓度为3 000 mg /L，温度为20 ℃，极板间距为2．5 cm，色度去除率为98．8%。
  2．1．3 电絮凝对有机物的去除
  U．T．Un 等［11］用电絮凝对练油废水进行处理，铝做电极材料，pH 为7，反应时间90 min，电流密度35 mA/cm2 时，COD 去除率为98．9%。M．Kobya 等［12］用电絮凝处理废旧金属切割液，铝做电极材料时，pH 为5．0，电流密度为60 A/m2 ，反应25 min，COD 去除率为93%。
  2．2 电絮凝用于给水处理
  饮用水中的氟化物，砷化合物，硬度，腐植酸等物质对人体产生危害。我国规定生活饮用水中氟的浓度不超过1．0 mg /L。M．Behbahani 等［13］用铝做电极材料，在原水pH 为7，初始氟化物浓度为25 mg /L，电流密度为16．7 A/cm2 ，反应25 min，氟化物浓度去除率为94．5%。D．Ghosh 等［14］发现极板双极连接对氟化物的去除优于单极连接，初始氟化物浓度为10 mg /L，电流密度为625 A/m2 ，反应30 min，出水氟化物浓度低于1 mg /L。N．S．Kumar 等［15］研究了动态实验下电絮凝对水源中砷和硝酸盐的去除情况，硝酸盐和砷去除率分别达到84% 和75%。M．Malakootian［16］等人利用铁棒做电极材料，在pH 为10，电压为12 V，反应60 min 后，对钙和总硬度的去除率分别达到98．2%和97．4%。冯启言等［17］利用电絮凝去除地表水中的腐植酸，铝做电极材料，在电流密度为47．6 A/m2 ，极板间距为1．0 cm，腐植酸浓度从20 mg /L 去除至0．43 mg /L，去除率达到97．8%。
  2．3 电絮凝用于生活污水处理
  电絮凝可以有效处理生活污水中的N 和P。陈男等［18］利用电絮凝法处理合并净化槽出水，铝做电极材料时出水色度较低，当极板间距为2 cm，电流密度为4 mA/cm2 ，反应10 min 后，出水TP 浓度＜ 0．1 mg /L，符合我国污水综合排放一级标准。杨毅等［19］利用电絮凝处理城镇生活污水，铝板为阳极，不锈钢板为阴极，pH 为6．7 ～ 9 之间，电解30 min，电流密度为0．25 ～ 0．60A/dm2 时，COD、SS 和色度去除率分别为70%、70% 和80% 以上，出水COD 达到城镇污水二级污水排放标准。
  3 电絮凝技术的研究方向
  制约电絮凝广泛应用的主要原因是能耗较高，电极消耗快，导致运行成本较高，可从以下方面对此的问题进行研究。
  3．1 改进电源技术
  直流电絮凝电极在长时间工作后容易钝化从而导致能耗高。脉冲电通过重复进行供电与断电，电解效率得到大幅提高，能耗大大降低。林辉等［20］利用脉冲电絮凝法处理餐饮废水，发现脉冲电解可以有效消除铝电极钝化现象，达到相同去除率时，脉冲电絮凝比直流电絮凝节能30%。陈意民等［21］人以铝作阳极采用脉冲电絮凝技术对难降解染料废水进行处理，脉冲电絮凝技术相比于直流电絮凝，在处理难降解染料废水中有着明显的节能优势，单脉冲和双脉冲电絮凝的能耗分别降低84% 和87%。
  3．2 新型电极的利用
  相比传统的二维电极，三维电极增加了电解槽的面体比，增大物质传质速度，提高电流效率和处理效果。程爱华等［22］利用三维电极电解法处理偶氮染料废水，填料为全炭，电压为30 V，电解质(Na2 SO4) 浓度为0．01 mol /L，pH 值为8，反应60 min 后，甲基橙的脱色率可达93%。吴薇等［23］利用复极性三维电极去除表面活性剂废水，混合填料是活性炭和玻璃珠，两者体积比为2∶1，LAS 初始浓度为250 mg /L，pH 为2，电压为30V，反应时间60 min，LAS 去除率可达90．6%。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
  3．3 与其他技术的联用
  M．Boroski 等［24］联用电絮凝和TiO2催化处理化妆品与药品公司出水，电絮凝能去除大部分溶解性有机物和悬浮物，原水COD 为1753 mg /L，电絮凝处理后出水COD 为160 mg /L，再经TiO2催化氧化后出水COD 为50 mg /L。Shuang Song 等［25］利用臭氧化和电絮凝联合处理偶氮废水，染料初始浓度为100 mg /L，初始pH 值为5．5，电流密度为10 mA/cm2 ，盐浓度为5 000mg /L，温度20 ℃，臭氧流量20 mL/min，电极间距为1 cm情况下，色度和COD 去除率分别达到94% 和60%，去除每千克COD耗能33 kWh。Qianhai Zuo［26］等联用电絮凝和电气浮能有效去除饮用水中的氟，水力停留时间仅为30 min，当初始pH 为6．0 ～7．0 时不需改变pH 值，当初始氟浓度为4．0 mg /L 时，出水氟浓度为0．87 mg /L。
  4 结论
  电絮凝是一项很有发展前途的废水处理与净化技术。电絮凝技术设备简单，产泥量小，操作简单，不会产生二次污染，可以有效去除水中各种污染物。国内外正逐步应用于电镀、印染、制药等多种工业废水的处理以及给水净化等领域。对于应用中存在的能耗较高的问题，可以通过改进电源、利用新型电极、与其他技术联用解决。
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dytb0078 · 发表于 2013-1-8 01:28:57

毫无疑问，2012年是钢铁行业最近十几年来最艰难的一年，无论是生产企业还是贸易企业，都面临极大的压力。临近年末，业界对即将到来的2013年充满期待，然而钢铁行业已步入调整周期，在经济低速增长的背景下，钢铁供需矛盾将进一步加剧，来年钢市恐怕仍难拨云见日。

　　宏观经济仍将低速运行

　　今年以来，我国经济发展持续放缓，第三季度，GDP增速降至7.4%，为2009年第二季度以来的新低。GDP增速持续放缓符合国家"十二五"经济结构调整这一主调，也符合年初国家所设定的目标增速。

　　当前，实体经济尤其是制造业普遍存在产能过剩、大而不强、国内消费动力不足等问题。我国经济正面临结构性和周期性调整两大难题，未来7%~8%左右的GDP增速将成为常态。

　　国际货币基金组织和世界银行也相继下调今明两年全球及我国经济的增速预期。其中，货币基金组织将我国2013年的增速预期下调至8.2%，较年初时低0.6个百分点，世界银行则下调我国2013年GDP增速至8.1%，此前预期为8.6%。

　　可以预见，2013年，我国经济仍将保持低速增长态势，全年GDP增速预计在7.6%~8%之间。

　　用钢需求难寄厚望

　　今年以来，国家发展改革委批复大批基建项目以保经济"稳增长"，预计来年基建投资增速进一步下滑空间有限，这或将成为未来支撑钢材需求的主要动力。但是，另一耗钢大户房地产行业的前景就不那么乐观了。这是因为，从中央来看，房地产调控的总基调不会有很大改变，即便近期土地购置面积下滑速度放缓，部分房企拿地也较积极，但仍难扭转房地产投资低速增长的态势。

　　与固定资产投资有政府做后盾相比，制造业相对逊色。包括机械、汽车、家电在内的制造业在经历近几年的快速发展后，不得不面临产能过剩及行业调整的难题。继造船业之后，家电行业也步入调整期，龙头机械制造和汽车企业遭遇订单、业绩大幅下滑的难题。在经济增速难以明显回升的背景下，自身调整压力较大的制造业在2013年将继续低速增长，部分行业还有可能出现负增长。

　　粗钢产能逼近10亿吨

　　基于对规模效应的追求、降低被兼并的风险等多种因素的考虑，近年来，我国钢铁新增产能十分可观。据统计，今年计划新增高炉53座，炼铁产能约7000万吨，当前粗钢产能为9.3亿吨;2013年，计划新增炼铁产能约4000万吨，届时我国粗钢产能将达到9.7亿吨，逼近10亿吨大关。

　　考虑到整体经济环境不佳、钢市难以出现根本性好转，以及钢厂盈利困难等因素，产能释放或将受到一定影响，预计2013年粗钢产量在7.3亿吨~7.4亿吨，比2012年增加2%~3%。

　　矿石供应增加价格继续下行

　　今年以来，国内外铁矿石产能产量稳步增长。1月~9月份，我国铁矿石原矿产量达到9.7亿吨，同比增长16.6%，预计全年有望达到15亿吨左右。而据不完全统计，国内新增矿石产能超过4.5亿吨，且多为大型矿山项目，加之属于国家或地方政府鼓励项目，产能将顺利释放。国外矿山方面，三大矿山中淡水河谷有近1亿吨产能计划于2013年建成投产，力拓计划于2013年投产的产能则达到2亿吨。

　　国内外铁矿石产能稳步增长，矿山企业的利润或将有所下降，但仍远远高于钢铁生产企业，铁矿石供应压力将进一步加大，价格将处于下行通道。1.UOE法首先将预弯边的钢板在U压力机的成形模内压成U型，然后在O压力机的成形模内再压成O形焊接成管后再整体扩径。UOE法是当今国际上最先进的成形方法之一，至今世界上已有这种成形焊管机组近30套，UOE法以生产效率高和产品质量好著称，但没备价格昂贵，投资规模大。

2.CFE法的排辊成形机由预成形机架、平辊机架、边缘弯曲辊及小排辊机架组成，由于设置了许多相同的小排辊，使得成形过程中钢板边缘的轨迹近乎是直线的，避免了"边缘拉伸"现象。CFE法成形质量好，其产品质量与UOF法无区别。该法使用原料为热辊带钢卷，这一点与其它成形法均不同。它主要适用于大批量、单一品种钢管的生产，但难以生产高强度厚壁钢管及大口径钢管。

3.RBE辊弯成形法将钢板在三辊或四辊之间经多次滚压成形，此种方法生产出的焊管在使用性能和可靠性上均接近UOE焊管。RBE法投资少，建厂快，产量适中且灵活性较大，对市场适应性强，近年来该方法在一些发展中国家得到了应用。但由于该成形法成形上辊中部无支撑，受其刚度的限制，成形钢管直径不能小于508mm（20in），降低了市场占有率，我国不少管道的直径在508mm以下。

4.JCOE成形法，首先在水压机上把钢板压成J形，两侧压边后，经多次冲压成形为C形，最后经半O形上模具压成O形。JCOE法其产品质量与UOE焊管接近，而作业线价格远低于UOE机组，但其生产效率低。

5.C成形法用两台C成形机代替UOE机组中的U压力机和O压力机，其成形过程为：经预弯边的钢板首先在第一台压力机上成形钢板的一半，接着在另一压力机上成形钢板的另一半，从而得到O形圆管。C成形法生产的焊管尺寸合适，产量适中，生产线价格较低。

6.PFP逐步折弯成形法是将端头预弯的钢板在压力机上以较小的步长，较多的次数逐步对板料进行折弯，最后经钢管合缝焊机成形为圆管。PFP法因每次压下量小，故压力机吨位不大，因此投资也较小，该种方法可以成形不同管径，不同壁厚的焊管，加工的直径可小于406mm，生产的焊管质量较好，产量适中。

　　作为钢铁生产的最主要原料，随着铁矿石价格的下滑，钢材生产成本的刚性支撑力度将减弱。

　　综合以上分析，钢铁行业产能过剩的顽疾已到了非调整不可的阶段，预计明年主要钢材品种的年平均价格将进一步下移，主要品种降幅在5%左右，低点将低于今年，高点则与今年持平或略低，全年或呈现前高后低的走势。

68mn096H · 发表于 2013-5-16 03:23:15

谢谢楼主啊！

liujjun · 发表于 2015-6-14 14:49:24

严重支持！

小小小瓶子 · 发表于 2021-8-9 13:59:51

楼主的分享给力

superth · 发表于 2021-8-10 08:26:00

是文章啊，有实际用过的吗？

xiaohongmao1985 · 发表于 2024-5-8 09:21:23

这个是真的好用，赶紧学习学习

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