1、電絮凝技術(shù)原理

1.1 電絮凝原理

電絮凝技術(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便，可在一臺設(shè)備中完成電解氧化還原、電解絮凝等過程，易于實(shí)現(xiàn)自動化，且不需要投加任何氧化劑或還原劑，產(chǎn)生污染少，加之其工藝運(yùn)行平穩(wěn)，水質(zhì)穩(wěn)定，因此被稱為是一種設(shè)備自動化程度高、管理簡單、效果較佳、環(huán)境友好的水處理技術(shù)。

電絮凝技術(shù)技術(shù)原理是陽極在外加電源的作用下，經(jīng)一系列的溶蝕、水解、聚合和電解氧化還原過程等，形成多種羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以至氫氧化物，并通過電解絮凝（吸附架橋、壓縮雙電層、網(wǎng)捕等）、電解氣浮等作用，使得廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮顆粒等凝聚沉淀而分離。具體如圖1所示。

1.2 ETIG電絮凝反應(yīng)器

20世紀(jì)的80年代，電絮凝技術(shù)開始在國內(nèi)試行，但因?yàn)橛性S多的技術(shù)瓶頸沒法突破，故其處理量都非常小，僅僅停留在每天幾噸到十幾噸的水平。

據(jù)調(diào)查和研究顯示，現(xiàn)階段美國環(huán)?？萍紘H集團(tuán)（ETIG）電絮凝反應(yīng)器被世界各國廣泛應(yīng)用。其與國內(nèi)所生產(chǎn)的電絮凝反應(yīng)器相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）在設(shè)計(jì)及使用等方面，解決了國內(nèi)反應(yīng)器所存在的電極腐蝕、泄漏、結(jié)垢、處理量小、費(fèi)用高、使用壽命短以及無法消除的電絮凝反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體等問題。

2）ETIG的電絮凝反應(yīng)器設(shè)計(jì)先進(jìn)，技術(shù)成熟，清洗無需酸洗，消除了操作危險(xiǎn)和對環(huán)境的再次污染。

3）ETIG電絮凝系統(tǒng)可以最大限度的重復(fù)利用已有設(shè)備及建筑，且完全實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。

4）ETIG的電絮凝反應(yīng)器擁有相應(yīng)的知識產(chǎn)權(quán)，是美國國家環(huán)保署唯一認(rèn)可的同類技術(shù)，國際上處于領(lǐng)先。

2、實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 某冶煉廠冶煉廢水現(xiàn)狀

以某冶煉廠2018年6月的實(shí)際排放情況為例，經(jīng)檢測，其廢水超標(biāo)排放，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染及重金屬資源浪費(fèi)。具體排放情況如表1所示。

2.2 試驗(yàn)儀器與藥劑

1）試驗(yàn)主要儀器及設(shè)備：pH計(jì)（Model868，Ori－onResearch.Inc.）；ETIG9.6L/min（13.8m3/d）電絮凝處理設(shè)備；250mL燒杯、玻棒、過濾斗、2L塑料杯、電導(dǎo)儀、2m3立方槽、集水箱；原子吸收分光光度計(jì)（AA-7000，SHIMADZU）。

2）試驗(yàn)主要藥劑：Ca(OH)2溶液、稀H2SO4、絮凝劑等。

2.3 中試試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用的ETIG電絮凝法處理冶煉廢水工藝的構(gòu)筑物及設(shè)備包括篩網(wǎng)、原水池、電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)、除泡池、絮凝劑投加系統(tǒng)、澄清池、污泥沉淀池、壓濾機(jī)等。具體工藝流程簡單示意圖如圖2所示。

圖2中，篩網(wǎng)是污水站第一道預(yù)處理設(shè)施，用于去除懸浮物等雜物；由于一般生產(chǎn)廢水的排放量在一天內(nèi)變化幅度較大，原水池用于均衡廢水的水質(zhì)和水量；電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)

2.4 重金屬的檢測方法

本試驗(yàn)中采用火焰原子吸收法檢測，并將檢測結(jié)果進(jìn)行記錄、整理和分析。

3、中試試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 中試試驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)試階段

6月2日―6月4為調(diào)試階段，記錄的廢水處理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As濃度，其中，所有重金屬污染物濃度均按mg/L計(jì)，去除率按%計(jì)。通過數(shù)據(jù)可以看到，調(diào)試階段的前兩天，只有總鎘的處理數(shù)據(jù)沒有達(dá)標(biāo)。分析原因，可能是儀器的一些相關(guān)參數(shù)還未調(diào)整到最佳狀態(tài)，故6月4日對儀器進(jìn)行了調(diào)整，調(diào)整后各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。同時(shí)，經(jīng)過這三天的調(diào)試可知，處理過程中整流器的電壓值最好高于18V；原水樣的電導(dǎo)率最好大于2000μs/cm；電流值不能低于75A。

3.2 連續(xù)運(yùn)行階段

連續(xù)運(yùn)行階段是系統(tǒng)正常工作的階段。6月5日―6月16日為儀器24h連續(xù)運(yùn)行階段，同樣記錄的廢水處理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As濃度。通過數(shù)據(jù)可以看到，連續(xù)運(yùn)行階段冶煉廢水經(jīng)過ETIG電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)處理后，各項(xiàng)指標(biāo)都遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)，有的甚至達(dá)到100%的去除率，處理效果非常好。

3.3 高濃度水樣處理階段

6月17日―6月23日，人為的把水樣中鎘、砷的含量提高，記錄的廢水處理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As濃度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，處理后的水樣總鎘、總砷含量達(dá)標(biāo)，且其他指標(biāo)也都非常理想，說明ETIG電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)對于高鎘和高砷水樣的處理較為適用。

3.4參數(shù)分析及不同工藝試驗(yàn)結(jié)果對比

1）參數(shù)分析。

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，整個(gè)處理過程的參數(shù)方面，原水樣的電導(dǎo)率、pH值、整流器的電壓和電流值等會對ETIG電絮凝工藝處理效果產(chǎn)生影響。具體的，高濃度和高電導(dǎo)率的水樣pH值調(diào)節(jié)到8.5～9.0之間較好，而其余的一般水樣則將pH值控制在7.5~9.0之間即可。電導(dǎo)率太低，電流值減小，會影響處理的效果，而電導(dǎo)率過高，說明水樣中金屬離子含量很高，也會影響處理效果。

2）ETIG電絮凝工藝處理與化學(xué)處理的比較。

以6月14日數(shù)據(jù)為例，比較ETIG電絮凝工藝與化學(xué)處理的效果。結(jié)果如圖3、下頁圖4、圖5所示。

由圖3、圖4、圖5可以看出，化學(xué)處理的工藝，處理效果不理想，排放廢水中總鎘嚴(yán)重超標(biāo)，同時(shí)pH值超標(biāo)嚴(yán)重，無法達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。而廢水經(jīng)ETIG電絮凝工藝處理后，各污染指標(biāo)的排放濃度都很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。具體的，鉛的含量非常低，去除率達(dá)99.19%，幾乎不能檢測出來；鋅的濃度低至ICP未檢出，可視為排放濃度為0，去除率達(dá)99.98%；鎘的含量非常低，其平均值僅為0.018mg/L，去除率達(dá)99.17%；砷的含量非常低，其平均值僅為0.011mg/L，去除率達(dá)97.48％。同時(shí)，pH值基本上在7～9范圍內(nèi)，其平均值為8.65，是達(dá)標(biāo)的。

4、結(jié)語

綜上所述，采用美國環(huán)?？萍紘H集團(tuán)（ETIG）電絮凝反應(yīng)器處理冶煉廢水后，可以確保廢水達(dá)標(biāo)排放，從而大大減少排污費(fèi)的交納。而且，各重金屬因子濃度極低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，利于環(huán)境保護(hù)及冶煉業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，還可進(jìn)行資源化利用，回收大量重金屬，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益?？傊?，ETIG電絮凝工藝在處理冶煉廢水方面，是一種可以達(dá)到環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益雙贏的水處理技術(shù)。（來源：忻州市環(huán)境監(jiān)測站）