电絮凝技术处理废水应用现状及其影响因素研究

绿色环保建材电絮凝技术处理废水应用现状及其影响因素研究苏虹竹刘洋任雅楠陈勇志沈阳工业大学理学院摘要：近年来，电絮凝技术凭借去除率高、操作简单、化学药品投加量小、对环境影响小等优势逐渐成为研究热点。本文介绍了电絮凝的主要作用机理，从有机废水、含重金属废水、油田废水及城市污水处理四个方面详细论述了电絮凝技术的应用现状，综述了电絮凝反应过程中影响处理效率的各种重要因素，并提出目前电絮凝技术的局限性和未来发展趋势。关键词：电絮凝；研究现状；影响因素1引言电絮凝技术被视为一种结合电化学和化学混凝的交叉技术。1909年，美国申请题目为以铁板和铝板作电极的电絮凝技术专利，自此电絮凝法以效率高、无需外加药剂、减少二次污染、操控和设备维护较简单以及易于自动控制的优势逐渐成为处理无机、有机废水的有效方法。2电絮凝技术在废水处理中的应用现状电凝聚技术从19世纪发展至今，其研究涉及范围几乎涵盖了废水处理的各个领域，包括难降解有机废水、油田废水、实验室废水、电镀废水、餐饮废水、含重金属冶炼废水、以及垃圾渗滤液、金属的回收、给水处理等领域。下文将着重分析电絮凝技术在难降解有机废水、电镀废水、油田废水、实验室废水、含重金属冶炼废水这五个领域的研究现状及其取得的成果。2.1有机废水的处理有机废水包括染料废水、皮革废水、屠宰废水、造纸废水，这几类废水都不同程度含高浓度有机物，这种有机物结构复杂且难以降解,直接排放会造成很严重的环境污染，而这一系列的特点，都给传统废水处理方法带来很大的困难，然而电絮凝技术在处理此类废水上具有良好处理效果，因此，一种新型的更有效的污水处理法就应运而生了——电絮凝技术。K.S.ParamaKalyani等[1]通过研究电凝聚法处理造纸工业废水的电解时间、电荷密度、pH值、电解质浓度等因素得出实验结果：低碳钢电极的最大脱色率为92%，COD去除率为95%；铝电极的最大脱色率为84%，COD去除率为89%。MahmutKobya等[2]对实际印染废水利用铝和铁电极在序批式反应器中的处理过程进行了研究，并比较了各自产生的操作费用。实验结果表明，这种方法的处理效果很大程度上取决于废水自身的pH值。铝电极在酸性介质中效果较好，而铁电极在碱性介质和中性介质中表现更优，此外不同的电极材料对于处理废水的操作费用有很大影响，包括电能消耗、材料消耗两方面产生的成本，因此在实际处理中，要综合多方面因素选取电极材料。石淑云[3]对屠宰场废水做了周期换向脉冲电凝聚处理，在最佳直流电絮凝参数的基础上讨论了周期换向脉冲参数，废水的COD、色度去除率均可达到85.4%、92.2%甚至以上，并且周期换向脉冲的耗能是几种方法中最低的，符合经济性要求。梅建辉等[4]用低压低频交变脉冲电化学法处理甲基橙印染废水，选用铝阳极、铁阳极和不锈钢阳极处理，最高脱色率分别为93%、95%、87%，COD去除率分别为92%、90%、82%。2.2含重金属废水的处理重金属污染物在环境中稳定性高、难降解、迁移范围广，且对人类健康及自然环境的影响日益严重正逐渐成为全球性的问题[5]。电絮凝处理技术随电力工业的发展逐步成熟，可以很好的克服一些化学法多方面的缺点，故在含重金属废水的处理中得到了广泛的应用。徐旭东等[6]用电絮凝法使用不锈钢-铝电极材料对含铜废水进行处理，发现在最佳条件下，Cu2+的去除率平均能达到99%以上，COD的去除率也能达到97%(实验条件：废水铜离子浓度为150mg/L)；在同样的实验条件下，该种方法对200mg/L浓度Cl-的废水处理时，效果也很不错。2.3油田废水领域研究现状为了保护生态环境，必须对含油污水进行处理，对于电絮凝法处理含聚合物采油污水的问题，电絮凝技术在处理该类废水时存在诸多优点，因此在油田上使用非常广泛。马敬环等[7]人通过优化电极材料、电板间距、电流密度、pH值和电解时间几个因素，得到了几次试验中的最优处理结果，COD去除率68.5%，聚合物去除率49.5%；已突破其他传统方法的处理效果。2.4城市污水的处理城市污水处理是人们越来越关注的热点问题，毕竟与每个人的生活息息相关，现如今使用的化学絮凝强化一级处理法存在着絮凝剂耗费量较多，污泥产量较大，处理与处置过程费用高等一系列缺点，电絮凝法与之相比就优势明显了，产生污泥量少、装置占地面积小、易实现自动化、操作维护方便等等，而且它的实现条件很好满足，只要有电，就可以应用，应用到各居民生活区、各类船舶上更是如鱼得水。AlaadinA.Bukhari[8]把不锈钢作为电极材料，对城市污水中的总固体悬浮物和浊度进行电凝聚处理，得到如下结果：在0.8A的电流下处理五分钟，总悬浮物的去除率最高能够达到95.4%，效果显著。对于生活污水的处理，很受关注的两点就是时效性和可行性，杨毅等[9]学者改变之前电极使用方法，