摘要：比較了化學(xué)法與電化學(xué)法處理乳化液污水的特點(diǎn)。采用電脈沖電源技術(shù)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明電脈沖凝聚技術(shù)在乳化液污水處理取得了良好的處理效果，同時(shí)減少了能源的消 耗和電極的極化。

關(guān)鍵詞：乳化液水處理污水含油污處理電凝聚法

一、乳化液廢水處理工藝

（一）廢水水量、水質(zhì)、排放標(biāo)準(zhǔn)。

（二）乳化液污水處理。

1、乳化液污水的處理方法。乳化液 污水屬于含油污水類型。對(duì)不同形態(tài)的油采取不同的方法，重點(diǎn) 是乳化油的處理，同時(shí)除去化學(xué)添加劑、COD等。

①可浮油：油 珠顆粒較大，一般大于15μm,通常大部分以浮油形式存在，以 連續(xù)相的油膜漂浮于水面而能被撇除，主要采用隔油池去除。

② 分散油：粒經(jīng)在1～15μm的微小油珠懸浮分散于水相中，不穩(wěn) 定，靜置一段時(shí)間，可聚集成較大的油珠轉(zhuǎn)化為可浮油，也可能 在自然和機(jī)械作用下轉(zhuǎn)化為乳化油。

③乳化油：由于表面活性劑 的存在，油在水中呈乳液狀，易形成O/W型乳化微粒，粒徑小于1μm，表面常常覆蓋一層帶負(fù)電荷的雙電層，體系較穩(wěn)定，不易上浮于水面。必須經(jīng)過破乳后才能夠處理。

目前，乳化液污水 處理方面，一是化學(xué)藥劑法(藥劑破乳)工藝過程為：加藥(破乳) →沉降→過濾或加藥(破乳)→氣浮→過濾法。化學(xué)藥劑法具有工藝成熟、可靠的特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用方面也取得了較好效果。但是從節(jié)約能源和合理化使用資源及操作管理的角度看，化學(xué)藥劑破乳法不同程度地存在成本高、使用受局限、工藝過程復(fù)雜(如藥劑 的篩選、投加量、投加點(diǎn)、投加方式、現(xiàn)場(chǎng)的配置等)操作不便等不足之處。特別是近年來乳化液產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到很大提高， 采用化學(xué)藥劑法破乳一是時(shí)間長(zhǎng)，二是用藥量大，三是難以找到合適的破乳劑等問題時(shí)常出現(xiàn)。電化學(xué)方法治理污水具有無需添加(或少量添加)氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品；水質(zhì)適應(yīng)范圍寬，并能夠處理復(fù)雜的一般方法難以處理的污水；設(shè)備體積小，占地 面積少，操作簡(jiǎn)便靈活等優(yōu)點(diǎn)。但電化學(xué)方法存在著能耗大、陽極鈍化、成本高等缺點(diǎn)。限制了電化學(xué)方法在污水處理中應(yīng)用。

2、脈沖電化學(xué)法處理乳化液廢水。

近年來國內(nèi)外大力開展電化 學(xué)技術(shù)在廢水處理方面的應(yīng)用理論和技術(shù)的研究已在很多領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。本文主要介紹一種電化學(xué)處理廢水的新方法—— 脈沖法處理廢水，該方法應(yīng)用了脈沖電源技術(shù)，克服了恒壓電化 學(xué)法的弱點(diǎn)。具有高效率、低功耗、鐵耗小、電極不易極化等優(yōu)點(diǎn)。

①電凝聚原理。

電凝聚是以金屬為溶解性陽極(一般為鋁或 鐵)，在電解時(shí)產(chǎn)生的Al3+或Fe3＋離子生成電活性絮凝劑，來壓 縮膠體雙電層使其脫穩(wěn)，以及吸附架橋網(wǎng)捕作用來實(shí)現(xiàn)的：Al→ Al3++3e或Fe→Fe2＋+2e Al3++3H 2 O→Al(OH) 3 +3H或4 Fe2＋ +O2+2H 2O→4 Fe3＋+4OH一方面形成的電活性絮凝劑M(OH)n，被稱為可溶性多核羥基配合物，作為混凝劑能快速有效地凝聚污 水中的膠體懸浮物(細(xì)微油珠和機(jī)械雜質(zhì))并“架橋”聯(lián)接，凝成 “大塊”而加速分離。另一方面乳化液膠體在Al鹽或Fe鹽等電解質(zhì)作用下壓縮雙電層，因庫侖效應(yīng)或凝結(jié)劑的吸附作用，導(dǎo)致膠體凝聚而實(shí)現(xiàn)分離，發(fā)生電絮凝劑。雖然電活性絮凝劑的電化學(xué) 活性(壽命)僅幾分鐘，但對(duì)雙電層電位差影響極大，即對(duì)膠體粒子或懸浮微粒的凝聚作用極強(qiáng)。因而，其吸附能力與活度，比加入鋁鹽試劑的化學(xué)方法高得多，且用量少，成本低，不受環(huán)境、水溫及生物雜質(zhì)的影響，亦不會(huì)發(fā)生鋁鹽與水的氫氧化的副反 應(yīng)，因而所處理污水的酸堿度范圍就較寬。另外，電極表面釋放 出的細(xì)小氣泡加速了膠體的碰撞和分離過程。陽極表面的直接電 氧化作用和Cl－轉(zhuǎn)化成活性氯的間接電氧化作用對(duì)水中溶解性有機(jī)物和還原性無機(jī)物有很強(qiáng)的氧化能力，陰極釋放出的新生態(tài)氫 和陽極釋放出的新生態(tài)氧具有較強(qiáng)的氧化還原能力。通常，電化 學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)過程是及其復(fù)雜的。在反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生了電凝聚、電氣浮和電氧化過程，水中的溶解性膠體和懸浮態(tài)污 染物在混凝、氣浮和氧化作用下均可以得到有效轉(zhuǎn)化和去除。

② 脈沖電化學(xué)法原理。

將電極板與脈沖電源相連接構(gòu)成電解體系， 其進(jìn)行的電解過程就是脈沖電解。脈沖電流是時(shí)間的函數(shù)，脈沖幅值、脈沖寬度和脈沖間歇隨時(shí)間而變化。脈沖電流可以是等間隔脈沖、疏密脈沖或脈動(dòng)脈沖。脈沖電流的波形有方波、正弦半波、鋸齒波、隔鋸齒波等多種形式。典型的電脈沖波形如圖表3 所示。

脈沖具有3個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，即脈沖電壓(或電流)幅值F、脈沖寬度T on 和脈沖間歇T off 。為了達(dá)到較好的去污和節(jié)能效果，可 對(duì)這3個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。脈沖周期Z為一個(gè)脈沖寬度和脈沖間歇， 脈沖頻率則是脈沖周期的倒數(shù)。設(shè)占空比為r，則r為導(dǎo)通時(shí)間 (脈沖寬度)與脈沖周期之比：r=To n/(T on+T off)，通過改變占空比 r的值，就可得到不同的節(jié)能效果。高頻脈沖即不斷地重復(fù)進(jìn)行“供電—斷電—供電”的高頻率脈沖電解過程，使電解效率得到 大幅度地提高。脈沖電解，通電時(shí)間小于直流電解處理反應(yīng)時(shí)間，鐵的溶解量將少于直流電解時(shí)的溶解量。因此，脈沖電解與 直流電解相比，節(jié)電的同時(shí)也大幅度降低鐵耗。由于施加脈沖信號(hào)，電極上的反應(yīng)時(shí)斷時(shí)續(xù)，有利于擴(kuò)散、降低濃差極化，從而降低電耗。  電解槽內(nèi)的電流是離子在電場(chǎng)作用下流動(dòng)而形成的。在供電 時(shí)間內(nèi)，離子濃度會(huì)迅速降低；而在斷電間隙時(shí)間內(nèi)，離子濃度 又會(huì)得到迅速恢復(fù)和補(bǔ)充。所以在脈沖供電方式下電流密度要比 直流供電下的電流密度有所提高，這就使電解去污效果增強(qiáng)。

周期換向脈沖是在正向脈沖(陰極脈沖)后緊跟一個(gè)反向脈沖(陽極脈沖)。在電解過程中，如果施加周期換向的脈沖信號(hào)，既具備脈沖電解的特點(diǎn)，又由于兩極均可溶，更有利于金屬離子與膠體間的絮凝作用。同時(shí)兩極極性的經(jīng)常變化，對(duì)防止電極鈍化也起到積極作用。脈沖電壓通常在100～400V左右，相對(duì)直流供電的電壓增大了不少。事實(shí)上，采用較高的電壓，可以大大降低總電流強(qiáng)度和減少電解時(shí)間，從而提高電流效率，降低電耗、鐵耗， 電解效果會(huì)更好。由于整個(gè)平均電耗降低，電流又不大，因此變壓器不易發(fā)熱，設(shè)備運(yùn)行安全可靠。

二、電化學(xué)法在乳化液污水治理中的應(yīng)用

（一）電化學(xué)法處理乳化液污水工藝流程。對(duì)于不同成份污水及不同排放標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增加處理設(shè)施。如污水濃度較高時(shí)采用二級(jí)氣?。粓?zhí)行一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)采用過濾、吸附后在排放；也可以與生活污水混合后采用生物處理。

（二）電化學(xué)法處理乳化液污水應(yīng)用。在實(shí)際運(yùn)行中采用選用鐵為可溶性電極，雖然鋁離子要比鐵離子的凝聚效果好，但從實(shí)用和經(jīng)濟(jì)角度看，在廢水處理中還是使用鐵比鋁更方便和適用。電壓控制在200～300V，通過電量控制在0.5～2.0F?m-3,電凝聚時(shí)間控制在5～15min。能夠有效去除污染物，油的去除率可達(dá)99%，COD去除率可達(dá)95%。實(shí)際應(yīng)用中處理后的污水COD＜ 450mg/L，油＜15mg/L，SS＜45mg/L觀察一年能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。工程總投資12.5萬元，占地面積45m2，裝機(jī)功率13Kw，運(yùn)行成本3.50/m3。

三、電凝聚法工藝特點(diǎn)及效果討論

電凝聚技術(shù)具有許多傳統(tǒng)水處理工藝所沒有的優(yōu)勢(shì)，能在同時(shí)除去或降低有機(jī)物、細(xì)菌、色度、重金屬等有毒物質(zhì)。與化學(xué)混凝相比，其特點(diǎn)是：電凝聚產(chǎn)生的氫氧化物比化學(xué)混凝法所產(chǎn)生的具有更高的活性，具有更大的吸附除去污染物的能力。所需的藥劑少，產(chǎn)生的污泥較少，絮體密實(shí)，不會(huì)發(fā)生回溶；省約(減少)了藥品的儲(chǔ)存、計(jì)量、混合等。電凝聚反應(yīng)過程還可以產(chǎn)生微小的氣泡，有利于污染物上浮分離。電凝聚技術(shù)不產(chǎn)生二次污染、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單方便、使用成本低、處理效果好等。電凝聚技術(shù)用于污水處理的潛力并為完全顯現(xiàn)。電凝聚技術(shù)還存在許多不足之處：需要定期更換電極；溶液要保 持一定的電導(dǎo)率；耗電量較大等。為此，今后應(yīng)對(duì)電凝聚過程中的物理、化學(xué)過程的機(jī)理進(jìn)行深入研究；對(duì)電極材料、極化方式 以及各種因素著手，尋找新的電極材料；將電凝聚與傳統(tǒng)工藝結(jié)合，發(fā)揮各自特長(zhǎng)。隨著電凝聚技術(shù)的進(jìn)一步完善，在水處理中的應(yīng)用將更加廣泛。

參考文獻(xiàn)：曲久輝,劉會(huì)娟,等著《.水處理電化學(xué)原理與技術(shù)》；熊方文,余蜀靈著.《脈沖電解工業(yè)污水技術(shù)》 （作者單位：重慶市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)研究院）
 

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