高压脉冲电凝－硅藻精土技术处理电镀综合废水（下）

三、高压脉冲电凝和硅藻精土作用原理
1、 高压脉冲电凝技术作用原理
该技术突破传统的低电压、大电流之电解法，而采用高电压小电流——高压脉冲电凝法（HVES）。该法乃采用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，经单一电凝设备即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，可有效地去除电镀综合废水中的Cr6+，Zn2+，Ni2+，Cu2+，Cd2+，CN，油，磷酸盐以及COD，SS与色度。
高压脉冲电凝设备系可溶性金属铁为极板，废水进入电凝机在直流电的作用下，水溶液离解为H+与OH-。电凝机无需加药的每个电解单元发生如下反应。
1.1 还原反应可去除Cr6+、色度
阴极上发生还原反应，产生氢分子。
2H+2e→2H→H2↑
此种新生态（H）既有很强的还原能力，可将六价铬还原成三价铬，并以氢氧化铬沉淀去除。对于许多以氧化态成分为主的色素染料可将其还原为无色物质，而将废水中色度去除。
Cr2O72-+6e+14H+→2Cr3++7H2O
CrO42-+3e+8H+→Cr3++4H2O
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
1.2 除重金属离子
重金属离子与电解水中的OH—生成金属氢氧化物，形成固态沉淀。
Cu2++2OH–→Cu(OH)2↓
Ni2++2OH–→Ni(OH)2↓
Cd2+2OHˉ→Cd(OH)2↓
Zn2++2OH–→Zn(OH)2↓
1.3 氧化反应可去除COD及CN—
阳极板主要反应：
Fe -2e→Fe2+
4OH–- 4e→2H2O+2O→2H2O+O2↑
阳极产生的新生态[O]具有很强的氧化能力，可以氧化水中有机或无机化合物，去除水中的COD。阳极上由于放出新生态（O）作为氧化剂，氧化CN—，将氰根破除。
CN—+ 2OH -2e→CNOˉ+ H2O
2CˉNO-+4OH-6e→2CO2+N2+ H2O
1.4 除磷
铁极板受电化学作用析出的Fe2+被氧化成Fe3+和磷酸根反应沉淀，而且能与其它金属形成共沉淀，达到最好的除磷效果。
Fe3+PO43–→FePO4 ↓
1.5 混凝作用去除SS
金属极板在阳极板上离解出Fe2+与氧反应生成Fe3+，产生Fe(OH)3沉淀。
Fe2++2OH—→Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓
上述反应产生的Fe(OH)3活性很强，能与水中有机和无机杂质凝聚产生胶羽，以除去废水中的悬浮物，比铝盐、铁盐之混凝剂对废水中的悬浮物以及难于沉淀的细微离子等凝聚去除的效果更好。
1.6 浮除作用去除油脂和胶体
在电凝过程中，阳极与阴极表面不断产生氧气和氢气，并以微细气泡逸出，可以粘附于废水中的絮状物及油类物，令其密度变小而浮至水面，产生气浮作用。它比传统气浮法用释放器溶气水产生的气泡微小，效果更强。
2、 硅藻精土技术在电镀废水处理中的作用
由于经过电凝技术处理后的上清液受到pH值的影响，仍然会存在着一些重金属离子如Ni2+，Cu2+等。一般情况下，为了进一步去除这些重金属，常规的方法是加碱提高废水的pH值至9.5或更高，然后再加酸将pH值调至6~9。但如加入硅藻精土处理剂，pH值在7.5左右时，即可获得很高的重金属离子去除率。在实际工程中本单元的Ni2+去除率达到99.925%，Cu2+出水小于0.05mg/L。
硅藻在精选过程中把与硅藻共生的杂质分离除去，这样使硅藻表面本已平衡的电位形成不平衡电位，在水处理时，硅藻精土处理剂被微量加入污水中后，在高速搅拌，或抽吸污水的泵机叶片旋转下，瞬间散于水体之中，硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮粒子的带电性，使其相斥电位受到破坏而与硅藻形成缪羽，产生电位中和与沉淀作用，凝集成较大的絮花，借重力沉淀至底部，加上硅藻巨大的表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力，把金属离子吸附到硅藻表面，形成链式结构。由非晶体活性二氧化硅组成的硅藻，具有在水体中相聚和自由沉降为硅藻絮团的性能。再加上硅藻精土被改性后产生的絮凝作用，加快了硅藻絮团的沉积速度，能在很短时间内下沉与水体分离，从而起到去除重金属离子的作用。

四、工艺技术特点及先进性
（1）电镀线上产生的各类污水可集中到一个废水调节池，不同于化学法对不同废水分别进行处理。这是由于电凝系统对电镀综合废水中的有机物和无机污染物具有还原、氧化、中和、絮凝、浮除分离等功效，完成混合废水的处理。
（2）废水处理系统工艺流程简短，设备占地小，一次性投资少。
（3）对电镀生产线产生的各类污染物有相当的安全系数及抗冲击负荷能力。当废水水质量变化时，调整灵活，应变快速。
（4）高压脉冲电凝法突破传统电解法固定使用极板，设备可定期自动将阴阳极板互换与活化。可撕裂极板钝化膜，彻底解决了极板钝化这一国内外电解设备普遍存在的问题。不仅两极板互换延长了电极寿命，减少耗材，而且省电，仅为普通电解法的1/15～1/20。
（5）自动化程度高。处理系统可实现pH、ORP、液位等自动控制和自动加酸、加碱、加药等。
（6）运行费用低。综合处理成本约为2.0元/废水，仅为化学及其它处理方法的1/5～1/3。

五、结论和讨论
（1）高压脉冲电凝－硅藻精土电镀综合废水处理的新工艺和新技术工艺流程简单，处理电镀综合废水能力强，速度快，占地省，操作方便，运行可靠，处理成本低。
（2）处理出水不仅达标排放标准，且可部分回用与生产，节约水资源，具有良好的环境和经济效益。
（3）从目前工程运行的经验来看，控制适当的废水pH值进入电凝机十分关键，最佳pH值为3~5，pH高于6时电极极板易钝化，并影响到处理效果。
（4）废水水质变化时，电凝机的电流必须作相应的调整，目前还只能人工控制，因此尚需进一步深入研究，以便实现完全自动化控制，确保处理效果。

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