申請日2010.06.10
公開(公告)日2012.09.19
IPC分類號C02F103/18; C02F1/463
摘要
本發(fā)明公開了一種電絮凝回收處理脫硫廢水的方法和裝置，脫硫廢水經(jīng)收集進入電絮凝反應(yīng)器，然后進行固液分離，分離后的澄清出水回用于電廠的沖灰渣系統(tǒng)或直接排放，泥渣輸送到污泥處理系統(tǒng)進行脫水，污泥處理系統(tǒng)的出水回流至進水系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用電絮凝技術(shù)取代復(fù)雜的化學(xué)法回收處理脫硫廢水，能有效去除廢水中的污染物，對重金屬的處理率可達95%～99%，對氯的處理率可達80%以上，COD、氨氮等去除率可達90%以上，并大大縮短了處理時間，提高了處理效率，節(jié)省了投資費用;而且，該電絮凝處理裝置體積小、占地特別少;無需外加絮凝劑;環(huán)保性能好;成本低。
摘要附圖
權(quán)利要求書
1.一種電絮凝回收處理脫硫廢水的方法，其特征在于：脫硫廢水經(jīng)收集進入電絮凝反應(yīng)器，去除對電廠灰渣系統(tǒng)產(chǎn)生影響的腐蝕性成分，使水中的COD、氟離子濃度、重金屬雜質(zhì)達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的第一類污染物最高允許排放濃度的要求，氯離子濃度滿足回用系統(tǒng)材料的防腐要求，然后進行固液分離，分離后的澄清出水回用于電廠的沖灰渣系統(tǒng)，泥渣輸送到污泥處理系統(tǒng)進行脫水，污泥處理系統(tǒng)的出水回流至進水系統(tǒng);通過藥劑添加系統(tǒng)向電絮凝反應(yīng)器中添加敏化劑，并向固液分離系統(tǒng)中添加聚丙烯酰胺;電絮凝反應(yīng)器為管式結(jié)構(gòu)的單極式高頻脈沖電絮凝反應(yīng)器，其陽極材料為鐵或鋁;單極式高頻脈沖電絮凝反應(yīng)器處理脫硫廢水的工藝參數(shù)為：脈沖頻率0.15～0.2kHz、電流密度14～17mA/cm2、電解時間30～60min。
2.按照權(quán)利要求1所述電絮凝回收處理脫硫廢水的方法，其特征在于：敏化劑的添加量為0.2公斤/噸水;聚丙烯酰胺的添加量為2PPM。
3.按照權(quán)利要求1所述電絮凝回收處理脫硫廢水的方法，其特征在于：電絮凝反應(yīng)器運行時的PH值控制在4-9;工作壓力為0.1-0.6Mpa;工作水溫5-25℃。
4.按照權(quán)利要求1所述電絮凝回收處理脫硫廢水的方法，其特征在于：固液分離采用斜板加強氣浮裝置，氣水比為10～12∶1，分離區(qū)表面負荷5.4～15m3/(h.m2)。
5.采用權(quán)利要求1-4中任一項所述方法回收處理脫硫廢水的裝置，其特征在于：包括進水系統(tǒng)、電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)和敏化劑添加裝置與聚丙烯酰胺添加裝置組成的藥劑添加系統(tǒng)，電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和電絮凝反應(yīng)器兩個部分，進水系統(tǒng)、電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)依次相連接，敏化劑添加裝置與電絮凝反應(yīng)器相連接，聚丙烯酰胺添加裝置與固液分離系統(tǒng)相連接，污泥處理系統(tǒng)經(jīng)回流管與進水系統(tǒng)連接。
6.按照權(quán)利要求5所述電絮凝回收處理脫硫廢水的裝置，其特征在于：敏化劑添加裝置通過螺桿泵、管道、管道混合器與電絮凝反應(yīng)器連接。
7.按照權(quán)利要求5所述電絮凝回收處理脫硫廢水的裝置，其特征在于：電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)采用一級、兩級或多級，兩級或多級電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)之間同時采用串聯(lián)、并聯(lián)兩種方式連接。
8.按照權(quán)利要求7所述電絮凝回收處理脫硫廢水的裝置，其特征在于：電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)還包括一級惰性電極電絮凝反應(yīng)器，其陽極材料為惰性材質(zhì)。
9.按照權(quán)利要求5所述電絮凝回收處理脫硫廢水的裝置，其特征在于：固液分離系統(tǒng)由斜板加強氣浮裝置組成，其排放口后設(shè)有在線檢測儀表。
10.按照權(quán)利要求5所述電絮凝回收處理脫硫廢水的裝置，其特征在于：控制系統(tǒng)由計算機、可編程控制器PLC及其執(zhí)行機構(gòu)和檢測儀表組成。
11.按照權(quán)利要求9或10所述電絮凝回收處理脫硫廢水的裝置，其特征在于：檢測儀表包括進水壓力計、流量計和出水COD檢測裝置。
說明書
電絮凝回收處理脫硫廢水的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及一種電絮凝回收處理脫硫廢水的方法和裝置，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
煙氣脫硫是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方式，是控制二氧化硫污染的主要技術(shù)手段。石灰石—石膏法是目前使用最廣泛的一種煙氣脫硫法，它能高效脫除煙氣中的二氧化硫。鍋爐煙氣濕法脫硫(石灰石/石膏法)過程產(chǎn)生的廢水主要來自石膏脫水和清洗系統(tǒng)。廢水中含有的雜質(zhì)主要包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬，其中很多是國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中要求嚴(yán)格控制的第一類污染物。脫硫廢水中的各種重金屬離子對環(huán)境有很強的污染性，其水質(zhì)比較特殊，處理難度較大。
脫硫廢水的特點為：①pH較低(隨FGD流程不同有差異，一般為1～6.5);②懸浮物含量很高(石膏顆粒、Si02、Al和Fe的氫氧化物)，可達幾萬mg/L;③氟化物、COD和重金屬超標(biāo)，其中包括我國嚴(yán)格控制排放的第一類污染物如Hg、As、Pb等;④含鹽量極高，含有大量的Cl-、SO42-和SO32-等離子，其中Cl-的濃度達到10000～20000mg/L，遠高于標(biāo)準(zhǔn)海水的Cl-濃度。因此脫硫廢水的處理必須綜合考慮如下指標(biāo)的去除效率和程度：①pH值;②懸浮物固體成分及含量;③石膏過飽和度;④重金屬含量。
對于濕法煙氣脫硫技術(shù)，一般應(yīng)控制氯離子含量小于20000mg/L。脫硫廢液呈酸性(通常pH4～6)，懸浮物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9000～12700mg/L，一般含汞、鉛、鎳、鋅等重金屬以及砷、氟等非金屬污染物。脫硫廢水為弱酸性，故此時許多重金屬離子仍有良好的溶解性。所以，脫硫廢水的處理主要是以化學(xué)、機械方法分離重金屬和其它可沉淀的物質(zhì)，如氟化物、亞硫酸鹽和硫酸鹽。
國內(nèi)外常見的脫硫廢水處理方式主要有：
(1)水力除灰：該方法是脫硫廢水不經(jīng)處理，直接進入水力除灰系統(tǒng)，脫硫廢水中的重金屬或酸性物質(zhì)與灰中的CaO反應(yīng)生成固體而得到去除，從而達到以廢治廢的目的。但該方案不適用于氣力除灰系統(tǒng)的電廠，而目前國內(nèi)電廠基本不使用水力除灰系統(tǒng)。另外采用該方案會對除灰設(shè)備及管道造成腐蝕。
(2)蒸發(fā)：通過蒸發(fā)及干燥裝置可以使脫硫廢水分離為高品質(zhì)的水(蒸汽)和固體廢物，有利于水的重復(fù)利用，便于實現(xiàn)全廠廢水的零排放。但該方法的缺點是投資很高，在國內(nèi)還沒有投運的先例。
(3)單獨設(shè)置化學(xué)水處理系統(tǒng)：該方案設(shè)置一套完整的化學(xué)水處理系統(tǒng)，通過氧化、中和、沉淀、凝聚等方法去除脫硫廢水中的污染物。國內(nèi)的杭州半山電廠、北京熱電廠等多數(shù)電廠均采用該方案，該方案的問題是從目前的運行效果來看，基本上都達不到排放標(biāo)準(zhǔn)，在以后的環(huán)境治理中是非常大的遺留問題。
目前國內(nèi)電廠脫硫廢水的實際情況為：
(1)濕法脫硫廢水的主要特征是呈現(xiàn)弱酸性，pH值低于5.7;懸浮物高，但顆粒細小，主要成分為粉塵和脫硫產(chǎn)物(CaSO4和CaSO3);
(2)含有可溶性的氯化物和氟化物、硝酸鹽等;還有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金屬離子。
由此國內(nèi)現(xiàn)行的典型脫硫除塵廢水處理技術(shù)是基于如上廢水的排放性質(zhì)，采用物化法針對不同種類的污染物，分別創(chuàng)造合宜的理化反應(yīng)條件，使之予以徹底去除�，F(xiàn)行脫硫廢水的處理步驟為：
(1)廢水中和
反應(yīng)池由3個隔槽組成，每個隔槽充滿后自流進入下個隔槽，在脫硫廢水進入第1隔槽的同時加入一定量的石灰漿液，通過不斷攪拌，其pH值可從5.5左右升至9.0以上。
(2)重金屬沉淀
Ca(OH)2的加入不但升高了廢水的pH值，而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金屬離子生成氫氧化物沉淀。一般情況下3價重金屬離子比2價離子更容易沉淀，當(dāng)pH值達到9.0～9.5時，大多數(shù)重金屬離子均形成了難溶氫氧化物。同時石灰漿液中的Ca2+還能與廢水中的部分F-反應(yīng)，生成難溶的CaF2;與As3+絡(luò)合生成Ca(AsO.3)2等難溶物質(zhì)。此時Pb2+、Hg2+仍以離子形態(tài)留在廢水中，所以在第2隔槽中加入有機硫化物(TMT—15)，使其與Pb2+、Hg2+反應(yīng)形成難溶的硫化物沉積下來。
(3)絮凝反應(yīng)
經(jīng)前2步化學(xué)沉淀反應(yīng)后，廢水中還含有許多細小而分散的顆粒和膠體物質(zhì)，所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝劑FeClSO4，使它們凝聚成大顆粒而沉積下來，在廢水反應(yīng)池的出口加入陽離子高分子聚合電解質(zhì)作為助凝劑，來降低顆粒的表面張力，強化顆粒的長大過程，進一步促進氫氧化物和硫化物的沉淀，使細小的絮凝物慢慢變成更大、更容易沉積的絮狀物，同時脫硫廢水中的懸浮物也沉降下來。
(4)濃縮/澄清
絮凝后的廢水從反應(yīng)池溢流進入裝有攪拌器的澄清/濃縮池中，絮凝物沉積在底部并通過重力濃縮成污泥，上部則為凈水。大部分污泥經(jīng)污泥泵排到灰漿池，小部分污泥作為接觸污泥返回廢水反應(yīng)池，提供沉淀所需的晶核。上部凈水通過澄清/濃縮池周邊的溢流口自流到凈水箱，凈水箱設(shè)置了監(jiān)測凈水pH值和懸浮物的在線監(jiān)測儀表，如果pH和懸浮物達到排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)則通過凈水泵外排，否則將其送回廢水反應(yīng)池繼續(xù)處理，直到合格為止。
電廠產(chǎn)生的脫硫廢水量并不多(一般約10-40噸/小時)，但其組分復(fù)雜，處理難度大，運行費用高。目前國內(nèi)電廠實際運行情況是大部分處理后的水質(zhì)達不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，或者干脆脫硫廢水設(shè)備不投運而是采用其它的變相手段把這部分廢水轉(zhuǎn)移出去，給環(huán)境帶來新的二次污染。如果按照傳統(tǒng)的徹底處理辦法，國內(nèi)外基本是濃縮+蒸發(fā)+結(jié)晶的處理方式，這樣投資約5000-8000萬元。
除上述介紹的脫硫廢水處理方法外，國內(nèi)也有一些專利技術(shù)，有工藝改進的，有設(shè)備改進的，有濃縮蒸發(fā)結(jié)晶工藝，還有采用爐膛燃燒方法的。例如，美國一些電廠利用電除塵器與空氣加熱器之間的煙道間隙，加熱蒸發(fā)脫硫廢水，廢水蒸發(fā)成水蒸汽進入煙道，固體顆粒物被電除塵器去除，該方案存在的問題是廢水蒸發(fā)增加了煙氣的濕度或HCl量，會對電除塵器造成低溫腐蝕，另外脫硫廢水的量過多可能會影響電除塵器的效率，該方案在國內(nèi)還無投運的先例。濃縮蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)是借鑒了GE能源公司在其它系統(tǒng)的廢水處理及物料回收設(shè)備系統(tǒng)方法，其投資很高，20噸/小時的脫硫廢水設(shè)備投資約需要1億元人民幣，到目前為止還沒有同類工程的運行實例。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于：提供一種電絮凝回收處理脫硫廢水的方法和裝置。本發(fā)明將脫硫廢水處理到適合電廠灰渣系統(tǒng)回用的水質(zhì)，其處理過程主要是去除可能對灰渣系統(tǒng)產(chǎn)生影響的腐蝕性，投資較小，實用性強，具有廣泛的推廣使用價值。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種電絮凝回收處理脫硫廢水的方法：脫硫廢水經(jīng)收集進入電絮凝反應(yīng)器，然后進行固液分離，分離后的澄清出水回用于電廠的沖灰渣系統(tǒng)或直接排放，泥渣輸送到污泥處理系統(tǒng)進行脫水，污泥處理系統(tǒng)的出水回流至進水系統(tǒng)。
前述方法最好再通過藥劑添加系統(tǒng)向電絮凝反應(yīng)器中添加敏化劑，并向固液分離系統(tǒng)中添加聚丙烯酰胺(PAM)。
敏化劑的添加量為0.2公斤/噸水;聚丙烯酰胺的添加量為2PPM。所述敏化劑是由多種無毒無害的礦物質(zhì)(如改性氧化鋁等)根據(jù)廢水的性質(zhì)配制而成，本發(fā)明所用敏化劑即水處理領(lǐng)域常用的敏化劑，均為外購產(chǎn)品。在高頻電場的作用下，敏化劑中的礦物質(zhì)吸收微粒能量帶有極性并處于激發(fā)態(tài);處于激發(fā)態(tài)的小微粒可以誘發(fā)一些無極性或弱極性的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，從而起到在電絮凝電場的作用下去除污染物的目的。PAM可提高水中絮體的聚合度，使原本分散的絮體結(jié)合成大塊的絮體，有利于固液分離系統(tǒng)的污泥分離。
前述電絮凝反應(yīng)器運行時的PH值控制在4-9;工作壓力為0.1-0.6Mpa;工作水溫5-25℃。
前述電絮凝反應(yīng)器由金屬合金材料制成;主要由電源和電絮凝管組成。所述電源優(yōu)選采用高頻電源(即高、低壓脈沖和高、低壓高頻自適應(yīng)智能電源)。
前述電絮凝反應(yīng)器優(yōu)選采用管式結(jié)構(gòu)的單極式高頻脈沖電絮凝反應(yīng)器;其陽極材料為鐵或鋁。
單極式高頻脈沖電絮凝反應(yīng)器處理脫硫廢水的工藝參數(shù)優(yōu)選為：脈沖頻率0.15～0.2kHz、電流密度14～17mA/cm2、 電解時間30～60min。
所述固液分離采用斜板加強氣浮裝置，氣水比為10～12∶1，分離區(qū)表面負荷5.4～15m3/(h.m2)。斜板加強氣浮裝置可為絮體提供大的表面負荷，氣浮機釋放的微小氣泡與絮粒結(jié)合后，提高了絮體的上升速度，可實現(xiàn)絮體快速分離。
采用前述方法回收處理脫硫廢水的裝置，包括進水系統(tǒng)、電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)，電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)和電絮凝反應(yīng)器兩個部分，進水系統(tǒng)、電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)依次相連接，污泥處理系統(tǒng)經(jīng)回流管與進水系統(tǒng)連接。
前述裝置還包括敏化劑添加裝置和聚丙烯酰胺(PAM)添加裝置組成的藥劑添加系統(tǒng)，敏化劑添加裝置與電絮凝反應(yīng)器相連接，PAM添加裝置與固液分離系統(tǒng)相連接。
所述敏化劑添加裝置通過螺桿泵、管道、管道混合器與電絮凝反應(yīng)器連接。工作時，將敏化劑通過螺桿泵加入到管道中，經(jīng)過管道混合器進入電絮凝反應(yīng)器中。
前述電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)采用一級、兩級或多級，兩級或多級電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)之間同時采用串聯(lián)、并聯(lián)兩種方式連接。在脫硫廢水的水質(zhì)發(fā)生變化時可以多級串聯(lián)使用;若設(shè)備需要維修更換，可以啟用備用級，多級也可以交替運行，以延長設(shè)備的使用壽命。
前述電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)還包括一級惰性電極電絮凝反應(yīng)器，其陽極材料為惰性材質(zhì)。要求脫硫廢水進行回用時，加一級惰性電極電絮凝反應(yīng)器來除去脫硫廢水中的氯離子。
前述固液分離系統(tǒng)由斜板加強氣浮裝置組成，其排放口后設(shè)有在線檢測儀表。斜板加強氣浮裝置可為絮體提供大的表面負荷，氣浮機釋放的微小氣泡與絮粒結(jié)合后，提高了絮體的上升速度，實現(xiàn)絮體快速分離。在線檢測儀表實時將測量結(jié)果反饋給PLC，如處理指標(biāo)不合格，系統(tǒng)將顯示“超標(biāo)”，并及時改變反應(yīng)器的電參數(shù)。
前述控制系統(tǒng)由計算機、可編程控制器(PLC)及其執(zhí)行機構(gòu)和檢測儀表組成，使用時可以根據(jù)廢水的負荷變化而設(shè)定不同的參數(shù)，使之達到最佳的處理結(jié)果。檢測儀表包括進水壓力計、流量計和出水COD檢測裝置。
電絮凝能有效地去除脫硫廢水中的有機物、重金屬、懸浮顆粒等雜質(zhì)。在電絮凝反應(yīng)器中，由計算機控制的發(fā)射極釋放出離子和電子;當(dāng)廢水進入反應(yīng)室時，會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生凝聚沉淀。電絮凝反應(yīng)系統(tǒng)是利用電化學(xué)的原理，在電流的作用下溶解可溶性電極，使其成為帶有電荷的離子并釋放出電子;產(chǎn)生的離子與水電離后產(chǎn)生的(OH-)結(jié)合，生成有絮凝作用的化合物;另外釋放出的電子還原帶有正電的污染物，從而達到去除液體中污染物的目的。該技術(shù)采用電化學(xué)原理去除廢水中的雜質(zhì)，產(chǎn)生易去除的不溶解于水的氧化物和氫氧化物，取代了復(fù)雜的化學(xué)處理法。
電絮凝是一個復(fù)雜的物理化學(xué)及電化學(xué)過程，一般情況下，電場作用于電極上，產(chǎn)生的離子或釋放的電子在進入水體時產(chǎn)生以下6種基本的物理化學(xué)及電化學(xué)反應(yīng)：
1) 氧化：氧化作用可以分為直接氧化和間接氧化，直接氧化即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化;間接氧化是利用溶液中的電極電勢較低的陰離子，例如OH-、Cl-在陽極失去電子生成新的較強的氧化劑活性物質(zhì)Cl2等，利用這些活性物質(zhì)使污染物失去電子，起氧化分解作用，以降低原液中的BOD5、COD、NH3-N等。
2) 還原：還原作用也分為直接還原和間接還原，直接還原即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原作用;間接還原是污染物中的陽離子首先在陰極得到電子，使得電解質(zhì)中高價或低價金屬陽離子在陰極得到電子直接被還原為低價陽離子生成易于沉淀的金屬氧化物或金屬沉淀。
3) 絮凝：可溶性陽極通以直流電后，陽極失去電子，形成金屬陽離子，與溶液中的OH-生成吸附能力極強的金屬氫氧化物膠體絮凝劑，將廢水中的污染物質(zhì)吸附共沉而去除。
4) 氣�。寒�(dāng)電壓達到水的分解電壓時，在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣。氣泡尺寸很小，分散度高，作為載體粘附水中的懸浮固體而上浮，這樣很容易將污染物質(zhì)去除。電解氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物，也可以去除廢水中的親水性污染物。
5) 電絮凝配合高頻電源還可以發(fā)生較強絡(luò)合反應(yīng)或螯合反應(yīng)，使得一些難以去除的物質(zhì)以絡(luò)合膠體的形式沉淀出來。對于氯離子，可以跟羥基和其他物質(zhì)形成鹵化復(fù)合物絮體。
6) 電絮凝配合高頻電源及敏化劑的使用，可以發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)和誘導(dǎo)催化氧化反應(yīng)，使氧化、還原反應(yīng)進行的更徹底，對溶解性污染物有較高的處理能力，有較寬的處理范圍和更好的處理效果，可使COD、氨氮等去除率高達90%以上。
電絮凝反應(yīng)處理脫硫廢水的影響因素主要包括可溶性陽極材料、脈沖電源脈沖占空比、脈沖頻率、電流密度、電解時間和廢水濃度等。
傳統(tǒng)電絮凝技術(shù)存在著由于電極極化導(dǎo)致電耗升高、處理效率降低的不足。脈沖電絮凝與直流電絮凝相比，脈沖電絮凝技術(shù)在處理脫硫廢水中有著明顯的節(jié)能優(yōu)勢。單脈沖和雙脈沖電絮凝都具有明顯的節(jié)能效果，與直流電絮凝相比，能耗分別下降了84%和87%，而COD處理效果相當(dāng);但雙脈沖與單脈沖電絮凝相比，雙脈沖電極耗材較大，單脈沖電極耗材與直流電絮凝相當(dāng)。所以，脈沖電絮凝在處理脫硫廢水上具有較好的節(jié)能效果，且單脈沖電絮凝的綜合效益更好。
脈沖占空比對重金屬和有機物去除率有明顯的影響，隨占空比的增加對重金屬和有機物去除率增大，但當(dāng)占空比大于0.4以后對重金屬和有機物去除率變化不大;
脈沖頻率對重金屬和有機物去除率影響不明顯，在0.15～0.2KHz范圍內(nèi)都有較好的去除效果;
電源電流密度對重金屬和有機物去除率的影響較大，重金屬和有機物去除率 隨電流密度的增大而增加，在電流密度為16.8mA/cm2 時重金屬和有機物去除率可達90%。電流密度大于 16.8mA/cm2以后去除率變化很小，而電流密度越大耗能越大，故選電流密度16.8mA/cm2;
重金屬和有機物去除率隨電解時間的延長而增加，在60min后平均達到97%以上，此后隨時間的延長基本保持不變。
綜上所述，單脈沖電絮凝處理脫硫廢水的最佳工藝參數(shù)為：脈沖占空比：0.4;脈沖頻率：0.15kHz;電流密度：16.8mA/cm2;電解時間：60min。
電絮凝產(chǎn)生大量的、具極強氧化性能的羥基自由基和新生態(tài)的混凝劑，使廢水中的污染物發(fā)生諸如催化氧化、分解、混凝、吸附等作用，能有效去除廢水中的污染物，COD、BOD、NH4-N、大腸桿菌、懸浮物、重金屬等的除去率可達到95%～99%。
電絮凝在一個封閉的空間內(nèi)進行電化學(xué)反應(yīng)，使得誘導(dǎo)催化、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)、溶氣等一次完成，大大縮短了處理時間，提高了處理效率。
另外，電絮凝產(chǎn)生的污泥為惰性化污泥，可以作為無毒物質(zhì)分類和處理。
電絮凝處理的工藝特點：
(1)具備強氧化-自產(chǎn)氧化劑;
(2)強還原-自產(chǎn)還原劑;
(3)絮凝-自產(chǎn)絮凝劑;
(4)氣浮-自產(chǎn)氣浮超細氣泡;
(5)去除效果：
SS：包括懸浮與膠狀SS去除99%以上;
CL-：氯離子濃度在脫硫廢水中一般是10000-20000ppm，如要回用最大的問題是對回用系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生強腐蝕，而經(jīng)過電絮凝后氯離子濃度可以降到100-500ppm，防止了對回用系統(tǒng)設(shè)備、管道的腐蝕。這種情況下，系統(tǒng)可增加一級惰性電極電絮凝反應(yīng)器來除去脫硫廢水中的氯離子。由于前級消耗電極絮凝反應(yīng)器大大降低了廢水中的膠體硅、COD等，可極大地提高后級氯離子的去除效果。
BOD：高BOD濃度廢水強氧化破鍵可作濃縮預(yù)處理，以利后續(xù)處理，中低濃度廢水可去除85%-99%;
COD：高濃度COD廢水，為電中性不易物化處理，可因強氧化斷化學(xué)鍵而破壞電中性進行混凝去除或分解成可生物降解小分子，作預(yù)處理;對于中低濃度的廢水，常可一次處理達回用標(biāo)準(zhǔn);
重金屬：生成氫氧化物膠體去除。
本發(fā)明電絮凝回收處理工藝是一種獨特的處理工藝，不是傳統(tǒng)的方法，這種工藝一直沒有被進行專業(yè)應(yīng)用，或者在特定水質(zhì)條件下發(fā)現(xiàn)其使用的優(yōu)勢。該技術(shù)在處理各種污水和脫硫廢水時不僅僅是使用電絮凝一種單一的方式，而是采用多種技術(shù)的“有機組合方式”，綜合了“電氧化氣浮、絮凝”;“電解加微泡臭氧”;“電解加亞濾”;“電解加超聲波”;“電解加微波”;“電解加紫外線”等技術(shù)，可以使單一的電絮凝法不易處理的污水、廢水快速的分層、分離、絮凝、沉淀，同時也有除臭、脫色、消毒、滅菌、大幅度降低COD、BOD、SS等效果。它采用電化學(xué)原理去除廢水中的雜質(zhì)，產(chǎn)生易去除的不溶解于水的氧化物和氫氧化物。這種方法取代了復(fù)雜的化學(xué)處理法，減少了或完全免去了對酸、氫氧化物、三氧化鐵、亞硫酸鹽或其他許多試劑的需求和依賴。電絮凝可以中和離子或顆粒上的電荷而使污染物沉淀。電絮凝技術(shù)處理廢水的實例表明水中的重金屬如：砷、鎘、鉻、鉛、鎳、鋅、鈣的處理率可達95%～99%，具有足夠活化能的重金屬可沉淀為耐酸氧化物的污泥如NiFe2O4。在敏化劑的作用下，對于氯的處理率也可達80%以上。電絮凝配合高頻電源及敏化劑的使用，可以發(fā)生誘導(dǎo)催化氧化反應(yīng)，使氧化、還原反應(yīng)進行的更徹底，從而使COD、氨氮等去除率高達90%以上。
這種綜合電絮凝處理技術(shù)目前還鮮見報道，尤其是將多種前沿的純物理廢水處理方面的新技術(shù)有機組合起來的“綜合處理方式”更是鮮為人知，完全是一個空白點。
本發(fā)明高頻電絮凝是在傳統(tǒng)電絮凝技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的。發(fā)明人深入研究了脫硫廢水在各種電場條件下發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)生的結(jié)果后，總結(jié)了使用的電源電壓高低、電流密度的大小、電源的形式(如直流、脈沖及頻率的高低)、敏化劑(硅藻精土敏化劑)在不同電場下發(fā)生的誘導(dǎo)催化氧化的作用、電極的形狀等后，確定了電絮凝反應(yīng)器和與其配備的電源系統(tǒng)。高頻電絮凝與傳統(tǒng)電絮凝的區(qū)別與特點如下：
(1)改變了傳統(tǒng)電絮凝反應(yīng)器電極的形式，采用管式結(jié)構(gòu)。管式的幾何形狀可使陰極、陽極間液體與陰陽極獲得最充分的表面接觸，大大縮短了停留時間。一般情況下只需要停留15秒～30秒的時間。在高頻電場的作用下，使有效操作的能耗降低到最小程度，運行費用低于一般的電絮凝技術(shù)。
(2)一般電絮凝采用的配套電源為直流電源、脈沖電源、高壓電源。高頻電絮凝采用的是高、低壓脈沖和高、低壓高頻自適應(yīng)智能電源。這種電源在一定范圍內(nèi)，可以根據(jù)被處理液體負荷(水量和污染物含量)的變化自動調(diào)整。這樣不但可以實現(xiàn)對液體中某種污染物或物質(zhì)有針對性地去除或提取，也使污水處理或水凈化工程完全實現(xiàn)自動化。另外，利用高頻電源電解的方式消除了陽極絮凝過程中的鈍化現(xiàn)象，提高了電解電流效率。高頻電絮凝處理脫硫廢水的優(yōu)化參數(shù)值為：電流密度16.8mA/cm2，脈沖頻率0.15kHz，電解時間60min。
(3)根據(jù)處理的要求，可以在電絮凝的過程中加入適量的“敏化劑”。由于高頻同軸電絮凝是在一個完全封閉的空間內(nèi)完成，所以在高頻電場作用下，敏化劑可以更充分的被“激活”，使得誘導(dǎo)催化氧化反應(yīng)進行的更徹底，完成一般電絮凝不能完成的處理工作。
(4)電絮凝產(chǎn)生的污泥為惰性化污泥，可以作為無毒物質(zhì)分類和處理，并且即使在酸性條件下其中的重金屬也不會從污泥中析出。
(5)在特定的反應(yīng)器中，由于高頻電場中電子和敏化劑的作用，不但破壞了氯化物鹽的對稱醋酸纖維素膜中的分配系數(shù)和總擴散參數(shù)的平衡關(guān)系，也破壞了鹽的水和離子的形成。所以使用高頻電絮凝比一般電絮凝有更強的除鹽的能力。
(6)采用電絮凝反應(yīng)器和分離裝置分體設(shè)計，實現(xiàn)電絮凝設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，極大提高了電絮凝過程的處理效率，降低了電絮凝處理過程的能耗，噸水處理能耗僅為傳統(tǒng)電絮凝設(shè)備的50%～60%，工程建設(shè)總投資是一般處理技術(shù)的70%，同時極大地簡化了設(shè)備的運行維護。
本發(fā)明所采用的電絮凝技術(shù)處理廢水方式更經(jīng)濟，節(jié)省了投資費用，例如，20噸/小時脫硫廢水進行回收處理投資只需要約500萬元，采用熱法投資高達6000-8000萬元。而且電絮凝處理速度快，不受環(huán)境溫度影響;裝置體積小、占地特別少(是傳統(tǒng)方式的1/10甚至更少);不用外加絮凝劑;環(huán)保性能好(沒有任何二次污染，沉淀物不含任何化學(xué)物質(zhì)，可以再利用);成本低，一般是傳統(tǒng)處理方式的1/2—1/3。
為了驗證本發(fā)明電絮凝處理脫硫廢水的效果，發(fā)明人進行了小型試驗：
試驗的最佳運行控制參數(shù):進水COD值為100～150mg/L, 氯離子濃度20000 mg/L，pH值在5-6之間，脈沖頻率0.15kHz、電流密度16.8mA/cm2、 電解時間60min。
試驗結(jié)論：經(jīng)過電絮凝后水中的COD、氟離子濃度、重金屬雜質(zhì)能夠達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的“第一類污染物最高允許排放濃度”的要求，氯離子濃度滿足回用系統(tǒng)材料的防腐要求，不會對回用系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用電絮凝技術(shù)取代復(fù)雜的化學(xué)法回收處理脫硫廢水，能有效去除廢水中的污染物，對重金屬的處理率可達95%～99%，對氯的處理率可達80%以上，COD、氨氮等去除率可達90%以上，并大大縮短了處理時間，提高了處理效率，節(jié)省了投資費用;而且，該電絮凝處理裝置體積小、占地特別少;無需外加絮凝劑;環(huán)保性能好;成本低。
