【文章內(nèi)容簡介】 電化學(xué)氧化 (c) 不可逆間接電化學(xué)氧化 山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)?？萍加邢薰荆ㄖ型夂腺Y） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 8 高壓高頻脈沖電化學(xué)技術(shù)介紹 電解法處理廢水具有反應(yīng)速度快，脫色率高，產(chǎn)泥量小，管理方便，易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點。它在電化學(xué)作用下，能改變廢水物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。把有機物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，使廢水無害化，同時當(dāng)進水中污染物質(zhì)濃度發(fā)生變化時，可通過調(diào)整電壓與電流的方法進行控制，保證出水穩(wěn)定。它與其它處理方法相比具有處理時間短、設(shè)備容積小、占地面積少等優(yōu)點。傳統(tǒng)電解法采用低壓電流電路，存在著電耗高、電極材料消耗大等缺點，故而未能在工業(yè)上獲很大量應(yīng)用。 高壓脈沖電化學(xué)技術(shù)突破傳統(tǒng)低電壓、大電流的電解法，而采用高電壓小電流 高壓脈沖電化學(xué)法（ HVES）。該法采用電化學(xué)原理，借助外加高壓電作用產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，把電能轉(zhuǎn) 化為化學(xué)能，經(jīng)單一電化學(xué)設(shè)備即可對廢水中的有機物或無機物進行氧化還原反映，進而凝聚、浮除，將污染物從水體中分離，可有效地去處廢水中的 COD、重金屬、SS、油、磷酸鹽等各種有害污染物。 中試試驗情況 針對原水水質(zhì)的分析情況，我公司通過在山西焦化所做電絮凝中試試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)電絮凝工藝處理后，出水顏色變淺，為淺棕色，水質(zhì)清澈透明。說明電絮凝工藝能有效分解有色 物質(zhì)，降低出水色度。另外，從試驗數(shù)據(jù)可看出，出水 COD 濃度要明顯低于進水COD 濃度，其去除率一般要高于 40%，去除效果明顯。 當(dāng)原水 COD 低于 100mg/L 時，出 水 COD 值一般低于 50mg/L，其平均去除率為 %；當(dāng)原水 COD 值為 100～ 200mg/L和 200～ 669mg/L 時，其平均去除率分別為 %和 %。進水 COD 越高，其平均去除率越高。對 COD 高于 200mg/L 的原水有高于 50%的 COD 去除率。 電耗是電絮凝工藝處理污水的主要成本，處理成本低。 經(jīng)電絮凝處理后的污水， COD 不能保證低于 60mg/L，達不到進膜要求，因此還需加一道處理工藝。 針對電絮凝出水水質(zhì)及出水需達到進膜要求，本項目宜選用 AOP 工藝，其中 O3BAC 工藝操作簡便，便宜管理 ，對于電絮凝處理效果不佳的硫氰化物，能夠得到較好的去除 ，且電絮凝處理后 pH8，可使 O3 氧化效率提高； 相比 Fenton 試劑氧化工藝，可節(jié)省藥劑投加費用，無懸浮物及陰離子產(chǎn)生，保證后續(xù)膜系統(tǒng)安全性。 我公司在長治潞寶通過 O3 氧化對電絮凝處理后的焦化廢水中試試驗發(fā)現(xiàn)， O3 去除 COD 效果山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)保科技有限公司（中外合資） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 9 明顯，能夠達到后續(xù)的進膜水質(zhì)要求，同時節(jié)省了電絮凝工藝的用電量，能與電絮凝工藝有很好的互補。 針對山西焦化水質(zhì)分析情況，我公司經(jīng)過討論和反復(fù)論證，最終決定采用以下工藝方案： 生化處理后排 水 → 電絮凝工藝 系統(tǒng) → 加堿曝氣池 → 高密度 澄清池 → O3— BAC 系統(tǒng)→ 保安 過濾器 → 超濾 系統(tǒng) → 超濾 水池 → RO 供 水泵 → 保安過濾器 → 高壓泵 → 一級 反滲透系統(tǒng) → 回用水池 → 回用 水泵 → 用戶用水點山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)?？萍加邢薰荆ㄖ型夂腺Y） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 10 工藝流程及水量平衡 備注： 本項目所用電絮凝工藝為高壓高頻脈沖電絮凝機，較在山西焦化中試的電絮凝裝置處理效果更佳，且運行管理更簡便； 本項目暫設(shè)一級 RO 系統(tǒng)，產(chǎn)生 20%的濃水，由于濃水電導(dǎo)率仍在 RO 適應(yīng)范圍內(nèi)，可考慮設(shè)二級 RO 系統(tǒng)，提高水處理效率。 山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)?？萍加邢薰荆ㄖ型夂腺Y） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 11 各工藝去除效果預(yù)測 各工藝去除效果預(yù)測見下表。 表 31 各工藝去除效果預(yù)測 水質(zhì)指標(biāo) 工序 CODCr(mg/l) 總氰化物（ mg/L） 油類（ mg/L） 電導(dǎo)率（ μ s/cm） 電絮凝 系統(tǒng) 進水 150（平均） 10 6000 出水 75 4 6000 去除率 50% 50% 60% \ O3 進水 75 4 6000 出水 55 2 6000 去除率 27% 20% 50% \ 生物活性碳濾池 進水 55 2 6000 出水 44 1 6000 去除率 20% 25% 50% \ 納濾系統(tǒng) 進水 44 \ \ 6000 出水 30 \ \ 5400 去除率 32% \ \ 10% RO系統(tǒng) 進水 \ \ \ 5400 出水 \ \ \ 405 去除率 \ \ \ % 工藝流程簡述 (1) 電絮凝工藝 本項目采用高壓高頻脈沖電絮凝技術(shù)， 高壓脈沖電 絮凝 設(shè)備是利用加在電 絮凝 槽內(nèi)正負兩極上的高壓脈沖電壓，使廢水電解產(chǎn)生活性氫、活性氧和極板溶解在廢水中產(chǎn)生的初生態(tài)氫氧化物絮體時具有強烈吸附作用來對廢水進行氧化、還原、吸附、凝聚反應(yīng)。是廢水凈化的專用設(shè)備。它適用于印染、染料化工、醫(yī)院、皮革、電鍍等行業(yè)的廢 水處山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)保科技有限公司（中外合資） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 12 理。 本裝置技術(shù)先進、設(shè)計合理．具有投資少，處理效果好、運行費用低，使用維修簡單等優(yōu)點。 本裝置電化學(xué)槽內(nèi)極板以串聯(lián)形式分布，以減少電容充放電時影響脈沖波形。電能作用率得以提高。實現(xiàn)了低電耗、高凈化效率的目的。極板可采用多種材料，即溶解性與不溶性極板等。 本裝置 的特點 (1)除 FeSO4調(diào)整外無需外加化學(xué)物； (2)絮凝效果好 (3)可以處理含高濃度污染物廢水； (4)連續(xù)、穩(wěn)定的循環(huán)運行過程 (5)全自動化系統(tǒng)； (6)運行成本低，耗電低；占地面積小 (2) 加堿曝氣池 焦化廢水經(jīng)電絮凝工藝處理后，還含有一部 分的 Fe2+離子，因此需要曝氣并加堿，使得剩余 Fe2+離子 氧化成 Fe（ OH） 3，利于后面高密度澄清池混凝沉淀。 (3) 高密度澄清池 高密度沉淀池是一種緊湊、高效、靈活的新型污水處理工藝，可以廣泛地應(yīng)用于各項領(lǐng)域?？捎糜谔幚砉I(yè)和生活污水、引用水、雨水以及三級廢水。這種新型水處理工藝在歐洲國家十分流行的。高密度沉淀池時由法國得利滿公司開發(fā)出的一項先進專利澄清技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用面廣泛，適用于飲用水生產(chǎn)、污水處理、工業(yè)廢水處理和污泥處理領(lǐng)域。高密度沉淀池技術(shù)在歐洲市場已應(yīng)用多年，比如法國的 MOUT 水廠、德國的來格朗等諸多 歐洲水廠均采用該工藝。目前已進入中國市場，國內(nèi)已有工程采用該處理工藝，如烏魯木齊、石墩子山水廠擴建工程、石家莊市橋西污水處理廠污水回用改造工程、首鋼污水處理過程等。如保定市地表水廠采用高密度沉淀池作為污泥濃縮池，提高了濃縮效率，節(jié)省了占地。 其工作原理為，在混合池內(nèi)設(shè)置快速攪拌機，使投加的混凝劑快速分散，與池內(nèi)原山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)?？萍加邢薰荆ㄖ型夂腺Y） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 13 水充分混合均勻，用以形成小的絮體?；炷齽┮话銥槁然F，主要作用是使懸浮顆粒脫穩(wěn)。經(jīng)過預(yù)混凝的原水流至反應(yīng)池內(nèi)圓形導(dǎo)流筒的底部，原水、回流污泥和阻凝劑由導(dǎo)流筒內(nèi)的攪拌槳由下至上混合均勻。由慢速攪拌反應(yīng) 池和推流式反應(yīng)池組成串聯(lián)反應(yīng)單元，以獲得較大的絮體，達到沉淀區(qū)內(nèi)快速沉淀。帶有污泥回流的快速絮凝，由快速攪拌器攪拌，以確?？焖傩跄靶跄枰哪芰?。絮凝劑投加在攪拌器的下方。從污泥濃縮區(qū)到快速絮凝區(qū)進行連續(xù)的外部泥渣回流，極高的污泥濃度提高了絮凝的效果。絮凝礬花慢速地進入沉淀區(qū)，這樣可以避免繁華損壞。絮凝礬花在沉淀池下部匯集成污泥并濃縮。斜板設(shè)置在沉淀池的上部，用于去除多余的礬花，保證出水水質(zhì)。部分濃縮污泥在濃縮區(qū)內(nèi)由污泥循環(huán)泵送至反應(yīng)池入口，另一部分剩余污泥由污泥泵抽出，送至污泥脫水間或進行其他處理。 沉淀濃縮區(qū)保證了礬花增長所需的慢速絮凝，生成的礬花具有較高的密度。然后水慢速流至沉淀區(qū)以保證礬花的完整性。高密池底部刮泥機的連續(xù)掛掃促進了沉淀區(qū)污泥的濃縮，實踐上，如果沉淀濃縮區(qū)沒有刮泥系統(tǒng)就不能有效地排泥，往往就會降低高密度沉淀池的性能。 高密度沉淀池工作特點： （ 1）采用合成的有機絮凝劑 PAM。混凝時添加 PAM 作阻凝劑，使得反應(yīng)可產(chǎn)生較大的礬花，污泥回流可進一步增加礬花的密度和沉降性能，加快其沉淀速度。 （ 2）從慢速推流反應(yīng)區(qū)到斜板沉淀區(qū)礬花能保持完整，并且產(chǎn)生的礬花顆粒大、密度高。 （ 3）高效的斜板沉 淀可保證沉淀區(qū)較高的上升流速（可達 20~40m/h），絮凝礬花可得到很好的沉淀。 （ 4）能有效地完成污泥濃縮，沉淀池排泥濃度可達 15%，無須進行再次濃縮，可直接脫水處理。 （ 5）處理效率高。有文獻顯示，高密度沉淀池對 SS 的去除率在 85%左右，對 COD的去除率可達 85%~96%， BOD 的去除率高達 92%。 （ 6）集混凝、沉淀和濃縮功能為一體的水處理構(gòu)筑物，結(jié)構(gòu)緊湊，降低了土建造價并且節(jié)約了建設(shè)用地。 （ 7）運行費用較高，因此需對藥劑的投加進行優(yōu)化控制，以使完整的運行費用降至山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)保科技有限公司（中外合資） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 14 最低。 (4) 臭氧 生物活性炭工藝 該工藝 是將臭氧氧化和生物活性炭的吸附降解作用聯(lián)用的一種方法，這一工藝包含了臭氧消毒、化學(xué)氧化、物理吸附和生物降解。其影響因子相互之間關(guān)系如圖 5 所示。 溶解氧污染物質(zhì)活性炭 微生物臭氧①②對①吸附作用④③②⑤③利用①生長⑤增加①的量保護并促進③的生長被吸附與再生②②與③疊加作用被吸附作為③的營養(yǎng)物對④氧化降解對④進行吸附富集被吸附利于③生長氧化分解④ 圖 臭氧 — 生物活性炭技術(shù)影響因子關(guān)系示意圖 該工藝首先利用臭氧預(yù)氧化作用，初步氧化分解水中的有機物及其它還原性物質(zhì)，降低生物活性炭濾池的有機負荷，同時臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機物斷鏈、開環(huán)，轉(zhuǎn)化成簡單的脂肪烴，改變其生化特性。臭氧除了自身能將某些有害有機物氧化變成無害物外，在客觀上還可以增加小分子的有機物，使活性炭的吸附功能得到更好的發(fā)揮。活性炭能夠迅速 地吸附水中的溶解性有機物，同時也能富集微生物，使其表面能夠生長出良好的生物膜，靠本身的充氧作用，炭床中的微生物就能以有機物為養(yǎng)料大量生長繁殖好氣菌，致使活性炭吸附的小分子有機物充分生物降解。臭氧 生物活性炭工藝能夠有效地去除水中的有機物和氨氮，對水中的無機還原性物質(zhì)、色度、濁度也有很好山西焦化股份有限公司 100t/h 焦化中 水回用處理 工程 技術(shù)方案 上海東碩環(huán)?？萍加邢薰荆ㄖ型夂腺Y） Shanghai Denovo Environment Protection Co.,Ltd 15 的去除效果。臭氧制取原理如下圖： (5) 超濾裝置 超濾裝置主要是去除分散和懸浮在原水中的無機有機懸浮物、膠體物質(zhì)，去除濁度，降低 SDI 值，保證后續(xù)反滲透系統(tǒng)的進水水質(zhì)要求。 超濾是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)之一，以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在 20~1000A 之間。在超濾過程中，水溶液在壓力推動下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的溶劑水及小分子溶質(zhì)透過膜，成為濾液，比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團被截留，隨水流排出，成為濃縮液。超濾過程為動態(tài)過濾，分離是在流動狀態(tài)下完成的。 超濾是一種靠機械篩分原理來去除液體中雜質(zhì)的技術(shù)，因為其對懸浮物、膠體、細菌和微生物有高效而穩(wěn)定的截留效果，因此近年來被廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)給水和廢水處理領(lǐng)域。 (6) 反滲透裝置 反滲透裝置是本水處理系統(tǒng)中最主要的脫鹽裝置，利 用反滲透膜的選擇透過特性除去水中絕大部分可溶性鹽分、有機物及微生物等，以保證出水水質(zhì)的要求。 RO 反滲透膜孔徑小至納米級（ 1 納米 =109 米），在一定的壓力下， H2O 分子可以通過 RO 膜，而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質(zhì)無法通過 RO 膜，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來。 一般進口反滲臭氧發(fā)生器 電源