高效自控电催化综合污水处理系统集成技术

Posted 2023-01-13 污水处理

篇首语：生活不是等待风暴过去，而是学会在雨中翩翩起舞。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了高效自控电催化综合污水处理系统集成技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

凌泰环保-高效自控电催化综合污水处理系统集成技术工艺：由预处理装置→PLC自控针对性配方加药装置→PLC自控电解、氧化、还原、电解催化、破乳、盐析吸附、强烈消毒杀菌→絮凝气浮→排泥装置→排放清水→超高浓度复杂废水须经MBR或短时间生化后回用→经RO处理后可饮用→实现零排放。

一、技术工艺特点：

1、全自控，高效、集成；2、系列化产品模块化组装智能化控制运行；3、区别不同污水，针对性定向选择工艺和流程进行技术工艺组合运行，实现不同要求的出水指标或零排放；4、技术来源，引进加拿大国家发明专利BOYDEL技术公司THE WATERMINERTM，国际尖端环保技术，通过千锤百炼并与中国市场更好的融合和工程应用实验试验，先进、经济、可靠；5、多种工艺组合及相互协调、相互补充①电解氧化②电化学还原③电解纳米催化④破乳盐析⑤消毒杀菌⑥电解絮凝⑦吸附⑧气浮⑨其他特殊出水要求的工艺协同；6去电子过程无二次污染；7系统自身安全保护机制确保系统运行长久安全。

二、高效自控电催化综合污水处理系统对废水中污染物质去除效果：

1、油类含油废水处理的关键在于破乳。高效自控电催化综合污水处理系统利用强电场的作用可以使带电的乳化油微粒发生定向迁移，在电极板表面中和电荷，实现油粒脱稳聚合。同时电解产生的高效絮凝基团也可以非常好的破坏油滴的双电层结构，实现破乳的作用。实际应用案例表明高效自控电催化综合污水处理系统对油田采油废水、炼油厂含油废水、炼钢厂含油乳化液废水、线切割乳化液废水、奶制品加工废水中油类及COD的去除率可达到98%以上。

2、COD及可生化性的提高。工业生产废水中的有机物种类繁多，成分也非常复杂，根据不同行业其有机物种类各不相同。高效自控电催化综合污水处理系统根据各种工业废水的特性，选择不同的极板及工艺参数的调整，对高浓度、难于生化降解有机废水，在去除此类废水部分COD的同时提高此类废水的可生化性。通过大量的实际案例表明高效自控电催化综合污水处理系统对工业有机废水的COD去除率可达95%，对于难生化降解的高浓度有机废水的可生化性可大幅度提高。

3、色度及悬浮物的去除。高效自控电催化综合污水处理系统集成技术工艺具有：电解氧化还原、电解凝聚气浮等功能于一体，电解过程中产生的强氧化性物质氧化带色基团从而使色度大大降低，电解过程中产生的微小气体起到凝聚气浮的作用，对废水中的悬浮物有很好的去除效果。对于各工业废水中的色度及悬浮物的去除率可达到98%以上。尤其是印染、染料行业。重金属离子的去除及回收在电镀、冶金、涂装、机械加工等行业产生的废水中含有各种重金属离子，常见的有：铬、镍、铜、铁、锰、砷、锌等。高效自控电催化综合污水处理系统的氧化还原及絮凝沉淀功能足以使废水中各种重金属离子还原沉淀予以去除；去除率高达99%以上。

4、细菌病毒的去除。高效自控电催化综合污水处理系统利用极板间强电场作用和反应生成的强氧化性基团的氧化作用，去除杀灭水中的细菌和病毒，其去除率可达到99.99%以上。

三、应用行业范围

高效自控电催化综合污水处理系统具有氧化还原、凝聚、气浮、杀菌消毒和吸附等多种功能，并具有设备体积小、占地面积少、操作简单灵活，可以去除多种污染物等优点。可广泛应用于处理电镀废水、化工废水、印染废水、制药废水、制革废水、造纸黑液等场合。

四、高效自控电催化综合污水处理系统集成技术工艺的特点和优点：

(1)具有多种功能,便于综合治理。除可用电化学氧化和还原使毒物转化外,尚可用于悬浮或胶体体系的相分离。电化学方法还可与生物方法结合形成生物电化学方法,与纳米技术结合形成纳米-光电化学方法;

(2)电化学反应以电子作为反应剂,一般不添加化学试剂,可望避免产生二次污染;

(3)设备相对较为简易于自动控制;(4)后处理简单,占地面积少,管理方便,污泥量很少。

五、高效自控电催化综合污水处理系统去除污染物的基本反应机理：

1、电化学还原：

电化学还原即通过阴极发生还原反应而去除污染物,可分为两类:一类是直接还原即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原，基本反应式为为：M2++2e- →M。许多金属的回收即属于直接还原过程同时该法也可使多种含氯有机物转变成低毒性物质还可提高产物的生物可降解*,如： R-Cl+H+ +2e- →R¬¬¬-H+Cl- 。

另一类是间接还原指利用电化学过程中生成的一些氧化原媒质如Ti3+ ,V2+和Cr2+将污染物还原去除,如二氧化硫的间接电化学还原可转化成单质硫：SO2+4Cr2++4H+ →S+4Cr3+ +2H2O

2、电化学氧化：

电催化氧化废水处理是电化学阳极发生氧化的过程,也可分为两种：一种是直接氧化即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化,有机物的直接电催化转化分两类进行。⑴是电化学转换,即把有毒物质转变为无毒物质,或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质(如芳香物开环氧化为脂肪酸),以便进一步实施生物处理;⑵是电化学燃烧,即直接将有机物深度氧化为CO2。研究表明，有机物在金属氧化物阳极上的氧化反应机理和产物同阳极金属氧化物的价态和表面上的氧化物种有关。在金属氧化物MOx阳极上生成的较高价金属氧化物MOx+1有利于有机物选择性氧化生成含氧化合物；在MOx阳极上生成的自由基MOx(•OH)有利于有机物氧化燃烧生成CO2。进一步分析如下:在氧析出反应的电位区,金属氧化物表面可能形成高价态氧化物,因此在阳极上存在两种状态的活性氧,即吸附的氢氧自由基和晶格中高价态氧化物的氧。阳极表面氧化过程分两阶段进行,首先溶液中的H2O或•OH在阳极上放电并形成吸附的氢氧自由基:MOx+H2O→MOx(•OH)+H++e-然后吸附的氢氧自由基和阳极上现存的氧反应,并使氢氧自由基中的氧转移给金属氧化物晶格,形成高价氧化物MOx+1:MOx(•OH)→MOx+1+H++e-当溶液中不存在有机物时,两种状态的活性氧以下步骤进行氧析出反应：MOx(•OH)→O2+MOx+H++e- MOx+1→MOx+O2
当溶液中存在可氧化的有机物R时,反应如下：

R+MOx(•OH)y→CO2+MOx+yH++e- R+MOx+1→MOx+RO

在含氰化物、含酚、含醇、含氮有机染料的废水处理中，直接电化学氧化都发挥了非常有效的作用；另一种是间接氧化即通过阳极反应生成具有强氧化作用的中间产物或发生阳极反应之外的中间反应，氧化被处理污染物，最终达到氧化降解污染物的目的。为了得到高的转化效率,必须满足以下要求:(1)氧化还原剂的生成电位必须不靠近析氢或析氧反应的电位;(2)氧化还原剂的产生速度足够大;(3)氧化还原剂与污染物的反应速度比其他竞争反应的大;(4)污染物或其他物质在电极上的吸附小。在某些情况下,氧化还原剂是催化剂,可以循环使用。

例如利用MnO、CuO、NiO的氧化还原转变可加速有机污染物的氧化,此时,有机物氧化的电位区由这些金属氧化物的氧化还原电位所决定。利用Ag氧化还原体系可使水中98%以上的有机物转变CO2。上述氧化物催化剂以悬浮体分散在被处理的液体中,需要进行分离回收。为了避免分离步骤带来的麻烦,出现了将氧化物催化剂固定在电极上的方案。间接电化学转化更常见的方法是利用电化学产生的短寿命中间物(溶剂化电子、•OH、•O2、•HO2等自由基)来破坏污染物,过程是不可逆的。近年来,利用氧阴极产生H2O2,同时进行有机物阳极氧化的方法倍受重视,已被用于含苯胺废水的处理。在此法中阴极和阳极之间不使用隔膜,有机物在含氧自由基的作用下降解为低碳数的继后中间物,这种反应迅速地进行,直到所有分子碎片氧化为CO2和H2O,从而提高了电流效率,节省了电能消耗。往往在电化学处理过程当中，即有阳极直接氧化过程，又有间接氧化过程，它们的分类并不是绝的。钛电极在用于氨氮废水处理时，在电解过程中可产生大量的O,H,N,OH,CH2等原子和离子活性基团，在催化作用下可将废水中的铵盐最大限度的转化为游离氨;同时减小废水中氨和其他混合气体中氨的分压，加快游离氨释放出的解吸过程和传递速率，使转化的游离氨能够快速充分的与废水分离。这种高效复合催化剂还具有强氧化还原性能，对废水具有化学法的硝化作用，它可将废水中的游离氨和其他含氮物质，先通过硝化作用再通过反硝化作用转化成氮气。

3、电凝聚作用：

在电解过程当中，采用铝质或铁质的可溶性阳极，通以直流电后，阳极材料会在电解过程当中发生溶解，形成金属阳离子Fe3+ 、Al3+等，经一系列水解、聚合及氧化过程，形成一种高活性的吸附基团，与溶液中的形成等具有絮凝作用的胶体物质，这些物质可促使水中的胶态杂质絮凝沉淀，从而实现污染物的去除。

4、电浮选：

在对废水进行电化学处理过程中，通过电极反应主要是在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气，产生直径很小（约8～15μm）、分散度很高的气泡，作为载体吸附系统中的胶体微粒及悬浮固体上浮，在水面形成泡漠层，用机械方法加以去除，从而达到分离污染物的目的。可通过调节电流、电极材料、PH值和温度可改变产气量及气泡大小，满足不同需要。

5、光电化学氧化：

半导体材料通过吸收可见光或紫外光中的能量，并通过产生“电子--空穴”对，储存多余的能量，能使半导体粒子克服热力学屏障。作为催化剂使用，进行光催化反应。常用的半导体材料有TiO2和SnO2等。实验研究表，明光催化氧化法对四氯化碳、4-氯酚、苯二酚、P-氨基酸、苯等有机物及多种无机物如：CN-、S2-、I-、Br-、Fe2+ 、Cl-等离子都能发生作用，有良好的去除效果。

电化学法和其它方法的结合是电化学法的前沿之一其中最突出的是电化学法和生物法的结合，其原理是是污染物在生物和电化学双重作用下得到降解，且微弱的电流还可以刺激微生物的代谢活动。在处理难生物降解或电解处理不彻底的废水方面已显出明显的优势。电化学法也可与絮凝、吸附等过程相结合，可取得更好的效果。电化学法还可与电渗析、离子交换等相互结合，这样可以高处理效率。

该系统可实现的相关技术指标：
①、COD去除率95%。
②、悬浮物SS去除率：进水2200mg/l的废水去除率可达98%以上；
③、电能消耗：0.5～2KW.h/m3 ；
④、电极寿命：5年；
⑤、PH值适用范围：5.0～10.0 ；
⑥、电源：三相整流电源；
⑦、废水流经电解槽时间：20～140min.。
⑧废水系统集成处理可模块化实现250T/D—300000T/D的处理规模。。

高效自控电催化综合污水处理系统集成技术工艺装备占地面积小，一个1000T/D的废水处理单元占地仅12㎡，操作简单，自动化程度高；设备处理时间短、处理效率高；适应废水范围广，可处理多种污染物；设备处理产生污泥量少，污泥密实度高。根据不同水量，针对不同水质可以实现模块化设计。

六、高效自控电催化综合污水处理系统集成技术工艺装备产业化市场推广价值

据中国水网研究院日前发布的《中国工业废水市场分析报告（2013版）》，到“十二五”末期，全国工业废水排放量将达226亿吨，“十二五”期间工业废水污染治理设施的建设投资规模将超过千亿元。展望未来，工业废水的市场空间无疑是广阔的。“十五”以前，中国环境治理的任务是完成工业废水处理设施的建设工作，“十一五”以来，国家着重加强了废水治理设施运营方面的监管力度，达标排放相比以往有较大改善。进入“十二五”，不仅中央、省级政府越来越重视环保工作，地级、县级政府对环保的重视程度也有所加强。企业层面，不论是国企还是民企，废水治理都比过去变得更加规范，但中国环保整体提升还存在技术瓶颈。目前工业废水的污染形势依然十分严峻，工业废水偷排引起的重大环境污染事件时有发生。要真正突破废水治理瓶颈，实现绿色经济和可持续发展，还有很长的路要走。对于煤化工等一些细分领域的难处理废水，即使生产企业有积极治理的意愿，但限于管理水平有限，仅凭其自身的力量很难实现工业废水的达标排放和治理设施的高效运营。要解决这个问题，就要为重污染企业提供可靠、实用的技术, 物美价廉的服务。目前的瓶颈之一在于技术的推广应用和装备产业化，缺乏使用者和技术研发者之间的高效传导机制。高效自控电催化综合污水处理系统集成技术工艺正是突破中国废水治理瓶颈急需的“物美价廉”的技术，高效自控电催化综合污水处理系统集成技术工艺从功能到设计的革命性改进，是通过国际尖端环保技术升级改造中国传统市场产品的最佳技术选择之一，是使污染治理这一复杂问题简单化，把环保设备设计成一款款高效自控综合污水处理系统的电器产品，无疑是一种重大的环保思路变革，在有限的、可移动的空间使用更为方便，设备占地面积小进一步节约土地资源，占有绝对的环保市场优势，从处理的效果来看，适用于各类污水废水处理领域，工程经济运行费用大大降低，平均吨废水处理费用在人民币1.2元左右，因此更易被市场接受和推广应用。（宜兴市凌泰环保设备有限公司）