电絮凝技术在水处理中的研究进展_何夏清

（ Zhuzhou Urban Road Construction ＆ Development Co． Ltd． ，Zhuzhou，Hunan 412007，China）
Abstract： The fundamental of electroflocculation technologywk.baidu.comwas briefly introduced in this paper． Application and research
Ryan D 等［14］应用电絮凝技术处理废水，其色 度去除率大于 90% ，COD 去除率大于 60% ； RoaMorales G 等［15］采用电絮凝组合 H2 O2 技术对食品 业废水 进 行 了 试 验 研 究，色 度 去 除 率 达 到 60% ， 浊度、COD 及 BOD5 的去除率都超过 90% ，对大 肠菌群的去除率达到 99. 9% ； Zaroual Z 等［16］采用 电絮 凝 法 处 理 纺 织 废 水， 色 度 的 去 除 率 达 到 100% ，COD 去除率达 80% 以上，其出水水质达到 了当地的排放标准； Dimoglo A 等［17］等用电絮凝技 术处理石化废水，浊度的去除率约为 88% ，含油 量的去除率约为 80% ，COD 的去除率约为 80% ， 其中烃 类 和 酚 类 化 合 物 的 去 除 率 分 别 为 80% 和 50% ，马进环［18］等研究采用电絮凝法处理含聚采 油污水，研究确定的电絮凝法处理含聚采油污水的 最优工艺条件为： 电流密度为 7mA / cm2 ，电解时 间 40 min，极板间距 2 cm，pH 9. 1，在最优条件 下处理后 COD 和聚合物的去除率分别为 68. 5% 和 49. 7% 。 3. 2 电絮凝技术在给水净化中的应用
2 电絮凝技术的机理
电絮凝技术的机理比较复杂，主要有絮凝作 用、气浮作用和氧化还原作用。电絮凝的絮凝作用 主要包括吸附 － 电中和与压缩絮凝两个方面 ［1］。 目前公认的电絮凝处理过程是［2 ～ 4］： （ 1 ） 在电解 质溶液中，可溶性电极被电解氧化生成金属离子； （ 2） 电解质溶液中，金属离子及其水解产物 ｛ 如 多核氢氧化物絮状物［M（ OH） x］（ － zx） ，通过多种方 式使污染物聚集； （ 3） 絮状物在包裹或架桥聚集 污染物后，也可依附到另一电极产生的气泡上浮 起。在电解过程中可产生独特的絮凝环境，电极区 域所产生的电解离子具有相当高的活性，在水解过 程中阴极提供 OH － 离子同时产生 H2 ，H2 气泡有助 于将絮凝态的颗粒物上浮至水体表面，这就是气浮
收稿日期：2010-07-07 作者简介：何夏清（ 1973 － ） ，男，湖南攸县人，2010 年毕业于湖南大
学土木工程专业，工程师，研究方向为水处理技术。
视，电絮凝法具有很多的优点，如： 不需要添加任 何化学药剂，产生的污泥量少，污泥的含水率低， 只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件，很 容易实现自动化控制。因此电絮凝己经成为一种具 有竞争实力的废水处理方法。
电絮凝技术是一种很有前途的给水净化方法， 如用于微污染水源的杀菌处理、饮用水除氟、高浊 水的净化、地下水除铁。Emamjomeh M M 等［19］对 高含氟的模拟水样进行除氟研究，反应后出水含氟 量低于 1mg / L，效果显著。Koparal A S 等［20］采用 电絮凝法 去 除 饮 用 水 中 的 硝 酸 盐，能 耗 为 0. 5 × 10 － 4 kW·h / g 时可达到饮用水标准。Calvin［21］用电 凝聚处理含有铜、铝、锌及氰化物的地下水，对其 中每一种污染物的去除都达到预处理的标准，无论
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四川环境
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是高浓度还是低浓度重金属污染，电絮凝技术都有 很好的处理 效 果。 邵 坚［22］ 在 双 铝 极 板 电 絮 凝 法 的 基础上引入锌电极，发现锌铝电极电絮凝法对高氟 饮用水的具 有 良 好 的 除 氟 效 果。 张 道 勇［23］ 采 用 电 絮凝技术处理高氟地下水，其最佳的电流密度为 25 ～ 30A / m2 ，最佳极板间距为 1. 5cm。在最佳运 行条件下，去除 1g 氟离子的能耗为 0. 45 ～ 1. 5kW ·h； 运行成本低，技术可靠。李向东［24］等对高氟 地下水的研究表明电絮凝法去除地下水中的氟和 TOC 时，不 需 改 变 原 水 的 pH 值，在 电 极 间 距 为 1. 0cm，电 流 密 度 为 32. 4A / m2 ， 反 应 10min 后， 出水中氟离子浓度 ＜ 1. 0mg / L，符合国家生活饮用 水卫生标准。
染料废水具有高 COD、高色度、高含盐量和 有机物难生化降解等特点，国内外一般采用物化法 和生物法组 合 方 式 处 理， 运 行 费 用 高， 管 理 不 方 便，处理难度 较 大。 采 用 电 絮 凝 技 术 处 理 染 料 废 水，具有设 备 小、占 地 少、运 行 管 理 简 单、COD 去除率高和脱色效果好等优点。Demmni 等研究了 地毯印染废水的电化学处理，BOD 和 COD 去除率 达 50% ～ 70% ，色 度 去 除 率 达 90% 以 上［5］，Lin Sheng H 的 研 究 表 明，电 流 密 度 在 92. 5A / m2 时， COD 去除率达到 51. 0%［6］，处理效果较好，化学 絮凝和电絮凝组合使用具有协同效应，向印染废水 中投加 40mg / L 的 PAC，COD 去除率达到 67. 8% ， 高于单独的电化学絮凝和化学絮凝去除率之和。将 电絮凝、化学混凝和活性污泥法工艺组合在一起处 理 印 染 废 水， 水 力 停 留 时 间 18min， 电 流 密 度 53. 4A / m2 时， 总 COD 总 去 除 率 超 过 85. 2%［7］。 电絮凝 技 术 对 印 染 废 水 脱 色 效 果 非 常 好， Kenedy 的研究发现，当反应器中废水主流区 Fe2 + 质量浓 度为 200 ～ 500mg / L 时， 色 度 去 除 率 为 90% ～ 98 % ［8］。滕华 妹 等 采 用 电 絮 凝 组 合 砂 滤 法 处 理 制 革染 色 废 水， 可 使 废 水 的 COD 浓 度 从 344 ～ 806mg / L 降至 44 ～ 135mg / L，色度从 20 ～ 100 倍降 至 2 ～ 25 倍［9］。Bayramoglu M 等［10］应用电絮凝法 处理印染废水，在反应时间 15 min、电流密度 30 A / m2 的最优条件下，处理效果远远好于传统方法， 运行成本减少了 60% ，印染废水经电化学处理后，废
摘要： 简要介绍了电絮凝技术的基本原理，综述了电絮凝技术在废水治理和给水净化方面的研究进展，并对其影响因
素的研究现状进行了综述。最后指出了该项技术的发展方向。
关 键 词： 电絮凝； 水处理； 进展
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：1001-3644（2011）03-0094-05
Research Progress of Electroflocculation in Water Treatment HE Xia-qing
progress of this technology for wastewater treatment and water purification as well as its affecting factors were reviewed． Finally the development of this technology was also predicted．
水的毒性明显减少，大幅减轻了环境污染。 利用电絮凝技术处理含重金属废水的研究较
多，电极材料在水中形成的络合物通过共沉淀、网 罗卷扫和吸附等作用去除重金属离子。杜锡康，尹 英敏［11］采用电絮 凝 技 术 结 合 锰 砂 过 滤 处 理 电 镀 混
合废水，处理后废水中总铬浓度低于 1. 5mg / L，镍 浓度低于 1. 0mg / L，铜离子浓度低于 1. 0mg / L，可 以直接 回 用 到 原 有 工 段，提 高 了 水 复 用 率。求 渊［12］等研究了脉 冲 电 絮 凝 技 术 处 理 电 镀 含 铬 废 水
3 电絮凝技术的研究现状
3. 1 电絮凝技术在废水治理中的应用 电絮凝技术具有许多其他传统废水处理工艺所
缺乏的优势。 与 化 学 絮 凝 相 比［4］， 不 需 要 添 加 大 量的化学药剂，运行方便，环境友好。从 20 世纪 90 年代开始，电絮凝技术得到了飞速发展，应用 范围涵盖了几乎所有的废水治理领域，如食品、含 油、染料、悬浮物、化工废水、垃圾填埋渗滤液、 阻焊剂废水、清洁剂、采矿和含重金属废水。电絮 凝在降解有机物时可以提高废水的可生化性，可以 作为生化法之前的预处理技术。
DOI:10.14034/j.cnki.schj.2011.03.010
第 30 卷第 3 期 2011 年 6 月
·综 述·
四川环境
SICHUAN ENVIRONMENT
Vol. 30，No. 3 June 2011
电絮凝技术在水处理中的研究进展
何夏清
（ 株洲市城市道路建设开发有限公司，湖南 株洲 412007）
Keywords： Electroflocculation； water treatment； progress
1引言
絮凝是水处理过程最重要的物理化学过程之 一，电絮凝技术是一种环境友好的絮凝新技术，电 絮凝 （ Electrocoagulation，EC） 就是在外电场作用 下，使可溶性阳极 （ 牺牲阳极） 产生大量阳离子 和水体中的悬浮物絮凝沉淀从而使水得到净化的技 术，它兼具电化学氧化、絮 凝 和 气 浮 三 者 特 点。 1889 年，Eugene Hermite 首次提出了使用电极净化 废水的概念，1909 年美国政府批准了一项使用铝 —铁电极净化废水的专利，并于 1911 年在俄克拉 荷马州的 Santa Monica 及 Oklahoma City 建立了相应 的污水处理设施，电絮凝技术一度被认为是最有前 途的水处理 技 术， 但 由 于 当 时 技 术 水 平 低、 能 耗 高，其发展受到制约。近几十年来，随着电力科学 和电力工业的发展，电化学处理成本大大降低，另 外随着饮用水标准提高和废水排放环境标准的日益 严格，电化学技术在世界范围内获得了相当大的重
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何夏清： 电絮凝技术在水处理中的研究进展
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作用。在电絮凝过程中，多级电化学反应以及多电 子转移具有很高的复杂性。在电流作用下，原水中 的部分有机物可被氧化为低分子有机物，甚至直接 被氧化为 CO2 和 H2 O。同时，阴极产生的新生态 氢还原能力很强，可与废水中的污染物发生还原反 应，从而使污染物得到降解，这就是氧化还原作用。
的最佳工艺参数，极板间电压 2. 5 V，停留时间 15 min，电流密度为 25 A / m2 。处理效果较好，处理 后 出 水 低 于 行 业 标 准 《电 镀 污 染 物 排 放 标 准 》 （ GB 21900 － 2008） 。刘辉［13］等采用高压脉冲电絮 凝与 硅 藻 精 土 处 理 电 镀 废 水， 对 Cr6 + 、 Ni2 + 、 Cu2 + 、COD 的去除率分别达到 99. 77% 、99. 90% 、 100% 和 90% ，出水各项指标均达到了排放标准。
4 电絮凝技术在实际工程中的应用和
存在的问题
电絮凝技术在实际工程中已经有很好的应用， 湖南水口山有色集团利用美国 ETIG 电絮凝技术处 理锌冶炼废水，采用两组设备串联，一用一备，视 进水水质确定投入设备组数，电絮凝反应器总停留 时间为 64min，可控硅整流器向絮凝反应器输出电 压为 12 ～ 19V，输出电流为 4500A； 投资方面，与 铅锌冶炼废水处理常用的石灰法相比，投资基本相 当，但运 行 成 本 更 低，仅 为 前 者 的 10% ～ 20% ， 为 2. 1 ～ 4. 5 元 / m3 。减少污泥量 40% ，系统处理 后的铅、镉、锌 的 处 理 效 率 均 能 达 到 98% 以 上。 每年减排并回收镉量 2. 63t / a，总铅量 3. 54t / a，总 砷量 0. 38t / a，总锌量 82. 86t / a，处理后的废水能 够完全回用，环境和经济效益明显。超标废水通过 电絮凝系统处理后，外排的铅、镉、锌、砷浓度均 达到 《污水综合排放标准》 一级标准，同时达到 了 《地表水环境质量标准》 Ⅲ类水质标准。