高频脉冲在电化学处理废水中的应用
应用于污水处理的高频脉冲电源设计

应用于污水处理的高频脉冲电源设计
本发明公开了一种高频脉冲电化学废水处理工艺,废水经缓冲,充分混合后,均匀喷射到与高频脉冲电源导通的极板上进行电化学反应,反应后的废水中絮凝物沉淀后排入污泥浓缩池;废水中的浮渣通过分离后排入污泥浓缩池;去除了固形物的废水排出,进入后续处理流程。
本发明还公开了实施上述方法的装置。
本发明方法采用直流高频脉冲方波电源和多极板并行导电技术,在极化高频感应下,金属极板形成瞬态交变感应电极,并进一步在水中的正、负离子之间产生脉动极化,从而有效使水中离子发生均布,有效地解决了液体隔离钝化现象,反应速度大大提高,对含有高浓度BOD5、CODCr、NH4-N、SS,中低盐度工业废水有明显效果。
1.一种高频脉冲电化学废水处理工艺,包括:废水经缓冲,充分混合后,均匀喷射到极板上,极板与高频脉冲电源连通,调整板间电压、极板间电流密度、脉冲频率、占空比、极板间距离与反应时间,使废水中的组分与极板发生氧化还原反应,反应后形成吸附上浮和絮凝沉淀的固液分离效果,废水中絮凝物经沉淀后排入污泥浓缩池;废水中的浮渣通过刮渣机分离进入排渣槽,最终排入污泥浓缩池;初步去除固态物质的废水排出,进入后续处理流程。
2.如权利要求1所述的高频脉冲电化学废水处理工艺,其特征在于:所述的高频脉冲电源为直流高频脉冲方波电源,输出电源电压为0~500V,输出频率为300~2000Hz,占空比为0.1~0.6;所述的板间电压>2.0V,板间电流密度0.2~2A/dm2,板间距离5~20mm,反应时间10~45min。
脉冲电源的特性对电凝聚处理废水的影响研究

脉冲电源的特性对电凝聚处理废水的影响研究摘要:本文通过改变脉冲电源的性能,即改变脉冲频率、占空比及峰值电压,对废水进行电凝聚处理,探明其处理效果,并通过正交试验来分析各因素的影响程度,确定脉冲电源对电凝聚处理废水的重要影响因素。
试验表明,脉冲电源的占空比对脉冲电凝聚处理废水影响最大;频率对电凝聚处理废水影响最小。
作者根据上述试验结果优化后的参数,进行了废水电凝聚处理的工艺设计。
关键词:脉冲电凝聚;占空比;频率;峰值电压;单位功率去除率;工艺设计1.脉冲电源的特性对电凝聚处理废水的影响研究1.1 污水处理的一般方法传统污水处理有物理处理方法、化学处理方法和生物处理方法,其中物理处理方法主要有筛滤法、沉淀法、上浮法、气浮法、过滤法和反渗透法等;化学处理方法主要有中和法、混凝法、电解法、氧化还原法、汽提法、萃取法、吸附法、离子交换法和电渗析法等;生物处理方法主要有好氧氧化法(活性污泥法和生物膜法两种)厌氧好氧法等。
在实际污水处理中,这些方法常常组合使用,形成各种不同的污水处理工艺流程,如传统活性污泥法、高负荷活性污泥和化学絮凝的生化和物化结合法(B-C 法)吸附降解法、超高负荷污泥法(A-B 法)厌氧好氧处理法(A/O 法)厌氧-缺氧-好氧处理法(A2/O 法)连续循环曝气法(氧化沟法)序批式好氧活性污泥法或间歇式活性污泥法(SBR 法)连续进水周期排水延时曝气好氧活性污泥法(ICEAS 法)等。
随着工业的发展,水环境污染问题日益严重,水质污染趋于多样化,这使得传统水处理方法面临更为严峻的挑战,从而促使各种新的水污染处理技术得到更加深入的研究开发。
1.2 电化学处理废水方法的发展电化学方法处理废水具有无需要添加化学药品、设备体积小、占地面积少,操作简便灵活等优点。
但电化学方法一直存在着电耗大、成本高等缺点,从而大大限制着它在废水处理中的应用和发展。
在几种电化学处理废水类型中,电凝聚方法的应用比较成熟,其显著缺陷在于电耗高。
科技成果——物化+电化学+膜处理废水深度净化技术

科技成果——物化+电化学+膜处理废水深度净化技术
适用行业
冶炼、电镀等行业重金属废水深度净化处理及回用
技术开发单位
广西冶金研究院有限公司
成果简介
该技术采用膜分离技术与电化学技术的组合方法开展重金属废水的处理与金属回收技术的应用,同时发挥各自技术的长处,从而实现废水回用和重金属回收的双重目的,为重金属废水的根治找到了新的出路。
其特点为:
1、电化学采用高频脉冲的电解方式,突破了传统的低电压、大电流的电解模式;
2、独特的电源设计和极板材料结构设计,解决了电化学极板钝化问题;
3、电化学和膜处理结合的废水深度处理与回用的工艺,实现废水回用和重金属回收的双重目的。
技术效果
该技术出水水质指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准;处理后重金属冶炼废水可以100%实现回收利用,企业不再对外排放重金属废水,从根源上消除环保隐患。
应用情况
来宾华锡冶炼有限公司重金属冶炼废水深度净化与回收利用项
目,主要处理包括铟系统萃取余液、硫酸污水、电解废水和电解脱氯洗涤废水等重金属冶炼废水,处理规模500m3/d。
项目总投资980万元,运行费用约为20元/吨。
项目出水水质指标达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准。
脉冲电化学技术在环境保护中的应用研究

脉冲电化学技术在环境保护中的应用研究近年来,随着环境污染问题的日益严重,环境保护成为全球关注的焦点。
为了更好地控制和治理污染物,科学家们不断开展新的技术研究。
其中,脉冲电化学技术的出现为环境保护带来了一些新的解决方案。
一、脉冲电化学技术简介脉冲电化学技术是近年来发展起来的一种新型电化学技术,它是将高压脉冲电场作用于溶液中的电荷转移反应体系,使其反应速率、反应选择性以及反应温度发生变化的技术。
相比传统电化学技术,它具有反应速率快、反应选择性高、能耗低等优点。
二、脉冲电化学技术在环境保护中的应用1. 水处理水是人类生命不可或缺的基本物质,但随着人类工业及生活日益增加,水污染问题也逐渐凸显。
脉冲电化学技术可以用于水中重金属和有机物的去除。
研究表明,脉冲电化学技术可以将废水中的污染物去除率提高到90%以上,处理效果显著。
2. 废气净化随着经济的发展和工业的兴起,大量的污染气体被排放到了空气中,导致大气污染问题更加突出。
脉冲电化学技术可以将废气中的有害气体转化为无害物质。
例如,大气中的二氧化硫可以通过脉冲电化学技术转化为硫酸,从而减少对空气的污染。
3. 土壤修复农业和工业活动导致土壤污染现象越来越严重,土壤修复成为环保领域的热点问题。
脉冲电化学技术可以用于土壤中的污染物去除。
研究表明,脉冲电化学技术可以有效地去除土壤中的有机物和重金属,促进土壤环境的恢复。
三、脉冲电化学技术存在的问题尽管脉冲电化学技术在环境保护领域有着广泛的应用前景,但它仍存在一些问题。
其中一个主要问题是成本较高。
脉冲电化学技术需要消耗大量的能源,所以它的成本比传统技术高。
此外,脉冲电化学技术在处理一些复杂废水中的效果并不理想,需要进一步研究和改进。
四、结语环境保护是全球所面对的共同挑战,科学家们正不断开展新的技术研究来改善环境状况。
作为电化学技术的一种新型技术,脉冲电化学技术在环保领域具有较高的应用价值。
然而,我们还需要不断探索和创新,让脉冲电化学技术更好地服务于环境保护事业。
高频脉冲水处理电源

高频脉冲水处理电源是一种利用高频脉冲技术处理水质的设备。
它通常采用高频脉冲整流器来产生脉冲电流,该电流在水中迅速传播并产生强大的电化学作用,从而实现对水质的有效处理。
高频脉冲水处理电源具有许多优点。
首先,它采用高频脉冲整流器,这使得电源体积小、重量轻,方便携带。
其次,高频脉冲整流器产生的脉冲电流具有高强度和瞬间性,可以在短时间内对水质进行高效处理。
此外,高频脉冲水处理电源还可以根据不同的水质需求进行定制化设计,以满足各种实际应用的需求。
在市场上,有很多生产高频脉冲水处理电源的厂家。
其中,专业生产各种类型的高频脉冲水处理电源,包括高频脉冲整流器、高频脉冲电解冶炼电源、高频脉冲电絮凝直流整流器等。
此外,有限公司也生产双脉冲电解水电源和双脉冲电解水电源等产品。
如果您需要购买高频脉冲水处理电源,建议您选择正规渠道购买并注意核对产品的性能参数和实际应用需求。
同时,也需要注意产品的保修服务和售后支持等方面,以避免出现使用过程中出现问题无法解决的情况。
脉冲电源在污水处理中的应用研究的开题报告

脉冲电源在污水处理中的应用研究的开题报告一、选题背景和研究意义在现代社会中,污水处理是维护人类健康和环境生态的重要工作之一。
传统的污水处理方式主要采用生化处理、物化处理等技术,在处理效率和处理成本方面有一定局限性。
随着科技的发展,脉冲电源技术作为一种新型的水处理技术逐渐被人们所关注。
脉冲电源具有处理效率高、投入成本低等优点,开展脉冲电源在污水处理中的应用研究具有很大的意义。
二、研究内容本研究旨在探究脉冲电源在污水处理中的应用效果,具体研究内容包括:1、搜集脉冲电源在污水处理方面的文献资料,对其原理、优点和应用领域进行深度分析。
2、设计并搭建一个脉冲电源污水处理设备实验平台,对不同类型污水(如工业废水、生活污水等)进行处理效果测试和数据分析。
3、通过实验结果分析,探究脉冲电源对不同类型污水的处理效率和优化处理方案,并结合相关数据进行对比分析。
4、对脉冲电源在污水处理中的实际应用进行研究,探究其在污水处理行业中的广泛应用,发掘其在实践中的优势及局限性,并寻找可能存在的改进空间。
三、研究方法1、文献调研:通过查阅相关文献,了解脉冲电源在污水处理中的最新应用进展和研究成果。
2、实验设计:设计一个脉冲电源污水处理设备实验平台,设定实验组和对照组,对不同类型污水进行处理效果测试和数据分析。
3、数据分析:通过实验结果进行数据分析,探究脉冲电源对不同类型污水的处理效率和优化处理方案,并结合相关数据进行对比分析。
四、预期成果本研究预计将有以下几个方面的成果:1、梳理整理脉冲电源在污水处理中的最新应用进展和研究成果,建立起一套完整的文献资料库。
2、设计并搭建一个脉冲电源污水处理设备实验平台,探究脉冲电源在污水处理中的应用效果。
3、通过实验数据的分析和对比研究,初步探明脉冲电源在污水处理中的优化处理方案。
4、从实践应用角度出发,挖掘脉冲电源污水处理设备的潜在优势和改进空间。
五、研究进度安排第一阶段(2021年10月-2022年1月):文献调研和整理;第二阶段(2022年2月-2022年5月):设计一个脉冲电源污水处理设备实验平台,并进行实验;第三阶段(2022年6月-2022年9月):分析实验数据,初步探究脉冲电源在污水处理中的优化处理方案;第四阶段(2022年10月-2022年12月):从实践应用角度出发,挖掘脉冲电源污水处理设备的潜在优势和改进空间。
高频脉冲在电化学处理废水中的应用

高频脉冲在电化学处理废水中的应用1 引言电化学方法治理污水,具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积少,操作简便灵活等优点[1]。
但电化学方法一直存在着能耗大、成本高等缺点,从而大大限制了电化学处理废水在工业中的应用。
在几种电化学处理废水类型中,电凝聚与电气浮的运用比较成熟。
同化学凝聚相比,电凝聚方法无需投资加药设施,且材料消耗要少许多。
其缺陷在于能耗问题。
提高电流效率、降低电极极化乃是降低能耗的关键所在,也是今后电凝聚的主攻方向。
近年来,电化学工艺的不断进步,以及新电极材料、电源技术和膜材料的应用,为电化学方法治理污染提供了更新、更有效的解决手段。
本文主要介绍一种电化学处理废水的新方法——高频脉冲电解废水,该方法应用了新发展的电源技术——脉冲电源。
根据国内外的研究报道,高频脉冲多用于电镀、地质勘探、优质水处理等方面,在废水处理方面的研究报道极少。
2 电凝聚法处理废水存在的问题在外加电压的作用下,利用可溶性的阳极,产生大量的阳离子(如Fe2+、Al3+等),对废水进行凝聚沉淀,这种方法称为电凝聚[2]。
电凝聚往往伴随着气浮,在阴极有氢气被还原,故也有称为电凝聚浮上法的。
电极反应如下:阳极:Fe - 2e → Fe2+或 Al - 3e → Al3+阴极:2H+ + 2e → H↑或 O x+ ne → Re2铁离子或铝离子与氢氧根结合起到凝聚作用。
同时,在阴极发生还原反应,逸出的氢气形成极小的气泡,将废水中的凝聚物浮上电解槽的液体表面。
电凝聚作为废水处理的一种有效手段,很早就得到了应用,但由于其在实际应用中单位电耗和铁耗过大,使电凝聚法的发展及应用受到了限制。
另外,电凝聚过程中,电解一段时间后,阳极极板会发生钝化现象。
钝化时电极表面附着一层氧化物保护膜。
检测电极电位可发现,电极电位偏离正常电化学反应电极电位而变正电位。
表现为阳极溶出停止,电解槽只有氧化、还原和浮上作用,电凝聚作用消失,液面浮着大量的泡沫[3]。
论高频脉冲在化学处理废水中的应用

论高频脉冲在化学处理废水中的应用
王恒勇
【期刊名称】《消费导刊》
【年(卷),期】2007(000)007
【摘要】通过指出目前相对成熟的电凝聚处理废水能耗较大的缺点,综合论述了一种新兴的电化学处理废水的方法高频脉冲的原理和应用。
高频脉冲根据传统直流电凝聚的基本原理,以脉冲电流的方式弥补了传统电凝聚的局限性,可以有效地降低能耗,提高废水处理的效率。
同时比较了高频脉冲与高压脉冲的异同,着重介绍了国内外脉冲电解废水的研究进展。
【总页数】1页(P246-246)
【作者】王恒勇
【作者单位】贵州大学理学院化学系
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
1.氧化剂和混凝剂在浮选处理铝电解废阴极炭块循环水中的应用 [J], 杨俊杰
2.应用废混凝土处理养猪废水中难分解之污染物 [J], 周良勋;卢俊谷
3.应用废混凝土处理养猪废水中难分解之污染物 [J], 周良勋;卢俊谷
4.高频电化学水处理技术在电厂循环水处理中的应用 [J], 陈丽
5.应用铝和铁电极电化学处理酒精废醪蒸馏废水(英文) [J],
V.Khandegar;Anil.K.Saroha
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
高频脉冲电解法降低香兰素废水COD

以槽电压为 200 V 为例 ,在前 30 min ,COD 去除 速率大 ,处理效率高 ,30 min 后 ,由于受极板钝化的 影响 ,处理效率有所下降 ;但 COD 还有较大的去除 空间 ,到 60 min 后 ,处理效果提高缓慢 。
2. 4 pH值对 COD 去除率的影响 pH 值的大小对电解处理废水来说 ,是一个重要
(4) 最佳条件组合下的电解效果 ,COD 去除率可 以达到 7616 %。
图 6 加盐的影响
在废水中投加食盐可以提高废水的导电能力 ,降 低电压 ,减少电能消耗 。另外 ,当水中含有 NaCl 时 , 电解时阳极放出 Cl2 并与水作用生成次氯酸钠 ,它们 是强氧化剂 ,可使水中杂质部分氧化[7] 。因此适当加 入 NaCl 对电解过程是有利的 ,但多加不仅是浪费 ,同 时也会增加水中的氯离子质量分数 ,破坏水质。
1 —高频脉冲电源 ;2 —电解槽 ;3 —循环泵 ;4 —喷淋分布管 ;5 —电表 ; 6 —电源
图 1 实验流程示意图
1. 1 原料及设备 废水来源 :浙江嘉兴中华化工集团亚硝化车间 。 废水处理装置主要由电解槽 、电极板和电源三
部分组成 。其中电解槽为自行设计制造的有机玻璃 长方体 ,容积 15 L 。电极板为 A3 钢板 。电源采用上 海电气自动化设计研究所制造的高频交流脉冲电 源 ,其输出电压 、脉冲电流频率和占空比可调 。 1. 2 分析方法
空比 50 % ,电解时间 60 min 。
2. 6 最佳条件下的处理效果 综合考虑了上述因素 ,在电解条件为 : 槽电压
300 V ,脉冲频率 1611 kHz ,占空比 50 % ,pH = 716 ,不 加盐 ,电解 60 min 时 ,COD 去除率达到 7616 %。
高频电化学在废水处理中应用及研讨

高频电化学在废水处理中应用及研讨改革开放40年来,我国经济呈现高速发展的态势,同时环境污染问题也日渐突出,包括地表水和地下水受到严重污染,对农业、水产业、水源地造成严重威胁。
因此2019年三部委行文[2019]52号,要求近三年内城镇污水提质增效,以便遏制环境恶化的趋势。
在环保治理中,多采用膜技术、生化处理及多效蒸发器,处理结果:投资增加、运行费用提高、不能稳定达标,且存在很多后遗症。
膜技术一般采用超滤、反渗透、电渗析等,共同点是利用微孔进行过滤,过滤通过的是水分子和小于微孔溶性物质。
监测结果:出水显示COD大大降低,而高浓度的有机废水通过膜孔的最大量约40%,60%未通过膜孔的浓水,处理起来难度更大,只好将浓水或掺煤烧掉,或进焚烧炉烧掉,由于环保的干预,浓水只好花大价钱采用多效蒸发器解决。
因此处理工业废水选择处理工艺应慎重。
生化处理在污水处理中普遍使用,做出了历史性贡献,由于细菌和微生物的酶转化作用,对于生活污水处理场都能够稳定达到一级A排放标准。
但当工业废水同时进入时,带进了高分子有机化合物、高氨氮、高磷、金属离子时,原生化系统就显得无能为力了。
随之出现了MBR或MBBR技术,这些技术的介入使废水排放标准大大提升,甚至可以达到地表水Ⅲ类标准。
但由于MBR的微孔只有0.02微米,当废水中存在污泥和细菌胶团时,微孔随时间推移很容易被堵塞,此时净水的渗透物理作用很难得到保证,即使加入磁粉(MBBR)或设置内、外吹,微孔逐渐被堵不能从根本上解决,反而增加了维修成本,并使排水量降低,因此,当生化处理时,要根据废水状况,慎重选择。
高频直流电化学技术在废水处理中应运而生,初期采用脉冲直流电解,电源采用直流电,将市售交流电通过硅整流或二极管整流获得,由于直流电压和电流是可控的,与微电解工艺相比处理废水有很大进步,可用于脱色、分解有限的有机物、重金属降解等,但对高分子有机物、苯类杂苯类、高氨氮、高COD、高磷、高盐废水、混合型重金属废水处理,处理效果并不理想,主要问题在于水解酸化能力有限,对有机分子的结构触及有限,或者说污染因子的有机态改动不了,在未获得氧化还原极强的有效物质之前,这些问题直接影响了有机废水处理的效果,同时也指明了电化学的方向。
高压脉冲装置及其在工业废水处理中的应用研究

实验中,电源正极接针状电极.其放电尖端半径 为R=O.1 mm,电源负极接平板状电极.电极间距可 调。在实验中分别取极间距为20、30 mm。为了有效 提高工业废水的处理效果。将3个正电极并联连接.
万方数据
·468·
第43卷第6期 2007年12月
杰压亡譬
Higll Voltage Apparatus
Development of High Energy Pulse Electrical Source and Its Application to Industrial Wastewater Treatment
YAN Guang-ming,ZHAO Zhi·long,HOU Jun—zhan,CHEN Jian’lin (School of Mechatronic Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi’蚰710072,China)
V01.43 No.6 Dec.2007
高频电化学水处理系统在电厂的应用

电厂中,热力设备在运行时所需的水需要通过化学处理方可应用,才能避免热力设备结垢、腐蚀。
为此,提出高频电化学水处理系统应用,要求电厂立足于多方面、全过程做好水处理系统应用从而保证稳定运行。
1 电厂化学水处理系统管理现状目前,电厂化学水处理系统复杂,人力资源投入大且操作困难。
化学水处理系统主要在独立分散的设备控制室,设备工作系统设计运行具有独立性。
因为控制室为独立配置,需要的人员较多,电厂水处理流程复杂,因而各控制室安排2~3名工作人员管理程序。
此外,管理设备控制区分散,工作人员任务量中,影响化学水处理顺利进行。
伴随着科学技术的发展,电厂引进先进技术推动水处理多元化,而且传统的方法已经无法满足现代水处理要求,化学水需求量较高,必须要引进先进技术顺应化学水要求。
比如:膜处理技术作为一种先进的技术,对提高水质量具有重要作用。
因此,引进化工材料技术并总结经验,二者融合并根据各水体问题妥善处理,简化了水处理环节,确保水处理系统有效性,提高水质。
现如今,节能低碳理念已经深入人心,电厂也要积极响应国家号召,怎样进行水处理循环成为主要研究内容,进而提高水资源利用率。
此外,做好水处理系统和环境协调,保护生态环境,实现零排放。
2 水处理系统现状以缓蚀阻垢剂与杀菌灭藻剂为主的处理形式污染大,水体成分复杂,长时间会导致辅机设备与凝汽器结垢、腐蚀。
蒸汽器和冷却塔蓄水池为闭式循环,辅机冷却和冷却塔蓄水池为黄河净化水冷却,随后排进冷却塔蓄水池,稀释水池内循环水,水遗留排放,成本投入大。
冷却系统经济投入大的主要原因为补水量大、排水量大。
辅机系统冷却水无法循环使用是因为循环水质难以达到用水要求。
针对以上问题,怎样提高循环水质量成为主要研究内容。
3 方案制定第一,溶垢过程。
高频发生器可以发出低压高频信号,借助电场力作用,水分子在电极间运动,电极高频转换,系统内大分子团水分子碰撞,氢键分解成为不同的小分子水体,它们还原电位降低,系统饱和参数提高,对硬垢具有较强的溶解性与渗透性。
电脉冲技术在电凝聚法污水处理和微弧氧化领域的应用的开题报告

电脉冲技术在电凝聚法污水处理和微弧氧化领域的应用的开题报告一、选题背景现代工业生产中,很多工艺会产生大量的污水,如电镀废水、酸洗废水等,这些废水中含有大量有害物质和重金属离子,严重污染了环境和水资源。
因此,对污水进行有效的处理尤为重要。
电凝聚法是一种新型的污水处理方法,该方法具有处理效率高、工艺简单、运行成本低的优点,被广泛用于污水处理领域。
而电脉冲技术可以在电凝聚法中起到非常重要的作用,可以增强水中污染物的电化学反应效率,提高处理效果。
微弧氧化是一种新型的表面处理技术,具有在材料表面形成硬质、耐磨、耐腐蚀、陶瓷状膜层等优点。
而电脉冲技术则是微弧氧化中产生高能量脉冲电弧的方法之一,可以提高微弧氧化过程中膜层的质量。
因此,本文将讨论电脉冲技术在电凝聚法污水处理和微弧氧化领域的应用及其研究现状。
二、研究内容本文将围绕以下两个主题展开研究:1.电脉冲技术在电凝聚法污水处理中的应用1.1 电脉冲技术的原理及操作方法1.2 电脉冲技术在电凝聚法中的应用研究现状1.3 电脉冲技术在电凝聚法中的改进研究方向2.电脉冲技术在微弧氧化领域中的应用2.1 微弧氧化的原理及操作方法2.2 电脉冲技术在微弧氧化中的应用研究现状2.3 电脉冲技术在微弧氧化中的改进研究方向三、研究意义本文的研究将有以下的意义:1.探讨电脉冲技术在电凝聚法污水处理和微弧氧化领域的应用,可以提高这两个领域的研究水平。
2.通过分析已有的文献,发掘电脉冲技术在这两个领域内的局限性和不足,为下一步的改进研究提供思路和方向。
3.电凝聚法和微弧氧化作为新型的表面处理技术和污水处理方法,其应用前景广阔。
本文的研究有助于推进这两个领域的发展和应用。
四、研究方法本文将采用实验和文献综述相结合的方法来进行研究。
1.实验方面:在实验室内,利用电脉冲技术对不同废水进行处理,研究不同条件下的处理效果,并对处理后的水样进行分析。
2.文献综述方面:通过查阅相关的学术文献,总结电脉冲技术在电凝聚法和微弧氧化中的应用研究现状,归纳各种条件下的结果和优缺点,并提出改进的研究方向。
智能高频脉冲电混凝

智能高频脉冲电混凝
智能高频脉冲电混凝是一种电化学水处理技术,它利用电化学原理,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,在特定的反应槽中,对废水中的有机或无机污染物质进行氧化及还原反应,进而凝聚、浮除,将污染物从水体中分离。
相比传统的低电压高电流的电解法,智能高频脉冲电混凝采用的是高电压低电流的电解法,这种方法可以全方位地分解和分离水中的污染物,同时具有灭菌、脱色、除臭等辅助功能。
智能高频脉冲电混凝技术可以有效地去除废水中的重金属、油脂、磷酸盐以及COD、SS 与色度等各种有害污染物,在污水处理问题日益严峻的市场环境下,是难降解废水的工艺组合的理想选择之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高频脉冲在电化学处理废水中的应用- 水处理工艺简介:文章指出了目前相对成熟的电凝聚处理废水能耗较大的缺点,综合论述了一种新兴的电化学处理废水的方法——高频脉冲的原理和应用。
高频脉冲根据传统直流电凝聚的基本原理,以脉冲电流的方式弥补了传统电凝聚的局限性,可以有效地降低能耗,提高废水处理的效率。
同时比较了高频脉冲与高压脉冲的异同,着重介绍了国内外脉冲电解废水的研究进展。
关键字:高频脉冲废水处理电凝聚1 引言电化学方法治理污水,具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品,设备体积小,占地面积少,操作简便灵活等优点[1]。
但电化学方法一直存在着能耗大、成本高等缺点,从而大大限制了电化学处理废水在工业中的应用。
在几种电化学处理废水类型中,电凝聚与电气浮的运用比较成熟。
同化学凝聚相比,电凝聚方法无需投资加药设施,且材料消耗要少许多。
其缺陷在于能耗问题。
提高电流效率、降低电极极化乃是降低能耗的关键所在,也是今后电凝聚的主攻方向。
近年来,电化学工艺的不断进步,以及新电极材料、电源技术和膜材料的应用,为电化学方法治理污染提供了更新、更有效的解决手段。
本文主要介绍一种电化学处理废水的新方法——高频脉冲电解废水,该方法应用了新发展的电源技术——脉冲电源。
根据国内外的研究报道,高频脉冲多用于电镀、地质勘探、优质水处理等方面,在废水处理方面的研究报道极少。
2 电凝聚法处理废水存在的问题在外加电压的作用下,利用可溶性的阳极,产生大量的阳离子(如Fe2+、Al3+等),对废水进行凝聚沉淀,这种方法称为电凝聚[2]。
电凝聚往往伴随着气浮,在阴极有氢气被还原,故也有称为电凝聚浮上法的。
电极反应如下:阳极:Fe -2e → Fe2+ 或Al -3e → Al3+阴极:2H+ + 2e → H2↑ 或Ox +ne → Re铁离子或铝离子与氢氧根结合起到凝聚作用。
同时,在阴极发生还原反应,逸出的氢气形成极小的气泡,将废水中的凝聚物浮上电解槽的液体表面。
电凝聚作为废水处理的一种有效手段,很早就得到了应用,但由于其在实际应用中单位电耗和铁耗过大,使电凝聚法的发展及应用受到了限制。
另外,电凝聚过程中,电解一段时间后,阳极极板会发生钝化现象。
钝化时电极表面附着一层氧化物保护膜。
检测电极电位可发现,电极电位偏离正常电化学反应电极电位而变正电位。
表现为阳极溶出停止,电解槽只有氧化、还原和浮上作用,电凝聚作用消失,液面浮着大量的泡沫[3]。
这样就使电流效率降低,从而延缓电解进程。
3 高频脉冲的工作原理及优点将电解槽与脉冲电源相连接构成电解体系,其进行的电解过程就是脉冲电解。
电流从接通到断开的时间Ton为脉冲持续时间[4],也叫脉冲宽度,即电解的工作时间。
电流从断开到接通的时间Toff 为电解间歇时间或叫脉冲间歇。
输出脉冲可以是等间隔脉冲、疏密脉冲或脉动脉冲。
脉冲电流的波形有方波、正弦半波、锯齿波、隔锯齿波等多种形式[5]。
典型的电脉冲波形如图1所示。
脉冲具有3个独立的参数,即脉冲电压(或电流)幅值、脉冲宽度Ton和脉冲间歇Toff。
为了达到较好的去污和节能效果,可对这3个参数进行调整。
脉冲周期为脉冲宽度和脉冲间歇之和,脉冲频率则是脉冲周期的倒数。
设占空比为r,则r为导通时间(脉冲宽度)与脉冲周期之比:r= Ton /(Ton + Toff),通过改变占空比r的值,就可得到不同的节能效果。
高频脉冲即不断地重复进行“供电—断电—供电”的高频率脉冲电解过程,使电解效率得到大幅度地提高。
脉冲电解,通电时间小于电解处理总反应时间,铁的溶解量将少于直流电解时的溶解量。
因此,脉冲电解与直流电解相比,节电的同时也大幅度降低铁耗。
由于施加脉冲信号,电极上的反应时断时续,有利于扩散、降低浓差极化,从而降低电耗[6]。
电解槽内的电流是离子在电场作用下流动而形成的。
在供电时间内,离子浓度会迅速降低;而在断电间隙时间内,离子浓度又会得到迅速恢复和补充。
所以在脉冲供电方式下电流密度要比直流供电下的电流密度有所提高,这就使电解去污效果增强。
周期换向脉冲是在正向脉冲(阴极脉冲)后紧跟一个反向脉冲(阳极脉冲)。
在电解过程中,如果施加周期换向的脉冲信号,既具备脉冲电解的特点,又由于两极均可溶,更有利于金属离子与胶体间的絮凝作用。
同时两极极性的经常变化,对防止电极钝化也起到积极作用。
这就是周期换向的脉冲电解新概念,在电镀领域已有应用,但在废水治理领域尚未见报道[7]。
脉冲电压通常在100~400V左右,相对直流供电的电压增大了不少。
事实上,采用较高的电压,可以大大降低总电流强度和减少电解时间,从而提高电流效率,降低电耗、铁耗,电解效果会更好。
由于整个平均电耗降低,电流又不大,因此变压器不易发热,设备运行安全可靠。
4 高频脉冲与高压脉冲的比较高频脉冲与高压脉冲仅一字之差,有些文献也会将这2个名词混淆。
其实高频脉冲与高压脉冲是2种截然不同的研究方法。
高压脉冲放电水处理同样有利于实现高能化,但其在液体介质中的脉冲放电伴随有液电效应。
高压脉冲放电的电压往往可以达到几十万伏,强脉冲放电所产生的等离子体具有高密度储存能量和高膨胀效应,能形成强烈的热能、膨胀压力热能、光能及辐射能力等,进而在水中产生各种游离基,这些活性游离基可以破坏工业废水中的有害成分[8]。
高压脉冲的频率一般较低,通常在20~400Hz左右,高频脉冲的频率则可高达几十千赫。
高压脉冲水处理具有高效、节能等诸多优点,有很大的应用前景。
但是,这种方法处理废水也有一些明显的缺点。
首先,高压脉冲电压非常高,留有很多的安全隐患,有些设备在电解过程中有放电危险而不允许人接近。
其次,高压脉冲是一种较先进的技术,其仪器比较精密,需要专门的科技人员进行操作,因此其设备成本费用和人工操作费用就相当高。
另外,高压脉冲机理复杂,伴随有多种物理现象,国内外对此研究也是近几年的事,要实现工业化还有一定距离。
高频脉冲所采用的电压相对直流供电安全值36V而言,也算是高压了,通常可达到300V。
但相比高压脉冲的万伏级电压来说,则要低得多,其安全性则强得多。
高频脉冲的机理主要还是建立在电凝聚的基础上,因此技术相对成熟,一旦废水处理能大幅度地降低电耗、铁耗,非常容易实现工业化。
5 国内外研究进展 5.1 国内研究情况国内对高频脉冲处理废水的研究还比较少,处于刚刚起步探索阶段,可以从理论研究和实际应用两个方面来阐述。
5.1.1理论研究詹伯君[9]对脉冲电解处理废水作了较为全面的研究。
在结合分析脉冲电解废水处理电参数基础上,认为方波波形的脉冲电解电源应用于废水处理设备,节能效果明显、应用面广,可在适当场合推广。
在结合植绒印花废水脉冲电解处理的基础上,分析了运行中出现的问题和解决办法。
他认为在脉冲电压下激发出来的Fe2+具有极强的凝聚活性,极易与染料显色基团结合而脱色。
黄清文等[10]指出,如r=1/2,则脉冲电压的平均值为直流供电时的1/2,同样,脉冲电流的平均值也为直流供电时的1/2。
由于电功率为电流与电压的乘积,故电能消耗仅为直流供电时的1/4。
又如r=3/4,则电能消耗为直流供电的9/16。
由此可见,脉冲供电可大大节约电能。
由于是间断供电,在断电间歇期间内,铁板停止消耗,从而使平均铁耗大大降低。
用脉冲电解法处理印染废水时,铁板损耗约为20g/t,要比直流法降低60%。
5.1.2实际应用高频脉冲在实际应用方面,研究者们多采用交流脉冲。
熊方文、余蜀灵[11]采用初步体现脉冲电解性能的JH—YR—B纺织印染废水净化设备处理毛纺印染废水,其脉冲电解平均电耗<0.4(kW•h)/t,与直流电解处理相比,电耗降低50%;铁电极消耗约20g/t,与直流电解法相比,铁耗降低60%。
他们在其申请的中国专利[12]——处理工业废水装置中也提到电解的电源供给可为低压直流式,也可高压脉冲式。
张贤彬、熊方文等[13]使用普通工业交流电直接变换产生宽度可调的高压余弦脉冲电进行电解凝聚。
他们认为用质量优良的其他电器可获得脉宽更窄、前后沿更陡的高压脉冲,节电效果显著。
采用脉冲方法得出两个实验的结果:实验1,COD从进水的358mg/L下降到出水的50mg/L,平均电耗0.195( kW•h) /m3;实验2,COD从进水的1646mg/L下降到出水的43mg/L,平均铁耗20.7g/m3,平均电耗0.33 (kW•h)/ m3。
大幅度降低了电耗和铁耗。
高良进等[14]利用脉冲电凝聚法对印染厂的废水进行了处理,并取得了良好的效果。
他所使用的高压为300~400V,丝绸印染废水色度去除率高达90%~95%。
与常规电凝聚法相比,采用该工艺处理每m3印染废水约耗电0.6~0.8 kW•h,耗铁20~25g,运行费用大大降低。
杨岳平[15]在其申请的中国专利——电凝聚—电气浮废水处理装置中提到,电凝聚采用高压脉冲电源。
尚国平等[16]在改进电解—气浮法处理印染废水中,改进了电源。
他们认为印染废水电解需连续可调脉冲电流,采用集成电路作为触发单元,由KC—04和KC—09集成块组成三路输入脉冲发生器,运转中达到了稳定可靠的要求。
汪凯民等[17]在国内已有的印染废水高压脉冲电解处理设备的基础上,对电源作了一些改进,处理印染废水耗电为0.76( kW•h)/t,耗铁为57.2g/t。
当然,也有一些应用直流脉冲进行水处理的研究。
陆君毅[18]发明的双电解废水处理装置非常好地把内电解法和脉冲电解法结合在一起,其优点是操作安全、效率高、能耗低、电极消耗少、运行费用低、适用范围广。
这个想法很有创意。
在中国专利[19]——电解处理工业废水的方法和装置中提到,使废水流过输入直流电的电极。
这样提高了去除毒性物质的效率,并且能耗降低,电极板寿命延长。
该发明采用的直流脉冲频率介于500~800Hz之间,电流密度为5A/cm2。
贺佳国[20]设计的淡水电子处理器中采用了电源为220V的交流全波整流装置,提出直流正向脉冲和负向脉冲处理,一对电极板的正负极性在工作中不断变换。
5.2 国外研究进展国外对(高频)脉冲电解处理废水的研究主要集中在俄罗斯和美国,其他国家也有少量的研究报道。
这里以时间顺序对国外的研究情况作一简单的介绍。
早在1977年,美国的Long和Warren P在高压、脉冲电场的作用下,用电凝聚方法对含有妥儿油皂液的废液进行了处理[21]。
从工业装置所得数据表明其残渣大为减少,低于0.4%,而同时肥皂的回收率相比非脉冲方法增大了10%。
1982年,Estrela-L’opis等采用稳定和变化的脉冲电场作用对有机分散溶液中的电泳沉积进行了研究[22]。
电凝聚是研究的基础机理。
该课题对脉冲电场参数的选择进行了测试分析,结果表明新条件下的沉积层性质要远远优于直流电泳下获取的沉积层。