徐國仁，顏真*，江博涵

（1.聯(lián)通云數(shù)據(jù)有限公司廊坊市分公司，河北 廊坊 065001；2.上海科莫系統(tǒng)科技有限公司，上海 201613）

高壓脈沖電絮凝和交變電場水處理技術在電鍍企業(yè)水資源管理中的應用

徐國仁1，顏真2,*，江博涵2

（1.聯(lián)通云數(shù)據(jù)有限公司廊坊市分公司，河北 廊坊 065001；2.上?？颇到y(tǒng)科技有限公司，上海 201613）

介紹了高壓脈沖電絮凝和交變電場水處理技術的基本原理及其在電鍍企業(yè)的廢水處理和中水回用中的應用。

脈沖電絮凝；交變電場；電鍍；廢水；處理；回用

First-author’s address: Langfang Branch of China Unicom Cloud Data Co., Ltd., Langfang 065001, China

隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，水資源問題日益嚴峻，我國環(huán)保政策要求也越來越嚴格。不僅對企業(yè)排水水質(zhì)有要求，對企業(yè)的用水量、排水量都有了更苛刻的要求。眾多企業(yè)開始由粗放生產(chǎn)型向科學管理型轉變。如何在達標排放的基礎上，更高效、科學地使用水資源也越來越為企業(yè)所重視。

使整個企業(yè)的每一個水系統(tǒng)變成一個整體管理的一部分，讓企業(yè)的每一滴水都得到充分合理的重復再利用，這便是“水平衡”的概念。它不同于零排放，而是更合理的低排放，典型的實施方式見圖1。

圖1 如何從電鍍廠中找出可節(jié)省/回用的水Figure 1 How to find the savable and reusable water in an electroplating plant

要想充分重復再利用，就必須對各個工藝的處理水質(zhì)提出更高的要求，從而最大限度地降低再處理或再利用的難度。傳統(tǒng)的水處理方式均以化學藥劑添加為主，處理效果在某一個環(huán)節(jié)中基本可達到要求，但藥劑的添加，本身對水體也是一種“污染物”的引入，并且部分藥劑比常見污染物更加難以從水體中分離，這也大大增加了再處理和重復利用的難度。當傳統(tǒng)的水處理模式越來越難以達到企業(yè)的預期和整體環(huán)保規(guī)劃之時，越來越多的新技術進入環(huán)保行業(yè)。其中，最容易利用的便是物理水處理技術。

物理水處理技術，顧名思義，是以物理處理的方式為主導，不加或輔以極少化學藥劑，最終達到低費用、少殘留、更高水質(zhì)的要求。這種方式的關鍵在于采用電能引發(fā)化學變化，減少或不再添加化學藥劑，大大地降低了流程中的二次污染概率，為水體的后續(xù)處理和重復利用提供便利條件。目前物理水處理方式花樣繁多，筆者推薦使用高壓脈沖電凝和交變電場水處理技術，前者針對廢水處理，后者針對水垢等問題，兩者均適應性好，且最具前沿性。這兩種技術在電鍍廢水處理中的典型應用如圖2所示。

圖2 典型的電鍍廢水處理及中水回用流程圖Figure 2 Flow chart of typical electroplating wastewater treatment and reclamation process

1 高壓脈沖電凝技術在電鍍廢水處理中的應用

高壓脈沖電絮凝技術利用高電壓作用于水中乳化油、大分子有機物、微生物、重金屬離子、懸浮物和部分有色物質(zhì)，產(chǎn)生的氧化、還原、電絮凝三種反應對COD、氨氮、重金屬、色度等指標都有很好的降低作用。因此，高壓脈沖電凝工藝可以廣泛地應用于各類工業(yè)廢水項目。在電鍍行業(yè)等重金屬廢水處理中，與傳統(tǒng)化學法相比，高壓脈沖電凝工藝具有分離效果好(出水可遠低于GB 21900–2008《電鍍污染物排放標準》的“表3”標準)，處理水質(zhì)跨度大(適應性高)，處理成本低(可達10元/t以內(nèi))，泥量少(減少50% ～ 70%)且含水率低，占地面積小，減少人工(可自動控制)等優(yōu)點。

高壓脈沖電絮凝處理過程是復雜的物理及電化學過程。在外加電動勢的作用下，可溶性陽極溶解產(chǎn)生大量陽離子，陽離子經(jīng)過水解、聚合形成一系列多核羥基配合物和氫氧化物，這些產(chǎn)物吸附能力很強，起到凝聚、吸附、共沉淀等作用。電解過程中，陽極和陰極上分別產(chǎn)生的氧氣和氫氣，對水中物質(zhì)產(chǎn)生氧化還原作用，且氣泡直徑小、黏附性能強，在其上浮過程中可將懸浮物帶到水面。

該技術處理的主要影響因素包括電極設計及材料、電流密度、反應時間、原水pH、待分離組分濃度等。材料的選擇、電極的放電方式、設備的構造以及原水調(diào)節(jié)的參數(shù)情況，均體現(xiàn)了使用者對該技術的應用水平。

這里值得一提的是新興高壓脈沖電凝，它與傳統(tǒng)電絮凝的區(qū)別在于采用了脈沖電源。脈沖電源的加入使電極反應斷續(xù)進行，有利于減少濃差極化，降低能耗，使 Fe2+的釋放量根據(jù)水處理的需要而定，從而進一步減少消耗和污泥量。當絮凝槽電極施加電場定時換相時，可以從兩極產(chǎn)生陽離子，且兩極極性的變化對防止電極鈍化有積極作用。

上?？颇到y(tǒng)科技有限公司致力于高壓脈沖電凝技術的研究，并于近年取得突破，并通過100多家客戶廢水的反復測試，證明了該技術的穩(wěn)定性可以滿足多種廢水處理的嚴格要求。以天津某電鍍公司的六價鉻廢水處理為例，利用高壓脈沖電凝處理總鉻濃度為1417 mg/L的六價鉻廢水(pH 1.3，電導率7 000 μS/cm)，經(jīng)取樣、曝氣，取上清液后過濾檢測，出水水質(zhì)為：pH 7.8，電導率5 100 μS/cm，總鉻0.16 mg/L。出水總鉻含量低于GB 21900–2008的“表3”排放限值(0.5 mg/L)。圖3是高壓脈沖電凝處理前后的水樣照片。

圖3 高壓脈沖電凝處理前(左)后(右)的水樣照片F(xiàn)igure 3 Photos of water sample before (left) and after (right) high-voltage electrocoagulation

表1 用高壓脈沖電凝技術處理高濃度含格廢水的檢測結果Table 1 Test results of high-concentration chromium-containing wastewater treated by high-voltage electrocoagulation

脈沖電凝處理后曝氣沉淀水樣如圖4所示。

圖4 脈沖電凝處理后的曝氣沉淀水樣照片F(xiàn)igure 4 Photo showing the water sample precipitated under aeration after pulsed electrocoagulation

核算成本后，得出新工藝處理成本比原化學加藥處理工藝低70%，減少了30%泥量。

高壓脈沖電凝技術簡便快捷的優(yōu)勢使其越來越多地應用在電鍍、化工等行業(yè)的廢水處理環(huán)節(jié)當中。用戶可以根據(jù)自身水質(zhì)的特點，方便地制定高壓脈沖電凝處理的工藝條件。

在回用方面，高壓脈沖曝氣沉淀后的排出水可直接做沖洗水，或經(jīng)過預處理(采用抗污染性較好的微濾膜)后再進反滲透膜(采用普通的即可)后出工藝水，回收率可達 65%左右(一級反滲透進水電導率6 000左右)。

2 交變電場技術在電鍍中水回用中的應用

高頻電子水處理器正是基于交變電場處理技術所開發(fā)的產(chǎn)品，它能在水溫升高、濃縮倍數(shù)高(過飽和)等條件下有效地改變碳酸鈣結晶體原有的晶格形式──從堅硬的方解石變?yōu)樗绍浀奈氖?，促成碳酸鈣結晶析出并隨水流出，不結垢于管壁和附著面，從而變相地使水體變?yōu)椴伙柡蜖顟B(tài)，令已經(jīng)生成的水垢可部分溶解回水中，實現(xiàn)水垢的去除。此外，其電信號可以抑制絕大多數(shù)的礦物質(zhì)離子垢類。

該設備卡接在管道外壁(如圖5所示)，不接觸水，不依賴水流，不受管材限制，不改變化學成分，無需停工停產(chǎn)及日常維護，所需電量極少，對其他電子設備也無干擾。此外，它還具有物理絮凝和滅藻殺菌的作用。

在對膜的保護方面，高頻電子水處理器可以取代原有的化學加藥處理：其物理絮凝能力相當于PAC(聚合氯化鋁)的作用，能有效地提高初級過濾裝置的能力；其水垢處理能力又涵蓋絕大多數(shù)離子垢。所以可以將高頻電子水處理器安裝在微濾膜和反滲透膜前(如圖2所示)，取代阻垢劑來保護膜組，延長清洗時間。浙江寧波一家電鍍園區(qū)采用海卓帕斯水處理器保護中水回用的反滲透膜后，原來3 ～ 4天需要清洗一次，現(xiàn)延長至3周。

圖5 高頻電子水處理器的安裝照片F(xiàn)igure 5 Photos showing the installation of high-frequency electronic water treatment device

3 結語

綜合來看，采用非化學的方法可以更便捷和高效地處理電鍍以及其他行業(yè)廢水。

如今是國家的轉型期，也是眾多企業(yè)的轉型期。這對于各個企業(yè)是一次挑戰(zhàn)，也是一次機遇，新興技術的引進也必定會增加新鮮活力?！八胶狻币巡辉偈前嘿F的只能看、不能用的設計。合理地使用各類水處理技術，是企業(yè)水系統(tǒng)科學管理的關鍵所在。

[ 編輯：溫靖邦 ]

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Application of high-voltage pulsed electrocoagulation and alternating electric field water treatment techniques in water resource management of electroplating plant

// XU Guo-ren, YAN Zhen*, JIANG Bo-han

The principles of high-voltage pulsed electrocoagulation and alternating electric field water treatment techniques and their application in wastewater treatment and reuse of reclaimed water in electroplating plant were introduced.

pulsed electrocoagulation; alternating electric field; electroplating; wastewater; treatment; reuse

10.19289/j.1004-227x.2017.04.008

X781.1

：B

：1004 – 227X (2017) 04 – 0216 – 04

2016–12–08

徐國仁（1973–），男，甘肅武威人，本科，高級工程師，研究方向為空調(diào)水處理。

顏真，(E-mail) 89030820@qq.com。