摘要：比較了化學(xué)法與電化學(xué)法處理乳化液污水的特點。采用電脈沖電源技術(shù)進行了實際應(yīng)用，結(jié)果表明電脈沖凝聚技術(shù)在乳化液污水處理取得了良好的處理效果，同時減少了能源的消 耗和電極的極化。

關(guān)鍵詞：乳化液水處理污水含油污處理電凝聚法

一、乳化液廢水處理工藝

（一）廢水水量、水質(zhì)、排放標準。

（二）乳化液污水處理。

1、乳化液污水的處理方法。乳化液 污水屬于含油污水類型。對不同形態(tài)的油采取不同的方法，重點 是乳化油的處理，同時除去化學(xué)添加劑、COD等。

①可浮油：油 珠顆粒較大，一般大于15μm,通常大部分以浮油形式存在，以 連續(xù)相的油膜漂浮于水面而能被撇除，主要采用隔油池去除。

② 分散油：粒經(jīng)在1～15μm的微小油珠懸浮分散于水相中，不穩(wěn) 定，靜置一段時間，可聚集成較大的油珠轉(zhuǎn)化為可浮油，也可能 在自然和機械作用下轉(zhuǎn)化為乳化油。

③乳化油：由于表面活性劑 的存在，油在水中呈乳液狀，易形成O/W型乳化微粒，粒徑小于1μm，表面常常覆蓋一層帶負電荷的雙電層，體系較穩(wěn)定，不易上浮于水面。必須經(jīng)過破乳后才能夠處理。

目前，乳化液污水 處理方面，一是化學(xué)藥劑法(藥劑破乳)工藝過程為：加藥(破乳) →沉降→過濾或加藥(破乳)→氣浮→過濾法。化學(xué)藥劑法具有工藝成熟、可靠的特點。實際應(yīng)用方面也取得了較好效果。但是從節(jié)約能源和合理化使用資源及操作管理的角度看，化學(xué)藥劑破乳法不同程度地存在成本高、使用受局限、工藝過程復(fù)雜(如藥劑 的篩選、投加量、投加點、投加方式、現(xiàn)場的配置等)操作不便等不足之處。特別是近年來乳化液產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到很大提高， 采用化學(xué)藥劑法破乳一是時間長，二是用藥量大，三是難以找到合適的破乳劑等問題時常出現(xiàn)。電化學(xué)方法治理污水具有無需添加(或少量添加)氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品；水質(zhì)適應(yīng)范圍寬，并能夠處理復(fù)雜的一般方法難以處理的污水；設(shè)備體積小，占地 面積少，操作簡便靈活等優(yōu)點。但電化學(xué)方法存在著能耗大、陽極鈍化、成本高等缺點。限制了電化學(xué)方法在污水處理中應(yīng)用。

2、脈沖電化學(xué)法處理乳化液廢水。

近年來國內(nèi)外大力開展電化 學(xué)技術(shù)在廢水處理方面的應(yīng)用理論和技術(shù)的研究已在很多領(lǐng)域取得突破性進展。本文主要介紹一種電化學(xué)處理廢水的新方法—— 脈沖法處理廢水，該方法應(yīng)用了脈沖電源技術(shù)，克服了恒壓電化 學(xué)法的弱點。具有高效率、低功耗、鐵耗小、電極不易極化等優(yōu)點。

①電凝聚原理。

電凝聚是以金屬為溶解性陽極(一般為鋁或 鐵)，在電解時產(chǎn)生的Al3+或Fe3＋離子生成電活性絮凝劑，來壓 縮膠體雙電層使其脫穩(wěn)，以及吸附架橋網(wǎng)捕作用來實現(xiàn)的：Al→ Al3++3e或Fe→Fe2＋+2e Al3++3H 2 O→Al(OH) 3 +3H或4 Fe2＋ +O2+2H 2O→4 Fe3＋+4OH一方面形成的電活性絮凝劑M(OH)n，被稱為可溶性多核羥基配合物，作為混凝劑能快速有效地凝聚污 水中的膠體懸浮物(細微油珠和機械雜質(zhì))并“架橋”聯(lián)接，凝成 “大塊”而加速分離。另一方面乳化液膠體在Al鹽或Fe鹽等電解質(zhì)作用下壓縮雙電層，因庫侖效應(yīng)或凝結(jié)劑的吸附作用，導(dǎo)致膠體凝聚而實現(xiàn)分離，發(fā)生電絮凝劑。雖然電活性絮凝劑的電化學(xué) 活性(壽命)僅幾分鐘，但對雙電層電位差影響極大，即對膠體粒子或懸浮微粒的凝聚作用極強。因而，其吸附能力與活度，比加入鋁鹽試劑的化學(xué)方法高得多，且用量少，成本低，不受環(huán)境、水溫及生物雜質(zhì)的影響，亦不會發(fā)生鋁鹽與水的氫氧化的副反 應(yīng)，因而所處理污水的酸堿度范圍就較寬。另外，電極表面釋放 出的細小氣泡加速了膠體的碰撞和分離過程。陽極表面的直接電 氧化作用和Cl－轉(zhuǎn)化成活性氯的間接電氧化作用對水中溶解性有機物和還原性無機物有很強的氧化能力，陰極釋放出的新生態(tài)氫 和陽極釋放出的新生態(tài)氧具有較強的氧化還原能力。通常，電化 學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進行的化學(xué)過程是及其復(fù)雜的。在反應(yīng)器中同時發(fā)生了電凝聚、電氣浮和電氧化過程，水中的溶解性膠體和懸浮態(tài)污 染物在混凝、氣浮和氧化作用下均可以得到有效轉(zhuǎn)化和去除。

② 脈沖電化學(xué)法原理。

將電極板與脈沖電源相連接構(gòu)成電解體系， 其進行的電解過程就是脈沖電解。脈沖電流是時間的函數(shù)，脈沖幅值、脈沖寬度和脈沖間歇隨時間而變化。脈沖電流可以是等間隔脈沖、疏密脈沖或脈動脈沖。脈沖電流的波形有方波、正弦半波、鋸齒波、隔鋸齒波等多種形式。典型的電脈沖波形如圖表3 所示。

脈沖具有3個獨立的參數(shù)，即脈沖電壓(或電流)幅值F、脈沖寬度T on 和脈沖間歇T off 。為了達到較好的去污和節(jié)能效果，可 對這3個參數(shù)進行調(diào)整。脈沖周期Z為一個脈沖寬度和脈沖間歇， 脈沖頻率則是脈沖周期的倒數(shù)。設(shè)占空比為r，則r為導(dǎo)通時間 (脈沖寬度)與脈沖周期之比：r=To n/(T on+T off)，通過改變占空比 r的值，就可得到不同的節(jié)能效果。高頻脈沖即不斷地重復(fù)進行“供電—斷電—供電”的高頻率脈沖電解過程，使電解效率得到 大幅度地提高。脈沖電解，通電時間小于直流電解處理反應(yīng)時間，鐵的溶解量將少于直流電解時的溶解量。因此，脈沖電解與 直流電解相比，節(jié)電的同時也大幅度降低鐵耗。由于施加脈沖信號，電極上的反應(yīng)時斷時續(xù)，有利于擴散、降低濃差極化，從而降低電耗。  電解槽內(nèi)的電流是離子在電場作用下流動而形成的。在供電 時間內(nèi)，離子濃度會迅速降低；而在斷電間隙時間內(nèi)，離子濃度 又會得到迅速恢復(fù)和補充。所以在脈沖供電方式下電流密度要比 直流供電下的電流密度有所提高，這就使電解去污效果增強。

周期換向脈沖是在正向脈沖(陰極脈沖)后緊跟一個反向脈沖(陽極脈沖)。在電解過程中，如果施加周期換向的脈沖信號，既具備脈沖電解的特點，又由于兩極均可溶，更有利于金屬離子與膠體間的絮凝作用。同時兩極極性的經(jīng)常變化，對防止電極鈍化也起到積極作用。脈沖電壓通常在100～400V左右，相對直流供電的電壓增大了不少。事實上，采用較高的電壓，可以大大降低總電流強度和減少電解時間，從而提高電流效率，降低電耗、鐵耗， 電解效果會更好。由于整個平均電耗降低，電流又不大，因此變壓器不易發(fā)熱，設(shè)備運行安全可靠。

二、電化學(xué)法在乳化液污水治理中的應(yīng)用

（一）電化學(xué)法處理乳化液污水工藝流程。對于不同成份污水及不同排放標準要求，應(yīng)根據(jù)實際情況增加處理設(shè)施。如污水濃度較高時采用二級氣浮；執(zhí)行一級排放標準時采用過濾、吸附后在排放；也可以與生活污水混合后采用生物處理。

（二）電化學(xué)法處理乳化液污水應(yīng)用。在實際運行中采用選用鐵為可溶性電極，雖然鋁離子要比鐵離子的凝聚效果好，但從實用和經(jīng)濟角度看，在廢水處理中還是使用鐵比鋁更方便和適用。電壓控制在200～300V，通過電量控制在0.5～2.0F?m-3,電凝聚時間控制在5～15min。能夠有效去除污染物，油的去除率可達99%，COD去除率可達95%。實際應(yīng)用中處理后的污水COD＜ 450mg/L，油＜15mg/L，SS＜45mg/L觀察一年能夠穩(wěn)定達標排放。工程總投資12.5萬元，占地面積45m2，裝機功率13Kw，運行成本3.50/m3。

三、電凝聚法工藝特點及效果討論

電凝聚技術(shù)具有許多傳統(tǒng)水處理工藝所沒有的優(yōu)勢，能在同時除去或降低有機物、細菌、色度、重金屬等有毒物質(zhì)。與化學(xué)混凝相比，其特點是：電凝聚產(chǎn)生的氫氧化物比化學(xué)混凝法所產(chǎn)生的具有更高的活性，具有更大的吸附除去污染物的能力。所需的藥劑少，產(chǎn)生的污泥較少，絮體密實，不會發(fā)生回溶；省約(減少)了藥品的儲存、計量、混合等。電凝聚反應(yīng)過程還可以產(chǎn)生微小的氣泡，有利于污染物上浮分離。電凝聚技術(shù)不產(chǎn)生二次污染、抗沖擊負荷強、自動化程度高、操作簡單方便、使用成本低、處理效果好等。電凝聚技術(shù)用于污水處理的潛力并為完全顯現(xiàn)。電凝聚技術(shù)還存在許多不足之處：需要定期更換電極；溶液要保 持一定的電導(dǎo)率；耗電量較大等。為此，今后應(yīng)對電凝聚過程中的物理、化學(xué)過程的機理進行深入研究；對電極材料、極化方式 以及各種因素著手，尋找新的電極材料；將電凝聚與傳統(tǒng)工藝結(jié)合，發(fā)揮各自特長。隨著電凝聚技術(shù)的進一步完善，在水處理中的應(yīng)用將更加廣泛。來源：谷騰水網(wǎng)

參考文獻：曲久輝,劉會娟,等著《.水處理電化學(xué)原理與技術(shù)》；熊方文,余蜀靈著.《脈沖電解工業(yè)污水技術(shù)》 （作者單位：重慶市環(huán)境保護工程設(shè)計研究院）作者: 李勇