1、電絮凝技術原理

1.1 電絮凝原理

電絮凝技術設備結構簡單，操作維護方便，可在一臺設備中完成電解氧化還原、電解絮凝等過程，易于實現自動化，且不需要投加任何氧化劑或還原劑，產生污染少，加之其工藝運行平穩，水質穩定，因此被稱為是一種設備自動化程度高、管理簡單、效果較佳、環境友好的水處理技術。

電絮凝技術技術原理是陽極在外加電源的作用下，經一系列的溶蝕、水解、聚合和電解氧化還原過程等，形成多種羥基絡合物、多核羥基絡合物以至氫氧化物，并通過電解絮凝（吸附架橋、壓縮雙電層、網捕等）、電解氣浮等作用，使得廢水中的膠態雜質、懸浮顆粒等凝聚沉淀而分離。具體如圖1所示。

1.2 ETIG電絮凝反應器

20世紀的80年代，電絮凝技術開始在國內試行，但因為有許多的技術瓶頸沒法突破，故其處理量都非常小，僅僅停留在每天幾噸到十幾噸的水平。

據調查和研究顯示，現階段美國環保科技國際集團（ETIG）電絮凝反應器被世界各國廣泛應用。其與國內所生產的電絮凝反應器相比，具有如下優點：

1）在設計及使用等方面，解決了國內反應器所存在的電極腐蝕、泄漏、結垢、處理量小、費用高、使用壽命短以及無法消除的電絮凝反應所產生的氣體等問題。

2）ETIG的電絮凝反應器設計先進，技術成熟，清洗無需酸洗，消除了操作危險和對環境的再次污染。

3）ETIG電絮凝系統可以最大限度的重復利用已有設備及建筑，且完全實現了工業化。

4）ETIG的電絮凝反應器擁有相應的知識產權，是美國國家環保署唯一認可的同類技術，國際上處于領先。

2、實驗材料與方法

2.1 某冶煉廠冶煉廢水現狀

以某冶煉廠2018年6月的實際排放情況為例，經檢測，其廢水超標排放，造成了嚴重的環境污染及重金屬資源浪費。具體排放情況如表1所示。

2.2 試驗儀器與藥劑

1）試驗主要儀器及設備：pH計（Model868，Ori－onResearch.Inc.）；ETIG9.6L/min（13.8m3/d）電絮凝處理設備；250mL燒杯、玻棒、過濾斗、2L塑料杯、電導儀、2m3立方槽、集水箱；原子吸收分光光度計（AA-7000，SHIMADZU）。

2）試驗主要藥劑：Ca(OH)2溶液、稀H2SO4、絮凝劑等。

2.3 中試試驗方法

本試驗采用的ETIG電絮凝法處理冶煉廢水工藝的構筑物及設備包括篩網、原水池、電絮凝反應系統、除泡池、絮凝劑投加系統、澄清池、污泥沉淀池、壓濾機等。具體工藝流程簡單示意圖如圖2所示。

圖2中，篩網是污水站第一道預處理設施，用于去除懸浮物等雜物；由于一般生產廢水的排放量在一天內變化幅度較大，原水池用于均衡廢水的水質和水量；電絮凝反應系統

2.4 重金屬的檢測方法

本試驗中采用火焰原子吸收法檢測，并將檢測結果進行記錄、整理和分析。

3、中試試驗結果及分析

3.1 中試試驗系統調試階段

6月2日—6月4為調試階段，記錄的廢水處理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As濃度，其中，所有重金屬污染物濃度均按mg/L計，去除率按%計。通過數據可以看到，調試階段的前兩天，只有總鎘的處理數據沒有達標。分析原因，可能是儀器的一些相關參數還未調整到最佳狀態，故6月4日對儀器進行了調整，調整后各項指標均達標。同時，經過這三天的調試可知，處理過程中整流器的電壓值最好高于18V；原水樣的電導率最好大于2000μs/cm；電流值不能低于75A。

3.2 連續運行階段

連續運行階段是系統正常工作的階段。6月5日—6月16日為儀器24h連續運行階段，同樣記錄的廢水處理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As濃度。通過數據可以看到，連續運行階段冶煉廢水經過ETIG電絮凝反應系統處理后，各項指標都遠低于排放標準，有的甚至達到100%的去除率，處理效果非常好。

3.3 高濃度水樣處理階段

6月17日—6月23日，人為的把水樣中鎘、砷的含量提高，記錄的廢水處理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As濃度。結果發現，處理后的水樣總鎘、總砷含量達標，且其他指標也都非常理想，說明ETIG電絮凝反應系統對于高鎘和高砷水樣的處理較為適用。

3.4參數分析及不同工藝試驗結果對比

1）參數分析。

通過試驗發現，整個處理過程的參數方面，原水樣的電導率、pH值、整流器的電壓和電流值等會對ETIG電絮凝工藝處理效果產生影響。具體的，高濃度和高電導率的水樣pH值調節到8.5～9.0之間較好，而其余的一般水樣則將pH值控制在7.5~9.0之間即可。電導率太低，電流值減小，會影響處理的效果，而電導率過高，說明水樣中金屬離子含量很高，也會影響處理效果。

2）ETIG電絮凝工藝處理與化學處理的比較。

以6月14日數據為例，比較ETIG電絮凝工藝與化學處理的效果。結果如圖3、下頁圖4、圖5所示。

由圖3、圖4、圖5可以看出，化學處理的工藝，處理效果不理想，排放廢水中總鎘嚴重超標，同時pH值超標嚴重，無法達到國家排放標準。而廢水經ETIG電絮凝工藝處理后，各污染指標的排放濃度都很低，遠遠優于國家排放標準。具體的，鉛的含量非常低，去除率達99.19%，幾乎不能檢測出來；鋅的濃度低至ICP未檢出，可視為排放濃度為0，去除率達99.98%；鎘的含量非常低，其平均值僅為0.018mg/L，去除率達99.17%；砷的含量非常低，其平均值僅為0.011mg/L，去除率達97.48％。同時，pH值基本上在7～9范圍內，其平均值為8.65，是達標的。

4、結語

綜上所述，采用美國環保科技國際集團（ETIG）電絮凝反應器處理冶煉廢水后，可以確保廢水達標排放，從而大大減少排污費的交納。而且，各重金屬因子濃度極低，遠遠優于國家排放標準，利于環境保護及冶煉業的可持續發展。同時，還可進行資源化利用，回收大量重金屬，創造經濟效益。總之，ETIG電絮凝工藝在處理冶煉廢水方面，是一種可以達到環境效益和經濟效益雙贏的水處理技術。（來源：忻州市環境監測站）