凌泰環(huán)保--高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝介紹
北極星電力網(wǎng)訊：高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝：由預處理裝置→PLC自控針對性配方加藥裝置→PLC自控電解、氧化、還原、電解催化、破乳、鹽析吸附、強烈消毒殺菌→絮凝氣浮→排泥裝置→排放清水→超高濃度復雜廢水須經(jīng)MBR或短時間生化后回用→經(jīng)RO處理后可飲用→實現(xiàn)零排放。
一、技術(shù)工藝特點
1、全自控，高效、集成；2、系列化產(chǎn)品模塊化組裝智能化控制運行；3、區(qū)別不同污水，針對性定向選擇工藝和流程進行技術(shù)工藝組合運行，實現(xiàn)不同要求的出水指標或零排放；4、技術(shù)來源，引進發(fā)明專利BOYDEL技術(shù)公司THEWATERMINERTM環(huán)保技術(shù)，通過千錘百煉并與中國市場更好的融合和工程應用實驗試驗，先進、經(jīng)濟、可靠；5、多種工藝組合及相互協(xié)調(diào)、相互補充①電解氧化②電化學還原③電解納米催化④破乳鹽析⑤消毒殺菌⑥電解絮凝⑦吸附⑧氣?、崞渌厥獬鏊蟮墓に噮f(xié)同；6去電子過程無二次污染；7系統(tǒng)自身安全保護機制確保系統(tǒng)運行長久安全。
二、高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)對廢水中污染物質(zhì)去除效果
1、油類含油廢水處理的關(guān)鍵在于破乳。高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)利用強電場的作用可以使帶電的乳化油微粒發(fā)生定向遷移，在電極板表面中和電荷，實現(xiàn)油粒脫穩(wěn)聚合。同時電解產(chǎn)生的高效絮凝基團也可以非常好的破壞油滴的雙電層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)破乳的作用。實際應用案例表明高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)對油田采油廢水、煉油廠含油廢水、煉鋼廠含油乳化液廢水、線切割乳化液廢水、奶制品加工廢水中油類及COD的去除率可達到98%以上。
2、COD及可生化性的提高。工業(yè)生產(chǎn)廢水中的有機物種類繁多，成分也非常復雜，根據(jù)不同行業(yè)其有機物種類各不相同。高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)根據(jù)各種工業(yè)廢水的特性，選擇不同的極板及工藝參數(shù)的調(diào)整，對高濃度、難于生化降解有機廢水，在去除此類廢水部分COD的同時提高此類廢水的可生化性。通過大量的實際案例表明高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)對工業(yè)有機廢水的COD去除率可達95%，對于難生化降解的高濃度有機廢水的可生化性可大幅度提高。
3、色度及懸浮物的去除
高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝具有：電解氧化還原、電解凝聚氣浮等功能于一體，電解過程中產(chǎn)生的強氧化性物質(zhì)氧化帶色基團從而使色度大大降低，電解過程中產(chǎn)生的微小氣體起到凝聚氣浮的作用，對廢水中的懸浮物有很好的去除效果。對于各工業(yè)廢水中的色度及懸浮物的去除率可達到98%以上。尤其是印染、染料行業(yè)。重金屬離子的去除及回收在電鍍、冶金、涂裝、機械加工等行業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有各種重金屬離子，常見的有：鉻、鎳、銅、鐵、錳、砷、鋅等。高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)的氧化還原及絮凝沉淀功能足以使廢水中各種重金屬離子還原沉淀予以去除;去除率高達99%以上。
4、細菌病毒的去除
高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)利用極板間強電場作用和反應生成的強氧化性基團的氧化作用，去除殺滅水中的細菌和病毒，其去除率可達到99.99%以上。
三、應用行業(yè)范圍：
高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)具有氧化還原、凝聚、氣浮、殺菌消毒和吸附等多種功能，并具有設(shè)備體積小、占地面積少、操作簡單靈活，可以去除多種污染物等優(yōu)點。可廣泛應用于處理電鍍廢水、化工廢水、印染廢水、制藥廢水、制革廢水、造紙黑液等場合。
四、高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝的特點和優(yōu)點
(1)具有多種功能,便于綜合治理。除可用電化學氧化和還原使毒物轉(zhuǎn)化外,尚可用于懸浮或膠體體系的相分離。電化學方法還可與生物方法結(jié)合形成生物電化學方法,與納米技術(shù)結(jié)合形成納米-光電化學方法；
(2)電化學反應以電子作為反應劑,一般不添加化學試劑,可望避免產(chǎn)生二次污染；
(3)設(shè)備相對較為簡易于自動控制;(4)后處理簡單,占地面積少,管理方便,污泥量很少。
五、高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)去除污染物的基本反應機理
1、電化學還原：
電化學還原即通過陰極發(fā)生還原反應而去除污染物,可分為兩類：一類是直接還原即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原，基本反應式為為：M2++2e-→M。許多金屬的回收即屬于直接還原過程同時該法也可使多種含氯有機物轉(zhuǎn)變成低毒性物質(zhì)還可提高產(chǎn)物的生物可降解*，如：R-Cl+H++2e-→R¬¬¬-H+Cl-。
另一類是間接還原指利用電化學過程中生成的一些氧化原媒質(zhì)如Ti3+，V2+和Cr2+將污染物還原去除，如二氧化硫的間接電化學還原可轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫：SO2+4Cr2++4H+→S+4Cr3++2H2O。
2、電化學氧化：
電催化氧化廢水處理是電化學陽極發(fā)生氧化的過程，也可分為兩種：一種是直接氧化即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化,有機物的直接電催化轉(zhuǎn)化分兩類進行。⑴是電化學轉(zhuǎn)換，即把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì),或把非生物相容的有機物轉(zhuǎn)化為生物相容的物質(zhì)(如芳香物開環(huán)氧化為脂肪酸)，以便進一步實施生物處理；⑵是電化學燃燒，即直接將有機物深度氧化為CO2。研究表明，有機物在金屬氧化物陽極上的氧化反應機理和產(chǎn)物同陽極金屬氧化物的價態(tài)和表面上的氧化物種有關(guān)。在金屬氧化物MOx陽極上生成的較高價金屬氧化物MOx+1有利于有機物選擇性氧化生成含氧化合物；在MOx陽極上生成的自由基MOx(•OH)有利于有機物氧化燃燒生成CO2。進一步分析如下：在氧析出反應的電位區(qū)，金屬氧化物表面可能形成高價態(tài)氧化物，因此在陽極上存在兩種狀態(tài)的活性氧，即吸附的氫氧自由基和晶格中高價態(tài)氧化物的氧。陽極表面氧化過程分兩階段進行，首先溶液中的H2O或•OH在陽極上放電并形成吸附的氫氧自由基：MOx+H2O→MOx(•OH)+H++e-然后吸附的氫氧自由基和陽極上現(xiàn)存的氧反應，并使氫氧自由基中的氧轉(zhuǎn)移給金屬氧化物晶格，形成高價氧化物MOx+1:MOx(•OH)→MOx+1+H++e-當溶液中不存在有機物時，兩種狀態(tài)的活性氧以下步驟進行氧析出反應：MOx(•OH)→O2+MOx+H++e-MOx+1→MOx+O2
當溶液中存在可氧化的有機物R時,反應如下：
R+MOx(•OH)y→CO2+MOx+yH++e-R+MOx+1→MOx+RO
在含氰化物、含酚、含醇、含氮有機染料的廢水處理中，直接電化學氧化都發(fā)揮了非常有效的作用；另一種是間接氧化即通過陽極反應生成具有強氧化作用的中間產(chǎn)物或發(fā)生陽極反應之外的中間反應，氧化被處理污染物，最終達到氧化降解污染物的目的。為了得到高的轉(zhuǎn)化效率，必須滿足以下要求：(1)氧化還原劑的生成電位必須不靠近析氫或析氧反應的電位；(2)氧化還原劑的產(chǎn)生速度足夠大；(3)氧化還原劑與污染物的反應速度比其他競爭反應的大；(4)污染物或其他物質(zhì)在電極上的吸附小。在某些情況下,氧化還原劑是催化劑，可以循環(huán)使用。例如利用MnO、CuO、NiO的氧化還原轉(zhuǎn)變可加速有機污染物的氧化，此時，有機物氧化的電位區(qū)由這些金屬氧化物的氧化還原電位所決定。利用Ag氧化還原體系可使水中98%以上的有機物轉(zhuǎn)變CO2。上述氧化物催化劑以懸浮體分散在被處理的液體中，需要進行分離回收。為了避免分離步驟帶來的麻煩，出現(xiàn)了將氧化物催化劑固定在電極上的方案。間接電化學轉(zhuǎn)化更常見的方法是利用電化學產(chǎn)生的短壽命中間物(溶劑化電子、•OH、•O2、•HO2等自由基)來破壞污染物，過程是不可逆的。近年來，利用氧陰極產(chǎn)生H2O2，同時進行有機物陽極氧化的方法倍受重視，已被用于含苯胺廢水的處理。在此法中陰極和陽極之間不使用隔膜，有機物在含氧自由基的作用下降解為低碳數(shù)的繼后中間物，這種反應迅速地進行，直到所有分子碎片氧化為CO2和H2O，從而提高了電流效率,節(jié)省了電能消耗。往往在電化學處理過程當中，即有陽極直接氧化過程，又有間接氧化過程，它們的分類并不是絕的。鈦電極在用于氨氮廢水處理時，在電解過程中可產(chǎn)生大量的O，H，N，OH，CH2等原子和離子活性基團，在催化作用下可將廢水中的銨鹽最大限度的轉(zhuǎn)化為游離氨；同時減小廢水中氨和其他混合氣體中氨的分壓，加快游離氨釋放出的解吸過程和傳遞速率，使轉(zhuǎn)化的游離氨能夠快速充分的與廢水分離。這種高效復合催化劑還具有強氧化還原性能，對廢水具有化學法的硝化作用，它可將廢水中的游離氨和其他含氮物質(zhì)，先通過硝化作用再通過反硝化作用轉(zhuǎn)化成氮氣。
3、電凝聚作用：
在電解過程當中，采用鋁質(zhì)或鐵質(zhì)的可溶性陽極，通以直流電后，陽極材料會在電解過程當中發(fā)生溶解，形成金屬陽離子Fe3+、Al3+等，經(jīng)一系列水解、聚合及氧化過程，形成一種高活性的吸附基團，與溶液中的形成等具有絮凝作用的膠體物質(zhì)，這些物質(zhì)可促使水中的膠態(tài)雜質(zhì)絮凝沉淀，從而實現(xiàn)污染物的去除。
4、電浮選：
在對廢水進行電化學處理過程中，通過電極反應主要是在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣，產(chǎn)生直徑很小(約8~15μm)、分散度很高的氣泡，作為載體吸附系統(tǒng)中的膠體微粒及懸浮固體上浮，在水面形成泡漠層，用機械方法加以去除，從而達到分離污染物的目的?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)電流、電極材料、PH值和溫度可改變產(chǎn)氣量及氣泡大小，滿足不同需要。
5、光電化學氧化：
半導體材料通過吸收可見光或紫外光中的能量，并通過產(chǎn)生“電子--空穴”對，儲存多余的能量，能使半導體粒子克服熱力學屏障。作為催化劑使用，進行光催化反應。常用的半導體材料有TiO2和SnO2等。實驗研究表，明光催化氧化法對四氯化碳、4-氯酚、苯二酚、P-氨基酸、苯等有機物及多種無機物如：CN-、S2-、I-、Br-、Fe2+、Cl-等離子都能發(fā)生作用，有良好的去除效果。
電化學法和其它方法的結(jié)合是電化學法的前沿之一，其中最突出的是電化學法和生物法的結(jié)合，其原理是是污染物在生物和電化學雙重作用下得到降解，且微弱的電流還可以刺激微生物的代謝活動。在處理難生物降解或電解處理不徹底的廢水方面已顯出明顯的優(yōu)勢。電化學法也可與絮凝、吸附等過程相結(jié)合，可取得更好的效果。電化學法還可與電滲析、離子交換等相互結(jié)合，這樣可以高處理效率。
該系統(tǒng)可實現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)指標：
①、COD去除率95%。
②、懸浮物SS去除率：進水2200mg/l的廢水去除率可達98%以上；
③、電能消耗：0.5～2KW.h/m3；
④、電極壽命：5年；
⑤、PH值適用范圍：5.0～10.0；
⑥、電源：三相整流電源；
⑦、廢水流經(jīng)電解槽時間：20～140min；
⑧廢水系統(tǒng)集成處理可模塊化實現(xiàn)250T/D—300000T/D的處理規(guī)模。
高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝裝備占地面積小，一個1000T/D的廢水處理單元占地僅12㎡，操作簡單，自動化程度高;設(shè)備處理時間短、處理效率高；適應廢水范圍廣，可處理多種污染物；設(shè)備處理產(chǎn)生污泥量少，污泥密實度高。根據(jù)不同水量，針對不同水質(zhì)可以實現(xiàn)模塊化設(shè)計。
六、高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝裝備產(chǎn)業(yè)化市場推廣價值
據(jù)日前發(fā)布的《中國工業(yè)廢水市場分析報告(2013版)》，到“十二五”末期，全國工業(yè)廢水排放量將達226億噸，“十二五”期間工業(yè)廢水污染治理設(shè)施的建設(shè)投資規(guī)模將超過千億元。展望未來，工業(yè)廢水的市場空間無疑是廣闊的。“十五”以前，中國環(huán)境治理的任務(wù)是完成工業(yè)廢水處理設(shè)施的建設(shè)工作，“十一五”以來，國家著重加強了廢水治理設(shè)施運營方面的監(jiān)管力度，達標排放相比以往有較大改善。進入“十二五”，不僅中央、省級政府越來越重視環(huán)保工作，地級、縣級政府對環(huán)保的重視程度也有所加強。企業(yè)層面，不論是國企還是民企，廢水治理都比過去變得更加規(guī)范，但中國環(huán)保整體提升還存在技術(shù)瓶頸。目前工業(yè)廢水的污染形勢依然十分嚴峻，工業(yè)廢水偷排引起的重大環(huán)境污染事件時有發(fā)生。要真正突破廢水治理瓶頸，實現(xiàn)綠色經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展，還有很長的路要走。對于煤化工等一些細分領(lǐng)域的難處理廢水，即使生產(chǎn)企業(yè)有積極治理的意愿，但限于管理水平有限，僅憑其自身的力量很難實現(xiàn)工業(yè)廢水的達標排放和治理設(shè)施的高效運營。要解決這個問題，就要為重污染企業(yè)提供可靠、實用的技術(shù),物美價廉的服務(wù)。目前的瓶頸之一在于技術(shù)的推廣應用和裝備產(chǎn)業(yè)化，缺乏使用者和技術(shù)研發(fā)者之間的高效傳導機制。高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝正是突破中國廢水治理瓶頸急需的“物美價廉”的技術(shù)，高效自控電催化綜合污水處理系統(tǒng)集成技術(shù)工藝從功能到設(shè)計的革命性改進，是通過國際尖端環(huán)保技術(shù)升級改造中國傳統(tǒng)市場產(chǎn)品的最佳技術(shù)選擇之一，是使污染治理這一復雜問題簡單化，把環(huán)保設(shè)備設(shè)計成一款款高效自控綜合污水處理系統(tǒng)的電器產(chǎn)品，無疑是一種重大的環(huán)保思路變革，在有限的、可移動的空間使用更為方便，設(shè)備占地面積小進一步節(jié)約土地資源，占有絕對的環(huán)保市場優(yōu)勢，從處理的效果來看，適用于各類污水廢水處理領(lǐng)域，工程經(jīng)濟運行費用大大降低，平均噸廢水處理費用在人民幣1.2元左右，因此更易被市場接受和推廣應用。
