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电絮凝法在污水处理的应用

 论文栏目:污水处理论文     更新时间:2017/3/18 8:43:12   

摘要:结合具体实验,通过分析电极板设置间距、电流密度、电絮凝反应时间三种参数,对电絮凝法的最优化开展进行探究,其结果表明电极板间隔20mm、直流电源0.25A(电流密度25A/m2)、电絮凝反应时间20min,可达到最优净化效果,对实际应用有着一定的指导借鉴作用。

关键词:电絮凝法;污水处理;尾水;实验设计;结果分析

引言

城市污水经由污水处理厂传统防污处理后,其污染程度可显著下降,但其水体中残留污染物仍会对环境造成一定污染,且随着自然环境中水体自洁能力的逐步下降,污水厂排放出水中残留污染物的累积必然会加大对环境水体的污染程度。此外,水资源短缺问题一直是制约国家社会发展的关键要点之一。有鉴于此,积极探寻高效的污水厂尾水处理工艺,有助于进一步提升污水净化效果,将尾水转化为可利用水资源,实现社会效益与经济效益的双赢。

1方法选择与设计

现阶段,针对污水尾水深度处理的常见工艺有混凝沉淀法、吸附法、过滤技术、膜分离技术及电化学技术等。众多方法与工艺在时效、净化效率及经济性等方面均有着一定差异。本文针对电絮凝法的应用展开应用性实验分析,其本质上属于电化学处理工艺,通过实验分析所得数据与经验必将为其实际应用进行更加有效的指导[1]。

1.1实验用水

选取污水处理厂氧化沟工艺二次沉淀池出水充当实验用水。氧化沟工艺作为现阶段国内各大城市污水处理厂广泛应用的处理工艺,其出水为具备典型性的污水处理尾水,也具备一定的开发利用潜力,其水质指标如表1所示。表1中,COD为化学需氧量;ρTN为悬浮固体浓度;ρTP为总磷浓度;ρSS为悬浮物浓度。由表1分析可知,经氧化沟工艺处理的城市污水各项指标符合一级B排放标准,但仍无法达到回收用水的相关标准,需采取相应措施进一步降低污染物含量,以确保尾水处理后达到再回收利用水平。

1.2实验设计

选用电絮凝装置进行实验,所用电源为稳定直流电源,电絮凝槽选用长宽150mm×100mm有机玻璃容器,容器放置于磁力搅拌装置上,内部布设特质电极板一对充当电解正负极,尺寸为150mm×50mm×3mm,电极板浸水深度为100mm。采用上述装置以此进行静态实验与动态实验。静态实验:将采集尾水1000mm均匀混合后放入电絮凝槽,启动直流电源,进行电絮凝实验,实验进行一定时间后停止通电,并静置溶液30min后,取出上层清液测定其水质,并确定电絮凝工艺最优运行参数。动态实验:设定合理流量向水样连续泵入电絮凝槽,依照静态实验所得最优运行参数进行电絮凝实验,并测定沉淀池水质,鉴定连续运行处理效果。

1.3实验分析方法

利用快速消解分光光度法对处理后水样COD(化学需氧量)值进行测定;利用钼算铵分光光度法对水样总磷值进行测定;利用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法对水样总氮值进行测定;利用重量法测定水样SS值;利用稀释倍数法测定水样色度;利用PHS-3C型pH计测定水样pH值[2]。

2实验结果分析

2.1电极板距离对污染物影响性分析

设置静态实验直流电源电流强度为0.1A,依次改变电极板间隔距离为10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm,每组电解反应时间15min,实验停止后依照设计取水样对其进行分析,实验所得结果如图1所示。由图1分析可知随着电极板间距的增大,污水净化效率逐渐下降,这是由于随着电极板间隔的增大,电解时的气浮效果降低,降低了阳极表明絮凝体生产效率所指。可看到,电极板间距变化对水样中COD、TP、TN3个数值的影响效果大致相同,速率变化均介于20%左右。同时考虑电极板间隔过小,容易导致电场分布不均,诱发短路事故。所以,最佳电极板布设间隔为20mm,此时水样中COD、TP、TN3个指标的去除率分别为60%、60%和40%,能保证出水达到再回收利用标准[3-4]。

2.2电流密度对污染物影响性分析

设定电絮凝时常为15min,电极板间隔20mm,依次调整电流密度为5A/m2、10A/m2、15A/m2、20A/m2、25A/m2、30A/m2、35A/m2、40A/m2开展电絮凝应用实验,其结果汇总示意图如图2所示。由图2分析,当电流密度小于20A/m2时,水样中COD、TN、TP3个指标去除率伴随电流密度增大而增大;当电流密度大于20A/m2时,污染物降低效率明显下降,当大于20A/m2时,污染物去除效率基本趋于平缓,甚至出现降低现象。综合考量去污效率与节能需求,尾水处理时最佳电流密度数值为25A/m2。

2.3电絮凝时间对污染物影响性分析

设定直流电源电流强度0.25A(电流密度25A/m2),电极板间隔20mm,依次调整电絮凝实验时长为5min、10min、15min、20min、25min、30min,其实验数据汇总如图3所示。由图3分析可知,前20min,随着时间的增加水样中COD、TN、TP3个指标降低持续增加,电絮凝时长超过20min,水样各指标降低速率逐渐降低,并基本趋于平稳,随着时间的继续增加,水样净化效果不再发生显著提升。由此可知,电絮凝法净化尾水的最佳反应时长为20min。

2.4连续运行对污染物影响性分析

依据上述三组静态实验数据,固定电极板间隔为20mm,直流电源0.25A(电流密度25A/m2),并调控流量确保电絮凝槽内水样停留时间为20min,并开展电絮凝动态实验,稳定运行一段时间后,对出水水质进行测定,其结果如表2所示。由表中数据分析可知,污水厂尾水经电絮凝法处理后,内部残余污染物大幅降低,各项指标均符合城镇污水排放一级A标准,具备可回收利用价值,能用于道路清洗、消防、绿化等用途[5]。

3结语

面对日益严峻的水资源短缺难题,如何进一步提升污水处理效果,实现对污水的再次循环利用,成为保证国家社会可持续发展的必备前提。电絮凝法作为尾水处理的一种有效工艺,实验验证其能实现对污水厂尾水中残余污染物质的有效净化。同时实验结果显示当电极板间距20mm、电流密度25A/m2、电絮凝时间20min时,可达最佳处理效果,这对其在污水处理厂中的实际应用有着积极的指导意义,有利于更好地保障尾水处理的高效达成,实现污水再次循环利用目标。

参考文献:

[1]郝小罗.城市规划区污水处理厂设计及工艺优化[D].西安:西安建筑科技大学,2015.

[2]孙磊.膜生物反应器及电絮凝—过滤技术在分散式生活污水处理中的应用研究[D].青岛:中国海洋大学,2009.

[3]鲁春艳,胡卫文,夏兵伟,等.水口山铅冶炼污水处理工艺探索及优化[J].湖南有色金属,2012(3):62-65.

[4]周振,姚吉伦,庞治邦,等.电絮凝技术在水处理中的研究进展综述[J].净水技术,2015(5):9-15.

[5]洪翩翩,普红平,梁娟,等.电絮凝法深度除磷的试验研究[J].工业水处理,2011(6):52-54.

作者:李雯 单位:山西省煤炭规划设计院

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