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高压脉冲电絮凝技术原理及设备简介
（关键词：沃杰森环保、高压脉冲电絮凝（HVPEC）、电催化、电化学）
概述：高压脉冲电絮凝（ HighHigh Voltage Pulsed Electrocoagulation，HVPEC）技术采用电化学原理
以铝、铁等合金金属作为主电极，借助外加脉冲高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，以牺牲阳极金属电极产生金属阳离子絮凝剂，通过凝聚、浮除、还原和氧化分解将污染物从水体中分离，达到净化水体的一种技术。
高压脉冲电絮凝技术，由广东沃杰森环保科技股份有限公司特邀美国科学家Dictrich博士及台湾具有二十余年实际工程经验的技术人员，通过对电絮凝技术设备和处理工艺进行关键性的改进，终于拥有了自主知识产权的核心技术---新一代高压脉冲电絮凝（EC）水处理技术，是目前环保的一种新型技术。
多年的研发与应用实践，已实现了系列化的成套设备生产和安装调试，稳定可靠的产品质量和专业化的工程处理技术服务。可针对不同的废水条件及客户的需求制定出合理的解决方案，实现最佳的环境效益和经济效益。形成了以高压脉冲电絮凝（EC）水处理专有技术及系列化设备为基础，结合成熟的生物处理技术、膜技术组合的水处理工艺创新。已成功完成了多项废水处理和中水回用工程项目，其中主要有重金属废水（电镀、线路板、氧化铝、冶金、表面处理）；难降解工业废水（染料、印染、化工、造纸、制药、煤化工）；复杂性有机废水（油田、机加、酸化油、高浓度难降解、餐厨垃圾渗滤液、生活垃圾渗滤液）等，为工业水处理和回用提供了更环保、更有效、更经济的解决方案，得到了广大用户的一致好评。
高压脉冲电凝设备是当今世界最新一代电化学水处理设备。该技术突破传统低电压高电流之电解法，反其道而行之采用高电压低电流(高压脉冲电絮凝法--HVES）的电解法。利用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，在特定的反应槽中，对废水中的有机或无机污染物质进行氧化及还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，可以有效地去除废水中的 Cr6+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+ 等重金属，CN、油脂、磷酸盐以及COD、SS与色度等各种有害污染物。
技术原理
高压脉冲电絮凝主要将电化学的四项主要功能：电解氧化、电解还原、电解絮凝、电解气浮集于一体对水中的污染物进行全方位的分解和分离，三大辅助功能：灭菌、脱色、除臭。
一、具体原理图如下：
二、设备功能（七大功能）
㈠强氧化—自产氧化剂；
㈡强还原—自产还原剂；
㈢絮凝—自产絮凝剂；
㈣气浮—自产H2、O2气浮超细气泡；
㈤灭菌；
㈥脱色；
㈦脱臭。
(1)电解氧化
电解过程中的氧化作用可以分为两类。一类是直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化作用；另一类是间接氧化 ，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，例如 OH-、Cl- 在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质如[O]、[OH]、Cl2 等 。利用这些活性物质氧化分解水中的 BOD5、COD、NH3-N 等。
(2)电解还原
电解过程中的还原作用可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质中高价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。
(3) 电解絮凝
可溶性阳极如铁、铝等 ，通以高压脉冲直流电后，阳极失去电子，形成金属阳离子 Fe2+、Al3+，与溶液中的 OH-结合生成高活性的絮凝基团，其吸附能力极强，絮凝效果优于普通絮凝剂，利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中的污染物质吸附共沉而将其去除。
(4)电解气浮
电解气浮是对废水进行电解，水分子电离产生 H+和 OH-，在电场驱动下定向迁移，并在阴极板和阳极板表面分别析出氢气和氧气。新生成的气泡直径非常微小，氢气泡约为 10～30μm，氧气泡约为 20～60μm；相比于加压溶气气浮时产生的气泡直径（100～150μm）和机械搅拌时产生的气泡直径（800～1000μm）都要小。由此可见，电解产生的气泡捕获杂质微粒的能力比后两者为高，且气泡的分散度高，作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，这样很容易将污染物质去除。电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物，也可以去除废水中的亲水性污染物。
设备作用
电絮凝设备的电极板可根据去除物质的不同而选用不同的材料，产生强絮凝、强氧化、
强还原、强气浮等作用，以达到最佳处理效果，经常应用的有铁、铝、钛、石墨、二氧化铅等。每种材料都有其适于应用的领域，电絮凝设备的设计和电极板的选择是经过大量的研发试验和丰富的工程实践经验而确定的。
根据大量的试验验证电絮凝设备对于废水中的各类杂质物质去除效果如下：
（1）油
含油污水根据其来源不同，水体中油污染物的成分和存在状态也不同。油在污水水体中存在形式大致有以下 5 种：悬浮油、分散油、乳化油、溶解油、油—固体物。其中，悬浮油、分散油、油-固体物均可通过简单的机械分离或气浮分离得到较好的去除。最难于处理的油的种类为乳化油，油在水中呈乳液状，易形成 O/W 型乳化微粒，粒径小于 1μ m，表面常常覆盖一层带负电荷的双电层，体系较稳定，不易上浮于水面，较难处理。电絮凝设备利用其强电场的作用可以使带电的乳化油微粒发生定向迁移，在电极板表面中和电核，实现脱稳聚合，同时电解产生的高效絮凝基团也可以非常好的破坏油滴的双电层结构，实现破乳的作用，再协同反应产生的大量微气泡破乳后的油滴气浮去除，其去除率可达到 90%以上。
从实践经验验证，针对与油田采油污水及炼油厂含油污水，在进水油含量几百——几万 mg/L 的情况下，出水均可以达到 50mg/L 以下。
（2）COD
工业污水中的有机物种类繁多，成分也非常复杂，根据不同行业其有机物种类各不相同。根据其溶解性的不同，可以分为溶解性有机物和非溶解性有机物，根据其可生化性又可分为易于生物降解有机物和难于生物降解有机物。电絮凝技术对于高浓度、难于生化降解类有机物有较好的去除效果。电絮凝技术利用高效电解絮凝作用，生成吸附性极强的高活性絮凝基团，对于非溶解性高分子有机物有较好的去除效果。同时，与电气浮和电氧化作用相结合，可以进一步提高其对于有机物的去除率，尤其是对于难于生化降解的有机物，可以通过强氧化切断化学键，提高有机物的可生化性，再结合生化处理方法可以达到充分降解 COD 的目的。电絮凝技术针对于 COD 的去除率根据不同的水质情况，去除率一般在 30%—80%。
（3）重金属离子
一般废水中重金属离子主要为：铜、铬、镍、铁、锰、锌等。对于铁、锰离子的去除，一般是采用曝气法将铁、锰离子转化为高价氧化物和氢氧化物，使其由离子态转化为不溶态从水中析出，再利用过滤除去。电絮凝技术在加电反应过程中使水中生成 OH-离子，结合铁、锰离子形成不溶物析出，再配合砂滤设备即可有效的去除水中的重金属离子。去除率可达到 80%-99%。对于铬离子的去除，主要是针对电镀废水中的 Cr6+,由于 Cr6+毒性较大，需先将其还原为毒性较低的 Cr3+，再利用 Cr3+与 OH-中和沉淀去除。电絮凝技术电解产生二价 Fe2+，其作为一种还原剂，可将水中的 Cr6+充分转化为低价态的 Cr3+，再结合反应产生的 OH-，生成沉淀物质分离去除。电絮凝技术对于铬离子的去除率可达到 95%以上。
（4）浊度、悬浮物
电絮凝技术因其高效的絮凝作用，对于水中的胶体颗粒和各种杂质颗粒均可实现非常好的吸附絮凝作用，使水中的微小颗粒聚合成较大絮团，形成的絮团比投加絮凝剂形成的絮团更大、更密实，从而利于沉降截留从水中分离。电絮凝技术处理出水结合沉淀、过滤技术可以使出水浊度控制在 3NTU 以下，若原水浊度非常高（>100NTU）,则只需简单的改变运行参数即可，达到与处理较低浊度水时同样的絮凝效果。电絮凝技术对于浊度、悬浮物的去除率可达到 90%以上。
（5）SiO2、胶体硅、有机硅
SiO2 在达到过饱和状态时即会从水中析出，往往其对于膜过滤系统造成的影响较大，因为析出的 SiO2 会粘附在膜表面，所以在膜的预处理过程中必需进行控制去除。絮凝可以吸附 SiO2 从水中析出，一般的絮凝剂对于 SiO2 的去除率在 30%—40%，电絮凝技术对于SiO2 的去除率可以达到 70%—90%.
（6）色度
色度一般是由有机物中发色官能团引起的，如印染、染料行业废水其色度非常高。电絮凝技术对于高色度水的去除有非常好的效果，其强氧化与强还原作用可以破坏有机物的发色官能团，降低水质的色度。电絮凝技术对于色度的去除率一般大于 80%。
（7）细菌、病毒
电絮凝技术利用极板间强电场作用和反应生成的强氧化性基团的氧化作用，去除杀灭水中的细菌和病毒，其去除率可达到 80%以上。
电絮凝设备选型表
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型号 |
处理量 |
占地面积 |
运行功率 |
主机净重 |
运行重量 |
|
|
M3/h |
(m2) |
(KW) |
(吨) |
(吨) |
|
EC-VF-A-Q/WJS1-2012 |
0.5 |
<1 |
5 |
0.3 |
0.8 |
|
EC-VF-B-Q/WJS1-2012 |
1 |
<1 |
5 |
0.5 |
1.5 |
|
EC-VF-C-Q/WJS1-2012 |
2 |
<4 |
5 |
1 |
5 |
|
EC-VF-D-Q/WJS1-2012 |
5 |
<6 |
15 |
2 |
10 |
|
EC-VF-E-Q/WJS1-2012 |
10 |
<9 |
23 |
3 |
15 |
|
EC-VF-G-Q/WJS1-2012 |
20 |
<10 |
34 |
4 |
25 |
|
EC-VF-H-Q/WJS1-2012 |
30 |
<10 |
45 |
5 |
30 |
|
EC-VF-I-Q/WJS1-2012 |
40 |
<17 |
75 |
7 |
48 |
|
EC-VF-J-Q/WJS1-2012 |
50 |
<18 |
80 |
8 |
58 |
备注：另有0.5吨/时，一体化成套电絮凝设备
*运行参数
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参数名 |
参数值 |
|
|
|
输入 |
输出 |
|
电压 |
AC-380V |
DC-0～500V |
|
电流 |
AC-150A |
DC-20～150A |
|
工作温度 |
常温 |
常温 |
经典电絮凝技术工艺流程
1.电絮凝技术可以放在生化系统之前作预处理。电絮凝通过利用高电压将污水中的长链和环链打断，将大分子击碎成小分子从而提高可生化性，减轻后续生化系统的负荷并提高生化处理的稳定性。
电絮凝技术用作生化系统预处理的工艺
电絮凝技术亦可放在纯水系统之前作预处理。电絮凝通过高压电场作用，打破水中胶体的稳定性并通过絮凝作用将胶体沉淀下来，从而预防水中因胶体的存在污堵后续的纯水系统，提高纯水系统的回收率和延长膜管的使用寿命。
2.电絮凝技术用作纯水系统预处理的工艺
电絮凝应用行业：
1、电絮凝在废水处理中的应用
电絮凝可以广泛地应用在废水处理的多种行业。例如电镀废水，洗车废水，漂染和纺织废水，造纸厂废水，
屠宰场废水，食品和饮料厂废水，石油化工厂废水，油田废水，制药厂废水，矿业废水，垃圾渗滤液废水理，农业废水，石油化工、油漆染料、色素等废水，冷却水塔废水，轮船舱底污水净化，港口集水区净化，木材处理废水，旅游风景区生活污水处理等。
2、电絮凝在电镀废水（含重金属）处理中的应用
电絮凝在电镀废水处理及回用中，可以克服化学法处理难以解决的问题，不仅能有效去除电镀废水中重金属离子，而且可以降低水中含盐量，使处理后的水能重复循环使用于原工序。
3、电絮凝在染料（高色度）废水处理中的应用
染料废水具有高COD、高色度、高含盐量，有机物难生化降解等特点。国内外以往一般采用物化法和生物法的组合方式对其进行处理。但由于排水成分复杂，处理难度依然较大。随着电化学技术的发展，采用电凝法处理染料废水，具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高和脱色效果好等优点。
4、 电絮凝在造船厂（含乳化油、重金属）废水处理中的应用
电絮凝在处理油乳胶、SS、有机物方面有独特的效果。可以广泛应用在石油化工、油漆染料、色素等废水、洗车废水、油田废水等领域。
沃杰森主要从事行业为：：
电絮凝、电催化、电还原、电化学、微电解、造纸废水、垃圾渗滤液 、化工医药 、电镀废水处理 、印染废水处理、冶炼废水处理、生态修复、工业废水处理、一体化、废水工程、河道治理、生活污水、重金属废水、中水回用、漂染废水、洗车废水、屠宰场废水、食品厂废水、饮料废水、石油化工废水、石油废水、化工废水、油田废水、制药厂废水、矿业废水、农业废水、油漆染料、冷却废水