電解是什么?
電解質溶液在電流的作用下,發生電化學反應的過程稱為電解。在電解過程中,溶液與電源的正負極接觸部分同時發生氧化還原反應。當對某些廢水進行電解時,廢水中的有毒物質在陽極失去電子(或在陰極得到電子)而被氧化(或還原)成新的產物。這些新產物可能沉淀在電極表面或沉淀到反應槽底部,也有的情況下會形成氣體逸出,從而降低了廢水中有毒物質的濃度。這種利用電解的原理來處理某些廢水的方法,就是廢水處理中的電解法工藝。(多參數控制器)
二、電解設備和裝置
(一)電解槽
電解槽多為矩形,按廢水流動方式分為回流式和翻騰式,如圖4-30所示。回流式水流流程長,離子易于向水中擴散,容積利用率高;但施工和檢修較困難。翻騰式的極板采用懸掛方式固定,極板與池壁不接觸而減少了漏電的可能,更換極板也較方便。(多參數控制器)
極板間距應適當,一般約為30~40mm,過大則電壓要求高,電耗大;過小不僅安裝不便,而且極板材料耗量高。所以極板間距應綜合考慮多種因素確定。
圖4-30 電解槽結構式
電解需要直流電源,整流設備可根據電解所需要的總電流和總電壓選用。
(二)板板電路
極板電路有兩種:單極板電路和雙極板電路,如圖4-31所示。生產上雙極板電路應用較普通,因為雙極板電路極板腐蝕均勻,相鄰極板接觸的機會少,即使接觸也不致發生電路短路而引起事故,因此雙極板電路便于縮小極板間距,提高極板有效利用率,減小投資和節省運行費用等。
圖4-31 電解槽的極板電路
三、工程實例
(1)采用電解法處理電鍍廢水應用的實例比較多。由于電鍍廢水的水量一般較小,所需處理設備經常可以采用聚氯乙烯塑料槽制作,運行中可以連續運行,也可以根據水量情況采取間接運行。該工程中電解槽采用了翻騰式,槽體采用鋼筋混凝土制作。電解槽結構如圖4-32所示。
電解槽中空氣管的目的是供給空氣進行攪拌,以增加鐵離子與六價鉻離子的碰撞機會,以加速六價鉻的還原速度,同時也為防止電解槽內氫氧化物的沉淀。一般空氣用量為0.2~0.3m3/(m3•min),空氣壓力可采用96~98kPa。為增加廢水導電能力,減少電能消耗和利用氯離子去除極板上的鈍化膜,需向電解槽中投加食鹽(NaCl),投量一般為1~2g/L。電解槽的重要運行參數是極水比,即浸入水中的有效極板面積與槽中有效水容積(有電流通過的廢水體積)之比,此值取決于極板距,在總電流強度一定的條件下,極水比大(極板距小)時,放電面積大,電流密度小,超電勢也小,因而可提高電解的效率;但極水比過大,極板材料的耗量也會增加很多,所以極水比一般采用2~3dm3/L。
流程中的沉淀池是用以分離在電解過程形成的Cr(OH)3和Fe(OH)3,電解處理過程中產生的含鉻污泥含水率高,密度小,經24h沉淀后,含水率仍在99%左右,相對密度約為1.0l。沉淀的沉淀時間一般按1.5~2.0h設計。
圖4-32 含鉻廢水電解處理翻騰式電解槽
1-電極板;2-吊管;3-吊溝;4-固定卡;5-導流板;6-布水槽;7-集水槽
8-進水管;9-出水管;10-空氣管;11-空氣閥;12-排空閥
電解處理含鉻廢水操作簡單,處理效果穩定,Cr6+通常可降至0.1mg/L以下。
(2)在前些年研究開發的基礎上,目前國內一些環保設備廠家已能夠生產用于電鍍廢水處理的電解裝置,及用于印染廢水處理等所需的電絮凝裝置。在設計這類工程時,一般可根據具體水質水量情況和處理要求予以選用。圖4-33示出了另一處理電鍍含氰、含鉻廢水處理的工藝流程圖。
圖4-33 含氰、含鉻電鍍污水處理流程
含鉻廢水中包括鍍鉻、鈍化及電拋光槽排出的洗滌水。水量約6m3/h,含六價鉻大于50 mg/L。
含氰廢水中包括氰化鍍鋅、氰化鍍鎘和氰化鍍銀等工藝的鍍槽排水及洗滌水。水量約為3m3/h,含游離氰大于25mg/L。
該設計中采用了GJH-01型含鉻污水電解設備(處理水量6m3/h,直流電壓36V,300A和QJH-01型含氰污水處理裝置(處理水量6m3/h,直流電壓36V,300A)。經過多年運行,廢水經過處理后,六價鉻和游離氰濃度均低于0.5mg/L,達到國家規定的排放標準。