EC电絮凝设备详解
高压脉冲电絮凝
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作
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东莞市东元新能源科技有限公司
目录
一、电絮凝工艺概述 (1)
1.1 电絮凝工艺原理 (1)
1.2 电絮凝工艺特点 (4)
1.3 电絮凝工艺的应用与发展 (4)
二、标准化电絮凝设备的设计思想、依据与原则 (5)
2.1、设计思想 (5)
2.2、设计依据 (5)
2.3、设计原则 (5)
三、标准化电絮凝设备的构成、特征与优势 (6)
3.1、标准化电絮凝设备的构成 (6)
3.2、标准化电絮凝设备的特点与优势 (7)
四、标准化电絮凝设备规格与参数 (8)
4.1 流量调节装置 (8)
4.2 电解反应器 (8)
4.3 分离装置 (9)
4.4 直流电源 (9)
4.5 控制系统 (9)
五、标准化电絮凝设备的运行管理 (10)
5.1 安装及运行基本要求 (10)
5.2 日常运行维护 (11)
5.3 设备检修 (11)
5.4 特殊问题 (12)
六、工程概算 (12)
6.1、编制依据 (12)
6.2、设备投资估算表 (12)
6.3、总投资估算 (13)
七、运行费用 (13)
八、需要说明的问题 (13)
一、电絮凝工艺概述
1.1 电絮凝工艺原理
电絮凝是利用可溶性金属阳极在电解过程中产生的金属氢氧化物
絮凝去除水中污染物质的水处理工艺。阳极材料通常采用铝、铁等易
得而价廉的金属，以铁为例，其基本反应过程如下：
阳极反应：Fe＋2e→Fe2+
阴极反应：2H2O＋2e→H2↑＋2OH-
水解反应：Fe2+＋2OH-→Fe(OH)2↓
电解生成的氢氧化亚铁沉淀具有良好的絮凝、吸附性能，能有效地从废水中去除污染物质。同时电解时阴极析出的氢气能形成大量微小的气泡，具有良好的气浮分离效果，因此电絮凝通常也称作电絮凝-气浮工艺。另外，电解过程中阳极表面会发生电化学氧化反应，而电解产生的亚铁离子和阴极析出的新生态氢具有较强还原性，因此电絮凝工艺还具有氧化还原功能。
电凝工作原理是通过对间距为1cm—2cm或2—5CM之间的水加上一定的电压，当脉冲电流经电极通过电解水(废水)使水中的各种有机物破碎分解，将大分子破碎成小分子，再参与水中的电子流运动得到电子或失去电子，使(电解床)产生电子迁移,形成电化学反应, 最终与铁极板或铝极板析出的铁盐或铝盐产生共沉析出，而水中重金属离子则在一定的电压、电流作用下先打断其在水中复杂的络合链或鳌合链，再参与得到电子或失去电子的置换反应（主要是与水中的Fe、Al离子）最终会有部分成为细微的分子粒状态沉淀或仍然以金属离子的氢氧化物沉淀形式与Fe,Al氢氧化物共沉析出。其反应是一个复杂的物理、电化学的过程，理论上所消耗的电能可以处理任何当量的COD，分子能转换等。
其反应
1, 正极产生氧化反应:电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化，
即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化；和间接氧化，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，废水在惰性阳极产生OH放电而产生氧气(O),这是一种新生化能力初生态氧,具备紫外线,次氯酸钠,臭氧等功效,对水中有机物,无机物进行氧化。利用这些活性物质使污染物失去电子，起到氧化分解作用，以降低原液中的BOD、COD、NH3-N等。
2, 负极产生还原反应：电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上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，使得电解质中高价或低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。在电解的同时阴极的离子获得电子形成氢分子,此种初生态氢(H)具有很强的还原能力,能将六价铬还原成三价铬,并对许多以氧化态成分为主的色素染料将其还原成无色物质而将其去。
3, 气浮: 电解过程中阳极,阴极表面不断产生氧气和氢气,形成很小的气泡,分散度高,作为载体粘附在水中的悬浮固体及油脂而上浮，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,很容易将污染物去除.而较大的颗粒以氢氧化物沉淀.
4, 絮凝剂；可溶性阳极例如铁铝等，通过直流电后，阳极失去电子后，形成金属阳离子Fe2+、Al3+，与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂，吸附能力极强，将废水中的污染物质吸附共沉而去除。金属极板受电化学反应析出二价铁被氧化成三价铁与磷酸根反应沉淀,同时氢氧化铁和性很强,能与水中有机物,无机物凝聚产生羽胶絮凝剂而重金属最后以氢氧化物形式沉淀,比化学投加铁盐,铝盐,的混凝剂在废水处理中的效果要好.
1.2 电絮凝工艺特点
具备强氧化—自产氧化剂、强还原—自产还原剂、絮凝—自产絮凝剂、气浮—自产气浮超细气泡以及灭菌、脱色与脱臭七大功能于一机。
1.3 电絮凝工艺的应用与发展
电絮凝工艺能有效去除水中胶体和悬浮类污染物质，并对乳化油、大分子有机物、微生物、重金属离子、氟离子、浊度和部分有色类物质具有良好的去除效果，因此能广泛地应用于各类废水治理和给水处理工程。和传统化学混凝相比，电絮凝工艺具有分离效果好、泥渣含水率低、占地面积小、易于实现自动控制等优点，具有广阔的应用前景。
早在上世纪初，国外就有报道采用专利电絮凝技术处理含有废水。经过百余年的发展，电絮凝工艺业已被广泛地用于各种废水处理和给水净化工程。在研究和应用过程中，电絮凝工艺获得了很大改进，并取得了大量发明专利。这些专利技术对电絮凝工艺处理效果和能量效率的提高、应用范围的拓展做出了改进，推动了电絮凝工艺的发展。到目前为止，电絮凝工艺已经初步完成了设备化，国际上已有部分公司专业生产电絮凝设备，这些设备具有良好的适应性和较高的处理效果和能量效率。
国内早在上世纪六七十年代就开始研究电絮凝工艺。近二十年以来，国内科研单位和工业企业对电絮凝工艺进行了大量研究。这些研究涵盖了电镀、含油、印染、制药、屠宰、制革、化工等大部分难处
理的行业废水，但这些研究还仅限于实验室规模，应用于工程实际的还很少。电絮凝工艺在国内没有得到广泛应用，其主要原因是电絮凝反应器设计方案不成熟，导致电解过程能耗高、处理费用过高。同时电解反应器加工制造难以标准化，电极易发生钝化，电极连接及更换困难，运行管理及维护麻烦等。因此，电絮凝亟待实现设备标准化并降低能耗。
二、标准化电絮凝设备的设计思想、依据与原则
2.1、设计思想
1、通过工艺设计、结构设计和机械设计实现设备标准化，降低设备能耗和运行维护难度。
2、坚持质量为本、安全第一的原则，选取价格合理、质量上乘的进口或合资产品，保证设备使用寿命和运行稳定性。
2.2、设计依据
1、东元新能源环境工程研究中心推导的电絮凝工艺流程和电絮凝反应槽设计电絮凝处理设备。
2、东元新能源工程部提出的设计要求及提供的基础资料。
2.3、设计原则
1、通过标准化设计使设备结构合理、能耗大幅度降低。
2、通过合理化设计实现运行管理安全化、简便化和自动化。
3、针对现场情况，遵循节省占地、节约能源原则。
4、考虑现场特点，采取措施保证污水处理过程中不产生噪音、臭味等二次污染。
三、电絮凝设备的构成、特征与优势
3.1、电絮凝设备的构成
电絮凝设备通常由原水提升泵、流量调节装置，PH调整、电解反应槽，固液分离装置、辅助加药、EC高压脉冲电源和控制系统构成。如图A1所示。其中流量调节装置用以计量和调节进入电絮凝装置的废水流量；电解反应槽由一组金属电极板组成，在通电的情况下电解生成金属氢氧化物絮体和氢气，从而产生絮凝气浮作用；分离装置则为废水中污染物通过絮凝气浮作用进行分离提供了场所，其本质是一个气浮沉淀池，含有撇渣和刮泥装置，以实现渣（泥）水分离；供电电源是电解反应的供电装置，为电絮凝过程提供直流电流，以完成电解反应；控制装置的主要功能是实现整套电絮凝装置协调、稳定、自动运行。
2
1-流量调节装置；2-电解反应器；3-分离装置；4-供电电源；5-控制系统
图A1电凝聚设备的构成
3.2、标准化电絮凝设备的特点与优势
根据上述介绍可知，标准化电絮凝设备具有如下特点与优势：
第一、采用分体式设计，将电解与分离过程分别置于两个独立的装置中进行，使设备结构合理化，从而提高了处理过程效率。
第二、电解反应器中极板采用复极式连接，可有效减小极板间距，降低槽电压和能耗，吨水能耗比传统电絮凝装置降低75%～90%，同时简化了接电装置和极板更换操作。
第三、电解反应器中极板水平布置，与电极固定架结合，形成导流式电解反应器，大幅提高水流速度和水流湍动度，强化水力冲刷和搅拌，防止电极极化和钝化发生，增加了絮体与气泡接触机会，从而强化了絮凝气浮效果。
第四、水流总体方向为自下向上，减少气泡拥堵和堵塞。
第五、分离装置采用圆形竖流式气浮池，中心进水，周边出水，流态稳定、均匀，出水堰负荷低、出水水质好。
第六、采用周边传动、一体式同步刮渣刮泥机，刮渣刮泥同步进行，设备具有结构简单、易于维护管理。
第七、采用无轴式不锈钢螺旋输送机，能完全适应含油废渣的高粘度、易粘结等特点，实现顺利排渣。
第八、采用大规模可控硅集成电路直流稳压电源，使用寿命长、输出精度高、运行稳定、操作简便，采用自动定时切换正负极输出设置，防止电极钝化。
第九、电流不高，可采用绝缘电缆与电解反应器连接，电解反应器采用密封接电柱连接，无裸露电气部件，安全性更高。
四、标准化电絮凝设备规格与参数
4.1 流量调节装置
类型：
规格：
数量：
材质：
要求：
4.2 电解反应器
规格：
材质：
要求：
说明：
4.3 分离装置
规格：
数量：
材质：
要求：
说明：
4.4 直流电源
类型：
规格：
尺寸：
数量：
要求：
说明：防水、防潮、防火、防尘、通风4.5 控制系统
类型：
规格：
数量：
要求：
说明：
五、标准化电絮凝设备的运行管理
5.1 安装及运行基本要求
标准化电絮凝设备的现场安装及运行管理应符合如下基本要求：第一、应根据安装及操作规程进行安装及运行维护，禁止擅自更改安装方式及条件，禁止违规操作。
第二、供电采用交流三相动力电（380V），间隔容量为直流电源额定功率的1.2～1.3倍，必须设置过载保护，过载保护形式可采用空开或保险丝。
第三、环境条件应符合电气设备的要求，最大湿度、环境极端温度、空气含尘量等应符合相关设备（如直流电源）的工作环境要求。
第四、进水水质应与设计水质相差不大，严禁强酸、强碱等强腐蚀性废水进入反应设备。废水必须进行筛分预处理，以防止反应器堵塞。废水中无机颗粒含量不能过高，防止设备磨损。
第五、控制方式可采取自动和手动两种，建议采取自动控制方式，如需手动控制，应按照操作规程控制运行参数，禁止违规操作和频繁启闭及切换。
第六、应对操作人员进行安全操作培训，保障设备及人身安全。
5.2 日常运行维护
标准化电絮凝设备的日常运行维护工作主要有：
第一、设备启闭：应根据设备运行管理手册中所规定的启闭方式及顺序进行，严禁外部或前端突然切断。
第二、电极更换：每套标准化电絮凝设备配备两台电解反应器，一用一备，并联连接，当一组电解反应器中电极消耗完全，则切换启动备用组，然后更换被消耗完的电极。根据水质水量和运行情况，极板更换周期约为天。极板更换方法非常简单，即当极板消耗完后切断电源连接，打开密封盖，顺次取出电极固定架和极板残体，然后将事先裁剪好的铁极板重新放入电解反应器，用电极固定架固定，更换完毕后盖上密封盖，然后连接电源即可。
第三、电源：应定期检查电源运行工况，如发现异常应及时进行检修和维护。
第四、电气及机械设备：应定期检查运行工况和设备状况，如绝缘性能、运行稳定性和设备损坏情况，如发现危险及损坏应及时进行修理。
第五、防腐与清淤：应定期检查设备是否发生腐蚀及堵塞，应定期进行防腐和清淤维护。
5.3 设备检修
标准化电絮凝设备除了需要良好的日常管理维护，还需要定期进行设备检修，对关键部件和设备进行检查、维修，以保证设备长期稳定运行。
5.4 特殊问题
如在使用过程中碰到某些特殊问题，请进行详细分析，并联系设备设计及加工方共同探讨和处理。
六、工程概算
6.1、编制依据
（1）、设备报价依据设计规模m3/h计算。
（2）、标准设备价格，按现行出厂价；非标准设备参考类似工程价格计算。
（3）、本报价不包含运费。
（4）、安装调试费和税管费按相关取费标准和沈阳工业大学相关规定收取。
6.2、设备投资估算表
6.3、总投资估算
（1）设备总价万元（2）安装、调试费万元（3）税管费万元合计：万元
七、运行费用
1、电耗费用：
标准化电絮凝设备最大运行总功率：k W
吨水电耗：0.15～0.5kWh/t
2、药剂消耗费用
铁消耗量：50g/吨水，费用为0.15元；
3、吨水处理成本
则吨水处理成本：元/吨水
八、需要说明的问题