湖南胜溪锰业废水处理工程可行性研究报告Word文档下载推荐.doc

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6、湖南胜溪锰业有限公司提供的基础资料：

原水水量、水质

7、电化学处理废水小试实验报告

2处理工艺方案选择及确定

2.1工程规模：

日处理能力为120m3/d

2.2进出水水质：

进水水质

pH

Mn

Cr6+

Pb

COD

SS

NH3-N

3~4

≤270mg/l

≤50mg/l

≤5mg/l

≤80mg/l

≤200mg/l

≤900mg/l

出水水质：

达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表1、表4中的一级标准

6~9

2mg/l

0.5mg/l

1.0mg/l

100mg/l

70mg/l

15mg/l

2.3系统处理工艺比选

如前所述，湖南胜溪锰业有限责任公司的生产废水主要是氨氮、铬和锰超标，本报告主要以控制氨氮、铬、锰的浓度为主体思路来进行分析。

综合以上情况，本项目采用电化学系统来处理重金属、利用动力波旋转泡沫分离装置来去除氨氮的工艺路线。

电化学技术简介

电化学法是一种使用电能代替昂贵的化学试剂，能够同时祛除水中的重金属、悬浮固体、乳化有机物和其它多种污染物的电化学过程。

电化学技术可以在较大规模上、经济、洁净而可持续地处理废水。

通常，很难治理的废水需要多种不同的化学药剂和流程来处理，但是其效果仍远不如电化学技术在一个步骤之内就能达到的指标。

电化学理论基础

电化学法是一个复杂的过程，在电场的作用下金属电极产生阳离子在进入水体时包括许多物理化学现象，从离子的产生到形成絮体包括三个连续的阶段：

（1）在电场的作用下，阳极产生电子形成“微絮凝剂”——铁或铝的氢氧化物；

（2）水中悬浮的颗粒、胶体污染物在“微絮凝剂”的作用下失去稳定性；

（3）脱稳后的污染物颗粒和微絮凝剂之间相互碰撞，结合成肉眼可见的大絮体。

由于电化学法过程中电解反应的产物只是离子，不需要投加任何氧化剂或还原剂，对环境不产生或很少产生污染，被称为是一种环境友好水处理技术。

电化学法具有很多的优点，如：

（1）设备简单，占地面积少，设备维护简单；

（2）电化学过程中不需要添加任何化学药剂，产生的污泥量少，且污泥的含水率低，易于处理；

（3）操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变，很容易实现自动化控制；

电化学法中常用的电极材料为铝或铁，在阳极和阴极之间通以直流电，发生的电极反应如下：

Al－3e→Al3+

（1）

在碱性条件下

Al3++3OH－→Al（OH）3

（2）

在酸性条件下

Al3++3H2O→Al（OH）3+3H+（3）

铁阳极

Fe－2e→Fe2+（4）

Fe2++2OH－→Fe（OH）2（5）

4Fe2+++O2+2H2O→4Fe3+++4OH－ 

（6）

另外，水的电解还有氧气放出

2H2O－4e→O2+4H+（7）

在阴极发生如下反应

2H2O+2e→H2+2OH－（8）

电化学法在处理过程中具有多功能性，除了电化学作用之外还有电化学氧化和还原、电气浮等作用。

电化学法去除水中污染物过程见下图。

电化学去除污染物过程

电化学系统工作原理

我们的电化学系统采用电能代替昂贵的化学试剂，能够同时去除水中的重金属、悬浮固体、乳化有机物和其它多种污染物。

电化学法通过给多块钢板加直流电，在钢板之间产生电场，使待处理的水流入钢板的空隙。

在该电场中，通电的钢板会有一部分被消耗而进入水中。

电场中的离子与非离子污染物被通电，并与电场中电离的产物以及消耗进入水中的钢板发生反应。

在此过程中，各种离子相互作用的结果，通常是以其最稳定的形式结合成固体颗粒，从水中沉淀出来。

概括来说，在我们的电化学反应器的电解过程中，一般可简单描述为产生四种效应，即电解氧化、电解还原、电解絮凝和电解气浮。

电解氧化

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，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Cl2等。

利用这些活性物质使污染物失去电子，起氧化分解作用。

电解还原

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。

电解絮凝

可溶性阳极通以直流电后，阳极失去电子后，形成金属阳离子，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。

电解气浮

电解气浮是对废水进行电解，当电压达到水的分解电压时，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气。

气泡尺寸很小，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。

电化学技术与其它几种技术的比较

处理方法

反应机理

优点

缺点

生物法

通过生物吸附以及微生物新细胞物质合成而消耗降解

处理方法较化学药剂法简单，污泥量较化学药剂法少

占地面积大，投资高，受废水成分和浓度限制，停留时间长，不易管理,处理水不能回用

化学药剂法

加入混凝剂，减少电荷及双电层的有效距离，通过吸附架桥形成大絮团

应用较为广泛

占地面积大，处理费用高，污泥量大，适用范围窄，对不同的废水需添加不同的药剂，废水需分流处理，对操作人员要求很高

电化学法

使用电能代替昂贵的化学药剂的电化学处理方法

处理成本三者中最低，污泥量三者中最少，占地面积三者中最小，自动化程度高，易管理，能够同时去除多种污染物

对类似生活污水的废水处理性价比较低

电化学处理工艺优势

（1） 投资成本低，运行处理低：

主要投资为设备及其配套设施，土建工程量小，工期缩短，因此投资成本不高，运行中仅需电力、更换极板，无须添加其他化学药剂，运行维护操作简单，因此运行费用低。

（2） 连续流动处理:

可根据实际需要实现24小时连续运行或随时开机停机。

（3） 无需化学添加剂，污泥量少：

利用铁板通过电能产生“微絮凝剂”代替化学絮凝剂使锰等重金属分离出来，通过过滤进入污泥，并可通过污泥处理进行回收。

（4） 系统处理范围广：

电化学可处理多种污染物，包括锰、砷、铅、镉、铜等多种重金属及氟、磷、COD等有机物。

（5） 占地面积小：

以设备为主，土建施工量小，占地面积大大低于其他工艺，可大大加快施工进度。

（6） 对进水水质要求低，耐冲击负荷：

可以处理各种负荷的进水，对水力水质等条件要求不高。

（7） 极高的污物去除率：

对砷等重金属去除率可达到99.99%以上。

（8） 简单操作和保养：

自动化程度最高，易管理，结构简单，维护量小。

（9） 非同寻常的灵活性：

处理工序可以非常简单的进行叠加，反应器可轻易实现各种需求的串联和并联扩容，如进水浓度特别高或出水要求特别严，可二次或多次经过反应器，保证出水绝对达标。

动力波旋转系统

动力波旋转泡沫反应－分离装置是一种新型工业废水、废气处理的专用装置，并已申报国家发明专利（申请号：

200810031631.4）。

研究结果表明，采用动力波原理处理高氨氮的工业污水，不仅CODcr去除率最高可达99%，氨氮总量去除率最高可达98%以上，特别适用于氨氮总量在600mg/L以上的高浓度的工业污水处理，而且还可利用锥度螺旋填料（专利号：

200610031454.0）高效率回收脱出的氨或其他有用的气相组分，为实现清洁化生产，实现零排放创造了条件。

气相入口

气相出口

液相入口

洗涤剂

排污口

1

2

6

5

3

7

4

动力波旋转泡沫反应-分离装置流程示意图

1.洗涤管2.喷嘴3.填料层4.除雾器5.循环泵

6.洗涤剂贮槽7.压差计

本项目采用的动力波旋转波泡沫分离装置其特点在于气流和液体在高速流动状态下逆流接触，液相由特制的喷头呈幅射状射出，高速旋转的液流与高速气

湖南胜溪锰业废水处理工程可行性研究报告

相碰撞后包裹、夹带大量带压气体自里向上、向外抛向管壁，然后再折回中心再次与向下高速流动的气流接触，又卷入大量气相，由于被包裹的带压气体的不断增加和向外膨胀，以及向下高速流动的气相和向上高速喷出的液相的上下挤压，被液相不断裹夹和分隔的气相便形成大量气泡，当气液两相达到动量平衡时，即会在泡沫分离柱中形成稳定的驻波层。

驻波层内形成的大量泡沫不仅大大增加了气液两相间的传质面积，而且在大量高速喷出液相流体的撞击与液相两相的双向挤压下，泡沫的更新频率极高，又大大强化了气液两相间的反应和分离效率，从而使装置具有极高的传质和分离效率。

利用这一特点和相关水处理工艺结合可获得十分理想的处理效果。

在驻波区内，游离氨随液相中逸出，并即从被气相带出，使游离过程向有利于生产物的方向移动（使动平衡NH3+H2O↔NH4++OH-向左移动），从而加速了反应的过程,提高反应的转化率。

因此，和常规的物理吹