美章网 资料文库 电絮凝去除废水中重金属影响范文

电絮凝去除废水中重金属影响范文

时间:2022-07-22 03:59:39

电絮凝去除废水中重金属影响

《装备环境工程杂志》2014年第三期

1方法

研究的工艺流程如图1所示,实验装置的处理量设计为1m3/h,在配水槽配制模拟废水(投加重金属,采用曝气搅拌,同时投加碱适当调节pH值)。随后经铁电极电絮凝法处理,出水进行曝气氧化,将电化学反应产生的二价铁氧化为三价铁,然后进入絮凝槽,槽内投加PAM絮凝剂,用于增加絮体尺寸,以提高后续出水沉淀效果,最后经沉淀得到清水。电絮凝设备中阴极与阳极均选择为铁极板,极板间距设计为14mm。取清水和配水槽出水分别作为处理出水与原水。总铅、总锌、总铜、总镍、总镉及总铬测定方法参考《水和废水监测分析方法(第四版)》。

2结果与讨论

2.1pH值对处理效果的影响调节电解槽内电流密度恒定为10.2A/m2,进水各重金属质量浓度均控制在20mg/L,处理时间控制在3min,进水电导率控制在1500~2000μs/cm时,不同pH值条件下的处理效果如图2所示。由图2可知,总体而言,随着pH值的逐渐增大,各重金属离子的去除率不断提高,电絮凝过程产生的微絮体主要是高价金属的羟基化合物,较高的pH值对微絮体的生成有利,从而处理效率更高。当pH值在7.0~9.5之间变化时,总铬的处理效果理想(去除率稳定在99.5%以上),且受pH值的影响很小。这可能是因为进水中总铬主要以六价铬形式存在,经过电解还原形成三价格,在较低pH值条件下也能有较高的去除率[15]。总铅、总镍、总铬的去除率随pH值的变化较大,这可能与金属氢氧化物的溶度积有关。从图2中还可看出,当进水的pH值高于8.5时,各重金属离子的处理率均理想,因此在处理含多种重金属离子的废水时,应尽量将进水pH值调节至8.5~9.0;当处理含单一重金属污染物时(如含六价铬废水),可根据进水重金属浓度情况,适当选择较低的进水pH,可减少pH调节药剂用量,降低运行成本。

2.2电导率对处理效果的影响当电流密度为10.2A/m2,重金属进水质量浓度为20mg/L,处理时间为3min,进水pH值为8.5~9.0时,电导率对重金属离子去除率的影响如图3所示。能耗及槽电压随电导率的变化趋势如图4所示。从图3可以看出,电导率对电絮凝装置的处理效果影响不大,但它是电絮凝处理技术的一项重要参数。从图4可以看出,恒流输出条件下,电絮凝设备的功耗和槽电压随电导率的增大而不断降低。试验条件下,当进水电导率低于2000μs/cm时,槽电压降低至10V以下,能耗降低至0.4kW•h/t以下。维持过高的电导率可能会导致加药量增加,运行成本上升,同时槽电压降低使电解氧化还原作用减弱。综上所述,在实际的运行操作过程中,要综合考虑药剂成本、电价及能耗。通过研究结果,建议电絮凝用于处理重金属废水时,进水电导率宜控制在1500~2000μs/cm。

2.3停留时间对处理效果的影响控制电解槽内电流密度为10.2A/m2,各重金属进水质量浓度为20mg/L,进水pH值为8.5~9.0,电导率为1500~2000μs/cm时,废水停留时间对处理效果的影响结果如图5所示。由图5可知,停留时间对不同重金属离子的去除率影响略有不同,但处理效果随停留时间的大致变化趋势是一致的,随着处理时间的延长去除率不断提高。当处理时间达到2~4min时,处理效果基本都达到最佳状态。废水在电絮凝装置中的停留时间不宜过长,否则将造成设备体积的增大。从电絮凝设备对多种重金属离子的处理效果来看,停留时间为3~4min时能保证处理效果,同时也能满足大规模的生产应用。

2.4废水初始浓度对处理效果的影响当电流密度为10.2A/m3,进水pH值为8.5~9.0,停留时间3min,电导率为1500~2000μs/cm时,不同废水初始浓度条件下,电絮凝设备的处理效果如图6所示。从图6可以看出,在电流密度恒定为10A/m3的条件下,对各重金属的去除率随废水初始浓度的增大而逐渐降低。对不同种类重金属的影响有所差别,对总铬的去除率影响尤为明显,在重金属质量浓度超过20mg/L时,对总铬的去除率低于60%,这可能是电解还原作用不够,部分铬未被还原为三价铬的缘故。较高浓度条件下,对其他重金属的去除率也低于90%。当进水的重金属离子浓度较高时,要达到理想的出水水质,可通过提高电流密度的方式实现,但与此同时能耗增大。因此,电絮凝技术更适用于重金属废水的深度处理,对于高浓度重金属废水,应先进行预处理,再进行电絮凝处理,在保证处理效果的同时可尽量降低运行成本。

2.5电流密度对处理效果的影响当进水中各重金属质量浓度为30mg/L,进水pH值为8.5~9.0,电导率为1500~2000μs/cm,留时间为3min时,考察了电絮凝装置的电流密度对处理效果及电极损耗的影响,结果如图7、图8所示。由图7可知,当进水各重金属离子质量浓度为30mg/L时,电流密度对不同的重金属离子的处理效果有所区别,但处理效果随电流密度的提高变化趋势均为升高,且当电流密度为16.5A/m2时,处理效果均达到最佳状态,继续提高电流密度对去除率的提升并不明显。因此最佳电流密度取值范围为13.2~19.8A/m2。电流密度是电絮凝处理设备的一项重要参数,从图8可以看出,随着电流密度的升高,极板的消耗速率也不断提高,在电流密度为15~20A/m2时的极板消耗速率为16~24g/(m2•h)。电流密度对金属极板溶出量(高价金属离子)具有决定性的影响,从而影响微絮体的形成量(微絮体主要为高价金属离子的羟基化合物),对重金属处理效果影响较大。从图7还可以看出,电流密度不宜过高,当电流密度升高至一定范围时,其处理效果随电流密度的升高并没有明显的变化,但与此同时电能损耗与极板消耗依然在增加。因此应根据废水的具体情况,选择合适的电流密度,不仅可保证处理效果,同时可在一定程度上降低能耗与极板消耗。

3结论

电絮凝法能有效处理含多种重金属污染物的废水,特别适用于含重金属废水的深度处理,通过试验研究发现:1)在一定范围内提高pH值可明显提高处理效果,但不宜过于提高进水pH。在处理含多种重金属离子的废水时,最佳进水pH值范围为8.5~9.0。2)电导率对电絮凝装置的处理效果影响不大,但恒电流密度条件下,电絮凝设备运行功耗和槽电压随电导率的增大而降低,因此本试验电导率的最佳值为1500~2000μs/cm。3)本试验条件下,处理效果随处理停留时间的延长而增强,但超过3min则变化不明显。在同时处理多种重金属时,宜控制处理停留时间为3~4min。4)在进水浓度条件下,处理效果随电流密度的增大而增强,过高的电流密度并不能使得处理效果得到进一步提升,反而会增加电能损耗与极板消耗。本试验条件下,最佳电流密度选择为13.2~19.8A/m2。5)电絮凝处理技术宜用于含重金属废水深度处理,进水重金属废水浓度应控制在20mg/L以内。对于高浓度重金属废水,应先进行预处理,再进入电絮凝处理,以保证处理效果并降低成本。

作者:熊道文熊珊陈湘斌虞少嵚王合德单位:中南勘测设计研究院水处理湖南省工程研究中心

被举报文档标题:电絮凝去除废水中重金属影响

举报类型:

非法(文档涉及政治、宗教、色情或其他违反国家法律法规的内容)

侵权

其他

验证码:

点击换图

举报理由:
   (必填)