ETIG电絮凝工艺处理冶炼废水中试研究李光明

山西冶金SHANXIMETALLURGYTotal176No.6，2018DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2018.06.18试（实）验研究总第176期2018年第6期ETIG电絮凝工艺处理冶炼废水中试研究李光明（忻州市环境监测站，山西忻州034000）摘要：研究采用美国ETIG环保公司的电絮凝工艺处理某冶炼厂废水。试验结果表明，相比于化学处理工艺，冶炼废水经ETIG电絮凝工艺处理以后，Pb、Zn、Cd、As等各重金属去除率皆为97%以上，浓度极低，远远优于国家排放标准。同时，pH值基本上在7～9范围内，也可达标排放。总之，ETIG电絮凝工艺是一种可以达到环境效益和经济效益双赢的冶炼废水处理技术。关键词：冶金废水ETIG电絮凝工艺重金属去除率中图分类号：X75文献标识码：A文章编号：1672-1152（2018）06-0046-03收稿日期：2018-11-12作者简介：李光明（1983—），男，2009年6月毕业于中国农业大学环境科学专业，理学硕士学位，工程师，现从事水、土壤环境监测工作。冶金工业是我国的重点工业产业之一的同时，也是我国的污染排放非常突出的领域。近些年我国发生的几起重金属污染事件，如2006年湖南岳阳砷污染事件、2008年云南阳宗海砷污染事件、2010年福建紫金矿业溃坝事件等均与金属冶炼有关。为此，多年来国内外学者对冶金废水中污染物的去除进行了大量的研究。研究发现，絮凝是水处理中较常见、也是最重要的物化过程之一，对冶金废水中污染物的去除具有重要的作用[1]。同时，由于废水中存在的阴、阳离子使废水一般具有较高的电导性，因此可以采用电化学法处理废水。1电絮凝技术原理1.1电絮凝原理电絮凝技术设备结构简单，操作维护方便，可在一台设备中完成电解氧化还原、电解絮凝等过程，易于实现自动化，且不需要投加任何氧化剂或还原剂，产生污染少，加之其工艺运行平稳，水质稳定，因此被称为是一种设备自动化程度高、管理简单、效果较佳、环境友好的水处理技术。电絮凝技术技术原理是阳极在外加电源的作用下，经一系列的溶蚀、水解、聚合和电解氧化还原过程等，形成多种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，并通过电解絮凝（吸附架桥、压缩双电层、网捕等）、电解气浮等作用，使得废水中的胶态杂质、悬浮颗粒等凝聚沉淀而分离。具体如图1所示[2]。1.2ETIG电絮凝反应器20世纪的80年代，电絮凝技术开始在国内试行，但因为有许多的技术瓶颈没法突破，故其处理量都非常小，仅仅停留在每天几吨到十几吨的水平。据调查和研究显示，现阶段美国环保科技国际集团（ETIG）电絮凝反应器被世界各国广泛应用。其与国内所生产的电絮凝反应器相比，具有如下优点：1）在设计及使用等方面，解决了国内反应器所存在的电极腐蚀、泄漏、结垢、处理量小、费用高、使用寿命短以及无法消除的电絮凝反应所产生的气体等问题。2）ETIG的电絮凝反应器设计先进，技术成熟，清洗无需酸洗，消除了操作危险和对环境的再次污染。3）ETIG电絮凝系统可以最大限度的重复利用已有设备及建筑，且完全实现了工业化。4）ETIG的电絮凝反应器拥有相应的知识产权，是美国国家环保署唯一认可的同类技术，国际上处于领先。电子污染物上浮至液面上浮H2OH2Mn+M(OH)n(水合阳离子)污染物水溶液pH值沉淀物阳极（氧化反应）阴极（还原反应）图1电絮凝反应原理图2018年第6期2实验材料与方法2.1某冶炼厂冶炼废水现状以某冶炼厂2018年6月的实际排放情况为例，经检测，其废水超标排放，造成了严重的环境污染及重金属资源浪费。具体排放情况如表1所示。2.2试验仪器与药剂1）试验主要仪器及设备：pH计（Model868，Ori－onResearch.Inc.）；ETIG9.6L/min（13.8m3/d）电絮凝处理设备；250mL烧杯、玻棒、过滤斗、2L塑料杯、电导仪、2m3立方槽、集水箱；原子吸收分光光度计（AA-7000，SHIMADZU）。2）试验主要药剂：Ca(OH)2溶液、稀H2SO4、絮凝剂等。2.3中试试验方法本试验采用的ETIG电絮凝法处理冶炼废水工艺的构筑物及设备包括筛网、原水池、电絮凝反应系统、除泡池、絮凝剂投加系统、澄清池、污泥沉淀池、压滤机等。具体工艺流程简单示意图如图2所示。图2中，筛网是污水站第一道预处理设施，用于去除悬浮物等杂物；由于一般生产废水的排放量在一天内变化幅度较大，原水池用于均衡废水的水质和水量；电絮凝反应系统2.4重金属的检测方法本试验中采用火焰原子吸收法检测，并将检测结果进行记录、整理和分析。3中试试验结果及分析3.1中试试验系统调试阶段6月2日—6月4为调试阶段，记录的废水处理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As浓度，其中，所有重金属污染物浓度均按mg/L计，去除率按%计。通过数据可以看到，调试阶段的前两天，只有总镉的处理数据没有达标。分析原因，可能是仪器的一些相关参数还未调整到最佳状态，故6月4日对仪器进行了调整，调整后各项指标均达标。同时，经过这三天的调试可知，处理过程中整流器的电压值最好高于18V；原水样的电导率最好大于2000μs/cm；电流值不能低于75A。3.2连续运行阶段连续运行阶段是系统正常工作的阶段。6月5日—6月16日为仪器24h连续运行阶段，同样记录的废水处理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As浓度。通过数据可以看到，连续运行阶段冶炼废水经过ETIG电絮凝反应系统处理后，各项指标都远低于排放标准，有的甚至达到100%的去除率，处理效果非常好。3.3高浓度水样处理阶段6月17日—6月23日，人为的把水样中镉、砷的含量提高，记录的废水处理前、后的pH值及Pb、Zn、Cd、As浓度。结果发现，处理后的水样总镉、总砷含量达标，且其他指标也都非常理想，说明ETIG电絮凝反应系统对于高镉和高砷水样的处理较为适用。3.4参数分析及不同工艺试验结果对比1）参数分析。通过试验发现，整个处理过程的参数方面，原水样的电导率、pH值、整流器的电压和电流值等会对ETIG电絮凝工艺处理效果产生影响。具体的，高浓度和高电导率的水样pH值调节到8.5～9.0之间较好，而其余的一般水样则将pH值控制在7.5~9.0之间即可。电导率太低，电流值减小，会影响处理的效果，而电导率过高，说明水样中金属离子含量很高，也会影响处理效果。2）ETIG电絮凝工艺处理与化学处理的比较。以6月14日数据为例，比较ETIG电絮凝工艺与化学处理的效果。结果如图3、下页图4、图5所示。由图3、图4、图5可以看出，化学处理的工艺，处理效果不理想，排放废水中总镉严重超标，同时pH值超标严重，无法达到国家排放标准。而废水经ETIG电絮凝工艺处理后，各污染指标的排放浓度都时间段总镉/（μg·L-1）总砷/（μg·L-1）pH值2018年6月1日—6月30日最大值93465011.5平均值2529010.5表1某冶炼厂总排口废水在线监测数据分析结果原水池筛网原水pH调节池电絮凝反应系统絮凝剂投加系统除泡池澄清池达标循环排放或回用污泥沉淀池原水在此调节原水的pH值和电导率泵投加絮凝剂污泥图2ETIG电絮凝法工艺流程7006005004003002001000排放质量浓度/（μg·L-1）02:0006:0008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:00时刻化学处理会排放浓度电絮凝工艺处理后排放浓度图3ETIG电絮凝工艺与化学处理前后总镉排放浓度比较李光明：ETIG电絮凝工艺处理冶炼废水中试研究47··山西冶金E-mail:[e-mail]第41卷很低，远远优于国家排放标准。具体的，铅的含量非常低，去除率达99.19%，几乎不能检测出来；锌的浓度低至ICP未检出，可视为排放浓度为0，去除率达99.98%；镉的含量非常低，其平均值仅为0.018mg/L，去除率达99.17%；砷的含量非常低，其平均值仅为0.011mg/L，去除率达97.48％。同时，pH值基本上在7～9范围内，其平均值为8.65，是达标的。4结语综上所述，采用美国环保科技国际集团（ETIG）电絮凝反应器处理冶炼废水后，可以确保废水达标排放，从而大大减少排污费的交纳。而且，各重金属因子浓度极低，远远优于国家排放标准，利于环境保护及冶炼业的可持续发展。同时，还可进行资源化利用，回收大量重金属，创造经济效益。总之，ETIG电絮凝工艺在处理冶炼废水方面，是一种可以达到环境效益和经济效益双赢的水处理技术。参考文献[1]孙境蔚.电絮凝技术在废水处理中的应用[J].泉州师范学院学报（自然科学版），2006，24（16）：55-59.[2]刘峥，韩国成，王永燎.钛-铁双阳极电絮凝法去除电镀废水中的铬(VI)[J].工业水处理，2007，27（10）：51-54.（编辑：苗运平）排放浓度/（μg·L-1）02:0006:0008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:00时间2101801501209060300化学处理会排放浓度电絮凝工艺处理后排放浓度图4ETIG电絮凝工艺与化学处理前后总砷排放浓度比较02:0006:0008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0014121086420pH值时间图5ETIG电絮凝工艺与化学处理前后pH值比较PilotStudyonTreatmentofSmeltingWastewaterbyETIGElectroflocculationProcessLiGuangming（XinzhouEnvironmentalMonitoringStation,XinzhouShanxi034000）Abstract:TheelectroflocculationprocessofETIGEnvironmentalProtectionCompanywasusedtotreatwastewaterfromasmelter.TheresultsshowthattheremovalrateofheavymetalssuchasPb,Zn,Cd,Asandsoonismorethan97%afterthetreatmentofsmeltingwastewaterbyETIGelectrocoagulationprocess,andtheconcentrationisverylow,whichisfarsuperiortothenationaldischargestandard.Atthesametime,thepHvalueisbasicallyintherangeof7~9,andcanalsomeetthedischargestandards.Inaword,ETIGelectroflocculationprocessisawin-wintreatmenttechnologyforsmeltingwastewater,whichcanachievebothenvironmentalandeconomicbenefits.Keywords:metallurgicalwastewater;ETIGelectroflocculationprocess;heavymetals;removalrate化学处理后电絮凝工艺处理后48··