高效电絮凝系统在研磨废水处理中的作用

振动研磨废水膜处理系统设计方案

深圳市盛鑫华业环保设备有限公司

（处理量20T/D）

第一章 工程概况

1.1项目概况

振动研磨机在自行车、铝压铸件、锌压铸件、家具五金、服装五金、箱包五金件、眼镜配件、钟表配件、锁、电子配件、各类首饰、珠宝及粉末冶金、树脂等；针对于不锈钢、铁、铜、锌、铝、镁合金等材质经冲压、压铸、铸造、锻造，针对于线材、陶瓷、玉石、珊瑚、合成树脂、塑料、瓷器等材质物品表面抛光、倒角、去除毛边、除锈、粗磨光、精密磨光、光泽打光。

 研磨机光饰机带来诸多好处的同时，在研磨光饰过程中会产生或多或少的研磨废水|光饰废水。如果这些污水没有妥善处理，将对环境造成不良影响，而且会导致产生昂贵的污水处理费用和相关风险。 

膜分离技术在大规模废水处理和回用中的应用是近几年才被接受和发展起来的新技术。但是膜的造价和易污染的问题使许多企业难以接受。东莞市天天环保有限公司开发的电化学预处理+管式膜（使用期限5-10年）振动研磨废水处理技术工艺能有效的帮助企业解决水处理环保问题，并降低企业环保运作成本。

为实现节能减排、清洁生产。委托深圳市盛鑫华业环保设备有限公司设计、生产、安装一套涂料废水处理系统，用于处理该企业涂料废水。该废水处理系统日处理量≥10m³/d，每小时处理量≥1m³/h。

1.2项目目标

废水经过该废水处理系统处理后，其产水回用至生产工序。

1.3设计范围

（1）废水处理系统：系统每小时处理量≥1m³/h。

（2）主要内容包括：工艺流程，平面布置，相应的工艺设施，设备选型，管道，配水，配电等。

第二章 设计原则

2.1设计原则

（1）采用国内外先进的处理工艺，设计合理可靠；

（2）合理选择符合工艺的设备和材料；

（3）满足设计处理指标的同时，尽可能的节约投资和占地面积；

（4）运行维护方便，处理成本低；

（5）处理系统的设计、施工、安装应遵守国家相关法律、法规及当地规定。

第三章 废水处理系统工艺设计

3.1设计工艺

根据厂方提供资料，设计工艺系统如下：

收集生产过程中产的涂料废水，由管道引至研磨废水均质池，该废水处理系统的工艺流程为：废水收集池—— 均质池 —— pH反应箱1 —— 高效脉冲电絮凝系统 —— pH反应箱2 —— 斜管沉淀池 —— 浓缩水箱—— 管式膜系统 —— pH中和水箱 —— 回用。

3.2废水处理工艺原理

该废水处理系统采用高效脉冲电絮凝+管式膜过滤工艺的联合处理工艺技术对其进行达标排放处理。

（1）废水中含有的有机物质，在酸性条件下进入高效脉冲电絮凝系统，通过系统内部发生的高频脉冲电流引起的一系列电化学反应，将有机物质打散成为小分子的有机物质，并同时发生氧化还原作用，进而将有机污染物质反应形成悬浮物而被过滤去除，大幅度降低废水中的COD值含量和去除废水的色度；

（2）浓缩污泥经板框压滤机脱水后形成的干泥饼送往废物处理中心处理。滤液返回到浓缩水箱进行再处理。

3.3进出水水质表第四章 系统主要设备简介

此套废水处理系统主要采用了先进的高效脉冲电絮凝+管式膜处理工艺。

4.1 高效脉冲电絮凝系统

①设备简介

高效脉冲电絮凝膜处理设备是当今世界最新一代电化学水处理设备。该技术突破传统低电压高电流之电解法，而采用高电压小电流的高压脉冲电絮凝法，利用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，在特定的电絮凝设备流程中，对废水中的有机或无机污染物质进行氧化及还原反应，进而凝聚、浮除将污染物从水体中分离，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，包括Cr⁶⁺，Zn²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Cd²⁺ 等重金属，CN，油，磷酸盐以及COD，SS与色度等各种有害污染物。

和传统化学混凝相比，高效脉冲电絮凝膜处理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。

高频直流电流具如下功能特点:

①生物学效应

当高频电流施加于水中的污染物时，由于电流的频率高、方向变化快，使带污染物组织中的离子不会发生显著的位移，离子浓度的变化很小，只能在平衡位置附近来回振动，因磨擦而生热，所以高频电絮凝也能产生热效应。

热效应

由于高频电流引起带污染物组织内微粒的运动，在带污染物的液体内就可产生热效应，其产生原理如下：

当高频电流通过带污染物的液体组织中，带污染物的液体中离子（A），带电胶体颗粒（B）在电场中产生快速沿电力线方向的来回移动或振动，以传导电流形式通过污染物组织，带污染物的液体中的电介质分子（C）（D）在高频电场中，无极分子产生电子位移极化，有极分子产生取向极化，以电位移电流形式通过污染物组织，随着频率的增高，传导电流所占的比重逐渐减少而位移电流所占比重逐渐增加。高频电流通过液体时，传导电流引起机体内的欧姆耗损，位移电流引起液体内的介质耗损，因而在各种组织中产生程度不同的热效应。（1）高频电流→导体部分→离子及带电胶体振动→传导电流（包括涡流）→欧姆耗损→热效应。（2）高频电流→电介质（包括电容）→偶极子取向及旋转→位移电流→介质耗损→热效应。

非热效应

当以上变化强度小到不足以产生温度升高的情况下，高频电流仍可使离子，带电胶体，偶极子发生振动和转动，亦有可能改变组织变化，生物物理学特性，即电磁场振荡效应。如由于共振吸收产生的选择性点状产热；乳脂，红血球带电颗粒沿电场力线分布排列成串珠状（E）现象，带污染物的液体内磁性物质受到不同程度的磁场改变等，由此产生的生物学效应称非热效应。

高频电絮凝具有如下功能, 可视乎水质情况调整:

短波电絮凝

应用波长为100～10米的高频交流电在带污染物的液体内产生磁场院或电场以此来达到电絮凝目的的方法，称短波电絮凝法。由于采用电缆线圈电极，电絮凝时主要利用高频交变电磁场通过带污染物液体组织时产生涡流而引起组织产热。短波电絮凝法产生涡电流属传导电流，重点作用电阻小的液体，通过带污染物的液体与电极距离达到电絮凝作用。

超短波电絮凝

应用波长10～1米的超高频交流电处理带污染物的液体，以达到电絮凝的的方法，常用电容电场电絮凝，亦称超高频电絮凝法，主要生物学效应是热效应及非热效应，它的热效应与短波不完全相同，因在超高频电场作用下，以位移电流点优势，介质损耗产热为主，产热分布比较均匀，但由于某些污染物，热量不易为水流带走，易产生过热，在实际电疗时可调整与电极距离使温度升高。超短波在用低强度作用，且用目前一切方法不能测出温度升高时，其生物学效应仍非常明显，而同样外源热作用则无类似效应。非热效应在低强度作用时表现明显，高强度作用时这种特殊作用就被热效应所掩盖。

微波电絮凝

微波电絮凝法是应用波长为1米～1毫米的特高频电磁波作用于处理污水的方法，它与短波、超短波不同，是一种定向电磁波辐射疗法，根据波长不同可将微波分为分米波（波长100～10cm），厘米波（波长10～1cm频率2，450Hz）。微波的波长介于长波红外线与超短波之间，因此某些物理性质类似光波，如呈波束状传播，具有弥漫性能，遇不同介质可引起反射、折射、绕射、吸收、聚集等；微波辐射带污染物的液体时，一部分能量被吸收，另一部分能量则为各层组织所反射，其中富于水分的组织较多地吸收微波能量，而脂肪组织反射较多。因此微波的热效应应以富于水份的组织及界面多的物质产热大。

⑦射频电絮凝

应用无线电波作用于污水处理的方法称为射频电絮凝法。高频，超高频及特高频（微波）电磁波都属于射频范围。作用机理：由于部份污染物生长用短波与微波波段，主要利用其产生的高温以处理。作用机理：由于污染物生长畸形，当射频电能为组织吸收转变为热能而使污染物组织温度升高时，从而达到破坏目的， pH降低；同时使污染物细胞内的脱氧核糖核酸，核糖核酸及蛋白质合成受到抑制，此外污染物细胞浆内的溶酶体活性增强，并有大量新的溶酶体产生，最后导致污染物溶解。同时，抗拒放射线的S期细胞对高温最敏感，易被杀灭，还能增强乏氧期细胞对放射线的敏感性。因此，射频高温电絮凝法能显著提高效果。

和传统化学混凝相比，高效脉冲电絮凝处理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。

②设备主要特点

运行稳定：高效脉冲电絮凝处理工艺运行平稳，水质稳定，同时克服了由于药剂生产厂家的变化，药剂质量变化、药剂配比性变化、药剂投加量的变化以及来水水质变化等因素造成的处理质量的不稳定；

运行成本低：投资方面与传统的加药处理工艺基本相当，但运行成本仅为传统加药处理工艺的1/10；以交流电直接供电（工业用电220V/380V可直接供电），耗电少（处理1m³废水耗电量为1~3 kW.h,具体视水质情况而定），仅为化学法和其它处理方法的1/5～1/3；

减少污泥量：高效脉冲电絮凝处理法产生的污泥量比传统的加药处理工艺产生的污泥量少40%，从而大大降低了污泥的处置费；

占地面积少：投资成本较低、使用范围广、设备占地面积少，约0.5m²/CMD（约仅占一般生化处理的1/5）；

处理效果好：高效脉冲电絮凝处理法产生的氢氧化物比药剂法的活性高，凝聚吸附能力强, 处理效果好,可达到A2级水质标准（化学处理法难以达到）；在高效脉冲电絮凝处理过程中，阳极上产生的氧和氯可使有机物发生氧化而成为无害成分，并起到杀菌作用；在高效脉冲电絮凝膜处理过程中，阴极上发生的还原作用使氧化型色素还原而成为无色物质；

可调节性高：可通过调节极板组合、电压强度、电流密度、PH值、电导率等而得到最佳处理效能；

全自动控制：采用逻辑式控制系统全自动控制系统，操作方便简单，维护容易，劳动强度低；

使用寿命长：在正常及正确使用下寿命可长达10年以上。

4.2 管式膜系统

管式膜系统是依靠膜将固体从溶液中分离出来的低压分离工艺。现已经广泛应用于研磨废水循环回用。下面是管式膜系统的简单介绍及其操作步骤：

（1）废水直接进入调节池后再进入管式膜系统。在第一个反应池里，反应池的出水靠重力流到微滤的浓水罐里。这就开始了固体分离。来自浓水罐的水被泵提升到微滤膜组件。

（2）利用错流过滤技术，废水中的污泥被高速打到膜管中间，然后回到浓水罐。澄清水或渗透水透过膜后进到最终pH调节系统。每通过膜一次，污泥就浓缩一点。为了阻止快速的堵塞或污堵膜要用气和干净的产水反洗。从而迫使膜孔内或膜表面的堵塞物回到污泥流里。

（3）在浓水罐里安装了一套液位计来控制微滤供给泵的启和停。这个罐子的目的是保证被打到膜组件的水固体浓度在3%-5%之间，固体的脱水是自动的。浓水罐的固体被用一个气动隔膜泵打到污泥浓缩池或压滤机。气动隔膜泵的周期和频率是自动控制的。有时，运行人员需要从浓水罐里取样做一个简单的沉降测试。这个测试的结果可能有时导致气动隔膜泵的现场调节。

（4）产水流量连续监测。如果运行人员观察到流量低到预定值时，那么膜就需要化学清洗。根据膜组件的排列布置，可以对全部或部分膜进行清洗。清洗一次需要2~3个小时完成。在清洗操作时，运行人员需要手动开关阀门。酸性清洗液用来清洗无机污垢，NaClO用来去除有机物。在重新投入运行前，需要用新鲜水冲洗膜。化学清洗罐和新鲜水罐以及循环泵是就地清洗系统的主要部分。

（5）膜组件的产水在压力下流到最终pH调节系统。

（6）浓水罐里的污泥被泵周期性的打到污泥浓缩池或压滤机。

管式微滤膜系统包括固定架、反洗装置、循环泵、就地清洗系统、清洗罐、气动隔膜泵、电力控制、仪表、浓水罐等。这个系统配齐了运行的所有管道、线缆和设备。

①相比传统的混凝沉淀＋砂滤的工艺，它的优点如下：

自动化程度非常高，操作简单

可靠的过滤水质 (绝对的膜过滤)

可以间歇运行

由于不需要快速沉降，所以减少了水处理药剂的添加，如PAM、PAC

③市场领域及具体应用（见下表）