高效電絮凝系統在研磨廢水處理中的作用

振動研磨廢水膜處理系統設計方案

深圳市盛鑫華業環保設備有限公司

（處理量20T/D）

第一章 工程概況

1.1項目概況

振動研磨機在自行車、鋁壓鑄件、鋅壓鑄件、家具五金、服裝五金、箱包五金件、眼鏡配件、鐘表配件、鎖、電子配件、各類首飾、珠寶及粉末冶金、樹脂等；針對于不銹鋼、鐵、銅、鋅、鋁、鎂合金等材質經沖壓、壓鑄、鑄造、鍛造，針對于線材、陶瓷、玉石、珊瑚、合成樹脂、塑料、瓷器等材質物品表面拋光、倒角、去除毛邊、除銹、粗磨光、精密磨光、光澤打光。

?研磨機光飾機帶來諸多好處的同時，在研磨光飾過程中會產生或多或少的研磨廢水|光飾廢水。如果這些污水沒有妥善處理，將對環境造成不良影響，而且會導致產生昂貴的污水處理費用和相關風險。?

膜分離技術在大規模廢水處理和回用中的應用是近幾年才被接受和發展起來的新技術。但是膜的造價和易污染的問題使許多企業難以接受。東莞市天天環保有限公司開發的電化學預處理+管式膜（使用期限5-10年）振動研磨廢水處理技術工藝能有效的幫助企業解決水處理環保問題，并降低企業環保運作成本。

為實現節能減排、清潔生產。委托深圳市盛鑫華業環保設備有限公司設計、生產、安裝一套涂料廢水處理系統，用于處理該企業涂料廢水。該廢水處理系統日處理量≥10m³/d，每小時處理量≥1m³/h。

1.2項目目標

廢水經過該廢水處理系統處理后，其產水回用至生產工序。

1.3設計范圍

（1）廢水處理系統：系統每小時處理量≥1m³/h。

（2）主要內容包括：工藝流程，平面布置，相應的工藝設施，設備選型，管道，配水，配電等。

第二章 設計原則

2.1設計原則

（1）采用國內外先進的處理工藝，設計合理可靠；

（2）合理選擇符合工藝的設備和材料；

（3）滿足設計處理指標的同時，盡可能的節約投資和占地面積；

（4）運行維護方便，處理成本低；

（5）處理系統的設計、施工、安裝應遵守國家相關法律、法規及當地規定。

第三章 廢水處理系統工藝設計

3.1設計工藝

根據廠方提供資料，設計工藝系統如下：

收集生產過程中產的涂料廢水，由管道引至研磨廢水均質池，該廢水處理系統的工藝流程為：廢水收集池—— 均質池 —— pH反應箱1 —— 高效脈沖電絮凝系統 —— pH反應箱2 —— 斜管沉淀池 —— 濃縮水箱—— 管式膜系統 —— pH中和水箱 —— 回用。

3.2廢水處理工藝原理

該廢水處理系統采用高效脈沖電絮凝+管式膜過濾工藝的聯合處理工藝技術對其進行達標排放處理。

（1）廢水中含有的有機物質，在酸性條件下進入高效脈沖電絮凝系統，通過系統內部發生的高頻脈沖電流引起的一系列電化學反應，將有機物質打散成為小分子的有機物質，并同時發生氧化還原作用，進而將有機污染物質反應形成懸浮物而被過濾去除，大幅度降低廢水中的COD值含量和去除廢水的色度；

（2）濃縮污泥經板框壓濾機脫水后形成的干泥餅送往廢物處理中心處理。濾液返回到濃縮水箱進行再處理。

3.3進出水水質表第四章 系統主要設備簡介

此套廢水處理系統主要采用了先進的高效脈沖電絮凝+管式膜處理工藝。

4.1 高效脈沖電絮凝系統

①設備簡介

高效脈沖電絮凝膜處理設備是當今世界最新一代電化學水處理設備。該技術突破傳統低電壓高電流之電解法，而采用高電壓小電流的高壓脈沖電絮凝法，利用電化學原理，借助外加高電壓作用產生電化學反應，把電能轉化為化學能，在特定的電絮凝設備流程中，對廢水中的有機或無機污染物質進行氧化及還原反應，進而凝聚、浮除將污染物從水體中分離，對乳化油、大分子有機物、微生物、重金屬離子、氟離子、濁度和部分有色類物質具有良好的去除效果，包括Cr⁶⁺，Zn²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Cd²⁺ 等重金屬，CN，油，磷酸鹽以及COD，SS與色度等各種有害污染物。

和傳統化學混凝相比，高效脈沖電絮凝膜處理工藝具有分離效果好、泥渣含水率低、占地面積小、易于實現自動控制等優點。

高頻直流電流具如下功能特點:

①生物學效應

當高頻電流施加于水中的污染物時，由于電流的頻率高、方向變化快，使帶污染物組織中的離子不會發生顯著的位移，離子濃度的變化很小，只能在平衡位置附近來回振動，因磨擦而生熱，所以高頻電絮凝也能產生熱效應。

熱效應

由于高頻電流引起帶污染物組織內微粒的運動，在帶污染物的液體內就可產生熱效應，其產生原理如下：

當高頻電流通過帶污染物的液體組織中，帶污染物的液體中離子（A），帶電膠體顆粒（B）在電場中產生快速沿電力線方向的來回移動或振動，以傳導電流形式通過污染物組織，帶污染物的液體中的電介質分子（C）（D）在高頻電場中，無極分子產生電子位移極化，有極分子產生取向極化，以電位移電流形式通過污染物組織，隨著頻率的增高，傳導電流所占的比重逐漸減少而位移電流所占比重逐漸增加。高頻電流通過液體時，傳導電流引起機體內的歐姆耗損，位移電流引起液體內的介質耗損，因而在各種組織中產生程度不同的熱效應。（1）高頻電流→導體部分→離子及帶電膠體振動→傳導電流（包括渦流）→歐姆耗損→熱效應。（2）高頻電流→電介質（包括電容）→偶極子取向及旋轉→位移電流→介質耗損→熱效應。

非熱效應

當以上變化強度小到不足以產生溫度升高的情況下，高頻電流仍可使離子，帶電膠體，偶極子發生振動和轉動，亦有可能改變組織變化，生物物理學特性，即電磁場振蕩效應。如由于共振吸收產生的選擇性點狀產熱；乳脂，紅血球帶電顆粒沿電場力線分布排列成串珠狀（E）現象，帶污染物的液體內磁性物質受到不同程度的磁場改變等，由此產生的生物學效應稱非熱效應。

高頻電絮凝具有如下功能, 可視乎水質情況調整:

短波電絮凝

應用波長為100～10米的高頻交流電在帶污染物的液體內產生磁場院或電場以此來達到電絮凝目的的方法，稱短波電絮凝法。由于采用電纜線圈電極，電絮凝時主要利用高頻交變電磁場通過帶污染物液體組織時產生渦流而引起組織產熱。短波電絮凝法產生渦電流屬傳導電流，重點作用電阻小的液體，通過帶污染物的液體與電極距離達到電絮凝作用。

超短波電絮凝

應用波長10～1米的超高頻交流電處理帶污染物的液體，以達到電絮凝的的方法，常用電容電場電絮凝，亦稱超高頻電絮凝法，主要生物學效應是熱效應及非熱效應，它的熱效應與短波不完全相同，因在超高頻電場作用下，以位移電流點優勢，介質損耗產熱為主，產熱分布比較均勻，但由于某些污染物，熱量不易為水流帶走，易產生過熱，在實際電療時可調整與電極距離使溫度升高。超短波在用低強度作用，且用目前一切方法不能測出溫度升高時，其生物學效應仍非常明顯，而同樣外源熱作用則無類似效應。非熱效應在低強度作用時表現明顯，高強度作用時這種特殊作用就被熱效應所掩蓋。

微波電絮凝

微波電絮凝法是應用波長為1米～1毫米的特高頻電磁波作用于處理污水的方法，它與短波、超短波不同，是一種定向電磁波輻射療法，根據波長不同可將微波分為分米波（波長100～10cm），厘米波（波長10～1cm頻率2，450Hz）。微波的波長介于長波紅外線與超短波之間，因此某些物理性質類似光波，如呈波束狀傳播，具有彌漫性能，遇不同介質可引起反射、折射、繞射、吸收、聚集等；微波輻射帶污染物的液體時，一部分能量被吸收，另一部分能量則為各層組織所反射，其中富于水分的組織較多地吸收微波能量，而脂肪組織反射較多。因此微波的熱效應應以富于水份的組織及界面多的物質產熱大。

⑦射頻電絮凝

應用無線電波作用于污水處理的方法稱為射頻電絮凝法。高頻，超高頻及特高頻（微波）電磁波都屬于射頻范圍。作用機理：由于部份污染物生長用短波與微波波段，主要利用其產生的高溫以處理。作用機理：由于污染物生長畸形，當射頻電能為組織吸收轉變為熱能而使污染物組織溫度升高時，從而達到破壞目的， pH降低；同時使污染物細胞內的脫氧核糖核酸，核糖核酸及蛋白質合成受到抑制，此外污染物細胞漿內的溶酶體活性增強，并有大量新的溶酶體產生，最后導致污染物溶解。同時，抗拒放射線的S期細胞對高溫最敏感，易被殺滅，還能增強乏氧期細胞對放射線的敏感性。因此，射頻高溫電絮凝法能顯著提高效果。

和傳統化學混凝相比，高效脈沖電絮凝處理工藝具有分離效果好、泥渣含水率低、占地面積小、易于實現自動控制等優點。

②設備主要特點

運行穩定：高效脈沖電絮凝處理工藝運行平穩，水質穩定，同時克服了由于藥劑生產廠家的變化，藥劑質量變化、藥劑配比性變化、藥劑投加量的變化以及來水水質變化等因素造成的處理質量的不穩定；

運行成本低：投資方面與傳統的加藥處理工藝基本相當，但運行成本僅為傳統加藥處理工藝的1/10；以交流電直接供電（工業用電220V/380V可直接供電），耗電少（處理1m³廢水耗電量為1~3 kW.h,具體視水質情況而定），僅為化學法和其它處理方法的1/5～1/3；

減少污泥量：高效脈沖電絮凝處理法產生的污泥量比傳統的加藥處理工藝產生的污泥量少40%，從而大大降低了污泥的處置費；

占地面積少：投資成本較低、使用范圍廣、設備占地面積少，約0.5m²/CMD（約僅占一般生化處理的1/5）；

處理效果好：高效脈沖電絮凝處理法產生的氫氧化物比藥劑法的活性高，凝聚吸附能力強, 處理效果好,可達到A2級水質標準（化學處理法難以達到）；在高效脈沖電絮凝處理過程中，陽極上產生的氧和氯可使有機物發生氧化而成為無害成分，并起到殺菌作用；在高效脈沖電絮凝膜處理過程中，陰極上發生的還原作用使氧化型色素還原而成為無色物質；

可調節性高：可通過調節極板組合、電壓強度、電流密度、PH值、電導率等而得到最佳處理效能；

全自動控制：采用邏輯式控制系統全自動控制系統，操作方便簡單，維護容易，勞動強度低；

使用壽命長：在正常及正確使用下壽命可長達10年以上。

4.2 管式膜系統

管式膜系統是依靠膜將固體從溶液中分離出來的低壓分離工藝。現已經廣泛應用于研磨廢水循環回用。下面是管式膜系統的簡單介紹及其操作步驟：

（1）廢水直接進入調節池后再進入管式膜系統。在第一個反應池里，反應池的出水靠重力流到微濾的濃水罐里。這就開始了固體分離。來自濃水罐的水被泵提升到微濾膜組件。

（2）利用錯流過濾技術，廢水中的污泥被高速打到膜管中間，然后回到濃水罐。澄清水或滲透水透過膜后進到最終pH調節系統。每通過膜一次，污泥就濃縮一點。為了阻止快速的堵塞或污堵膜要用氣和干凈的產水反洗。從而迫使膜孔內或膜表面的堵塞物回到污泥流里。

（3）在濃水罐里安裝了一套液位計來控制微濾供給泵的啟和停。這個罐子的目的是保證被打到膜組件的水固體濃度在3%-5%之間，固體的脫水是自動的。濃水罐的固體被用一個氣動隔膜泵打到污泥濃縮池或壓濾機。氣動隔膜泵的周期和頻率是自動控制的。有時，運行人員需要從濃水罐里取樣做一個簡單的沉降測試。這個測試的結果可能有時導致氣動隔膜泵的現場調節。

（4）產水流量連續監測。如果運行人員觀察到流量低到預定值時，那么膜就需要化學清洗。根據膜組件的排列布置，可以對全部或部分膜進行清洗。清洗一次需要2~3個小時完成。在清洗操作時，運行人員需要手動開關閥門。酸性清洗液用來清洗無機污垢，NaClO用來去除有機物。在重新投入運行前，需要用新鮮水沖洗膜。化學清洗罐和新鮮水罐以及循環泵是就地清洗系統的主要部分。

（5）膜組件的產水在壓力下流到最終pH調節系統。

（6）濃水罐里的污泥被泵周期性的打到污泥濃縮池或壓濾機。

管式微濾膜系統包括固定架、反洗裝置、循環泵、就地清洗系統、清洗罐、氣動隔膜泵、電力控制、儀表、濃水罐等。這個系統配齊了運行的所有管道、線纜和設備。

①相比傳統的混凝沉淀＋砂濾的工藝，它的優點如下：

自動化程度非常高，操作簡單

可靠的過濾水質 (絕對的膜過濾)

可以間歇運行

由于不需要快速沉降，所以減少了水處理藥劑的添加，如PAM、PAC

③市場領域及具體應用（見下表）