专利技术

電解氣浮技術

 電解技術概要

    電解氣浮工藝中的電解裝置采用不溶性電極,陽極為钛闆鍍銥,陰極為SUS 316,廢水在直流電場作用下,水被電解,在陽極析出O2和Cl2 ,在陰極析出H2。電解産生的氣泡粒徑非常小,而且密度也小(見表1),因此電解氣泡截獲雜質微粒的能力比溶氣氣浮、機械葉輪氣浮要高,同時浮載能力也高。

類别

氣泡粒徑/μm

氣泡平均密度/ g·L-1

電解氣浮

 氫氣泡: 10

        氧氣泡:  10~15

 0. 5

溶氣氣浮

100~150

 1. 2

機械葉輪氣浮

800~1000

 1. 2

    利用電解氣浮法進行廢水處理時,主要側重于去除廢水中的懸浮物和油狀物。實際上在進行電解氣浮時,由于發生一系列電極反應,陽極還具有降低BOD和COD、脫色、除臭、消毒的功能,陰極還具有沉積重金屬離子的能力。

        電解反應式:

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工藝流程簡圖

特點

(1) 用電化學方法産生非常微小的氣泡,氣浮效率高。
(2) 操作方便,可自動控制。

(3) 氣泡細小,表面負荷大,除油和除微小懸浮物的效率高。
     電解氣浮的氣泡直徑一般為10μm左右,而常規壓力溶氣氣浮的氣泡直徑一般在100~150μm。
     比表面與氣泡的半徑成反比,故電解氣浮的比表面比壓力溶氣氣浮大2.5~10倍,所以浮選效率高,對
     應的除油和對微小懸浮物的效率較高。
(4) 縮短混凝劑的混合反應時間。
     浮選劑通常使用聚合氯化鋁,按混凝動力學,混合時間為1~2分鐘,反應時間為15~20分鐘,而電解氣
     浮工藝試驗表明,由于微氣泡的攪動作用,通常在5分鐘即可完成絮體的聚結長大并被氣泡所捕集,水力
     停留時間較短,因此在同樣的水力停留時間下氣浮工藝較其他工藝可獲得更高的除油和除懸浮物的效率。

(5) 浮渣的含水率低,産生量少。
(6) 無動力設備,節約了動力消耗,維修方便,給實際工程應用提供了較好的可操作性。
(7) 電解過程中産生的氫氣、氧氣等産生量非常少,遠遠達不到爆炸極限濃度,而且安裝在室外,因此
     非常安全。

安全性探讨:

    由于純水中不存在電解質,因此是沒有導電性能的溶液。水中存在電解質時,通電後引起電解質和溶劑的
電化學反應并生成氣體。通常情況下電解時産生的主要氣體為H2 和O2,因此計算電解氣浮時産生的H2和O2的量。
1. 水的電解
   2H2O → 2H2(g)+O2(g)
2. 根據法拉第定律
   電解1mole物質需要96500C(A*S),即通入2×96500C的電荷,産生2mole的H2(g)和1mole的 O2(g)。
3. 對30m3/h電脫鹽水進行電解氣浮時産生的氣體量的計算
   - 電解氣浮池停留時間為15分鐘→氣浮池容積:30m3/h × 15min/60min = 7.5m3
   - 電解氣浮池電量濃度為0.25A/l → 氣浮池通入電流量 7.5m3 × 0.25A/l × 1000 = 1875A
   - 電解氣浮運行一小時需要的電荷    1875A × 3600sec/hr = 6750000C
   - 電解氣浮池運行一小時産生的氣體量

图片1.png

标準狀态下1mole氣體的容積為22.4l
運行一小時産生的  H2(g): 70mole × 22.4L/mole = 1568L/hr
                  O2(g): 35mole × 22.4L/mole = 784L/hr
參考資料:
電解Nacl為1000mg/l的溶液時産生的氣體量經驗值(日本資料)如下:
H2(g) 産生量: 0.371L/hr
O2(g) 産生量: 0.185L/hr
Cl2 産生量的計算
氯的電解過程如下:
陽極(Anode): 2Cl- → Cl2(dissolved) + 2e-
陰極(Cathode): 2H2O + 2e- → 2OH- + H2
電極間(Between the electrodes):Cl2+H2O →HOCl+Cl-+H+
HOCl → OCl- + H+
陰極産生的氫氧離子移動到陽極,陽極産生的氯在排放到大氣之前移動到陰極發生如下反應:
2OH- + Cl2 → OCl- + H2O + Cl-
   因此以Cl2的形式排放到大氣中的氣體量是微量的。

針對電解産生的H2的安全對策

    通常情況下H2(g)在4%(體積濃度)以上,受到外部沖擊時有可能産生爆炸,因此通常情況下電解氣浮池
上部采用開放自然通風方式,如果電解氣浮池上部要密封時,利用排氣裝置将封閉區間内H2 濃度維持在2%
以内,就可以防止爆炸的危險。

應用案例

甯夏石化電脫鹽廢水小試試驗

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天津大港油田廢棄泥漿水小試試驗

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新疆克拉瑪依氣田廢水小試試驗

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