专利技术

电解气浮技术

 电解技术概要

    电解气浮工艺中的电解装置采用不溶性电极,阳极为钛板镀铱,阴极为SUS 316,废水在直流电场作用下,水被电解,在阳极析出O2和Cl2 ,在阴极析出H2。电解产生的气泡粒径非常小,而且密度也小(见表1),因此电解气泡截获杂质微粒的能力比溶气气浮、机械叶轮气浮要高,同时浮载能力也高。

类别

气泡粒径/μm

气泡平均密度/ g·L-1

电解气浮

 氢气泡: 10

        氧气泡:  10~15

 0. 5

溶气气浮

100~150

 1. 2

机械叶轮气浮

800~1000

 1. 2

    利用电解气浮法进行废水处理时,主要侧重于去除废水中的悬浮物和油状物。实际上在进行电解气浮时,由于发生一系列电极反应,阳极还具有降低BOD和COD、脱色、除臭、消毒的功能,阴极还具有沉积重金属离子的能力。

        电解反应式:

QQ截图a.png

QQ截图b.png

工艺流程简图

特点

(1) 用电化学方法产生非常微小的气泡,气浮效率高。
(2) 操作方便,可自动控制。

(3) 气泡细小,表面负荷大,除油和除微小悬浮物的效率高。
     电解气浮的气泡直径一般为10μm左右,而常规压力溶气气浮的气泡直径一般在100~150μm。
     比表面与气泡的半径成反比,故电解气浮的比表面比压力溶气气浮大2.5~10倍,所以浮选效率高,对
     应的除油和对微小悬浮物的效率较高。
(4) 缩短混凝剂的混合反应时间。
     浮选剂通常使用聚合氯化铝,按混凝动力学,混合时间为1~2分钟,反应时间为15~20分钟,而电解气
     浮工艺试验表明,由于微气泡的搅动作用,通常在5分钟即可完成絮体的聚结长大并被气泡所捕集,水力
     停留时间较短,因此在同样的水力停留时间下气浮工艺较其他工艺可获得更高的除油和除悬浮物的效率。

(5) 浮渣的含水率低,产生量少。
(6) 无动力设备,节约了动力消耗,维修方便,给实际工程应用提供了较好的可操作性。
(7) 电解过程中产生的氢气、氧气等产生量非常少,远远达不到爆炸极限浓度,而且安装在室外,因此
     非常安全。

安全性探讨:

    由于纯水中不存在电解质,因此是没有导电性能的溶液。水中存在电解质时,通电后引起电解质和溶剂的
电化学反应并生成气体。通常情况下电解时产生的主要气体为H2 和O2,因此计算电解气浮时产生的H2和O2的量。
1. 水的电解
   2H2O → 2H2(g)+O2(g)
2. 根据法拉第定律
   电解1mole物质需要96500C(A*S),即通入2×96500C的电荷,产生2mole的H2(g)和1mole的 O2(g)。
3. 对30m3/h电脱盐水进行电解气浮时产生的气体量的计算
   - 电解气浮池停留时间为15分钟→气浮池容积:30m3/h × 15min/60min = 7.5m3
   - 电解气浮池电量浓度为0.25A/l → 气浮池通入电流量 7.5m3 × 0.25A/l × 1000 = 1875A
   - 电解气浮运行一小时需要的电荷    1875A × 3600sec/hr = 6750000C
   - 电解气浮池运行一小时产生的气体量

图片1.png

标准状态下1mole气体的容积为22.4l
运行一小时产生的  H2(g): 70mole × 22.4L/mole = 1568L/hr
                  O2(g): 35mole × 22.4L/mole = 784L/hr
参考资料:
电解Nacl为1000mg/l的溶液时产生的气体量经验值(日本资料)如下:
H2(g) 产生量: 0.371L/hr
O2(g) 产生量: 0.185L/hr
Cl2 产生量的计算
氯的电解过程如下:
阳极(Anode): 2Cl- → Cl2(dissolved) + 2e-
阴极(Cathode): 2H2O + 2e- → 2OH- + H2
电极间(Between the electrodes):Cl2+H2O →HOCl+Cl-+H+
HOCl → OCl- + H+
阴极产生的氢氧离子移动到阳极,阳极产生的氯在排放到大气之前移动到阴极发生如下反应:
2OH- + Cl2 → OCl- + H2O + Cl-
   因此以Cl2的形式排放到大气中的气体量是微量的。

针对电解产生的H2的安全对策

    通常情况下H2(g)在4%(体积浓度)以上,受到外部冲击时有可能产生爆炸,因此通常情况下电解气浮池
上部采用开放自然通风方式,如果电解气浮池上部要密封时,利用排气装置将封闭区间内H2 浓度维持在2%
以内,就可以防止爆炸的危险。

应用案例

宁夏石化电脱盐废水小试试验

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