电解除磷反应器

一.产品概述

近年来，电化学技术正在逐渐有效地应用在废水处理上，因为它具有凝聚、吸附、氧化还原、气浮等作用，可以有效地用于脱色、杀菌、除重金属离子、去除有机物以及放射性物质和其他污染物。基于此项技术，我公司联合上海交通大学、北京科技大学等多所国内高校，潜心研究、共同开发了第三代新型电解除磷反应器，该设备结构紧凑、技术成熟、节能环保、无需设置复杂的加药系统、操作简单、易于实现自动化、对于生活污水处理*。

二.基本原理与特点

  电解除磷反应器的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al、Fe等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，同时带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物。

以铁电极为例：在电解过程中，阳极释放的 Fe²⁺ 和溶液中的 Fe³⁺ 会与以磷酸根形式存在的磷发生反应生成难溶性铁盐。另外，部分 Fe²⁺ 和 Fe³⁺ 在一定的 pH范围内与溶液中的 OH^- 反应生成难溶性的铁的羟基化合物，这些含铁的羟基络合物能发生胶体絮凝，从而达到处理水质的作用。

主要反应如下：

阳极：

Fe-e^- = Fe²⁺ ； (1)

阴极：

2H⁺ +2e^- = H² ； (2)

在溶液中：

4Fe²⁺ +H₂O +O² = 4Fe³⁺ +4OH ^- ， (3)

Fe³⁺ +PO₄^3- = FePO₄↓， (4)

3Fe²⁺ +2PO₄^3- = Fe³(PO4)₂ ↓， (5)

Fe²⁺ +2OH^- = Fe(OH)₂ ↓， (6)

4Fe(OH)₂ +O₂ +2H₂O = 4Fe(OH)₃ ↓。 (7)

（1）氧化机理

电解过程中的氧化作用可以分为直接氧化，即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化；和间接氧化 ，利用溶液中的电极电势较低的阴离子，例如OH-、Cl-在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质如[O]、[OH]、Cl2等。利用这些活性物质氧化分解水中的BOD5、COD、NH3-N等。

（2）还原机理

电解过程中的还原作用也可以分为两类。一类是直接还原，即污染物直接在阴极上 得到电子而发生还原作用。另一类是间接还原，污染物中的阳离子首先在阴极得到电子，使得电解质中高价或低价金属阳离子在阴极得到电子直接被还原为低价阳离子或金属沉淀。

1. 絮凝机理

可溶性阳极如铁铝等 ，通以直流电后，阳极失去电子，形成金属阳离子Fe2+、Al3+ ，与溶液中的OH-结合生成高活性的絮凝基团，其吸附能力*，絮凝效果优于普通絮凝剂，利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中的污染物质吸附共沉而将其去除。

（4）气浮机理

电絮凝是对废水进行电解，水分子电离产生H+和OH-，在电场驱动下定向迁移，并在阴极板和阳极板表面分别析出氢气和氧气。新生成的气泡直径非常微小，氢气泡约为10～30μm，氧气泡约为20～60μm；而加压溶气气浮时产生的气泡直径为100～150μm，机械搅拌时产生的气泡直径为800～1000μm。由此可见，电解产生的气泡捕获杂质微粒的能力比后两者高，且气泡的分散度高，作为载体粘附水中的悬浮固体而上浮，这样很容易将污染物质去除。电解气浮既可以去除废水中的疏水性污染物，也可以去除废水中的亲水性污染物。

三.设备功能作用

根据理论验证与实践经验的结合，我公司研发的第三代电解除磷反应器对于生活污水处理的效果非常显著，如下：

（1）磷

生活污水常含有大量的磷,排入水体会造成藻类过度繁殖,导致水体富营养化,使水质恶化。经过大量现场实践经验验证，电解除磷反应器可以有效地将进水含磷量从2mg/L处理到0.5mg/L以下，磷去除率达到75%以上。

（2）COD

电化学技术在去除磷的同时，利用高效电解絮凝作用，生成吸附性*的高活性絮凝基团，对于非溶解性高分子有机物有较好的去除效果；同时，与电气浮和电氧化作用相结合，可以进一步提高其对于有机物的去除率，尤其是对于难于生化降解的有机物，可以通过强氧化切断化学键，提高有机物的可生化性，再结合生化处理方法可以进一步达到充分降解COD的目的，去除率一般在30%—80%。持续稳定的保证了出水一级A达标排放。
   （3）浊度、悬浮物

电化学技术因其高效的絮凝作用，对于水中的胶体颗粒和各种杂质颗粒均可实现非常好的吸附絮凝作用，使水中的微小颗粒聚合成较大絮团，形成的絮团比投加絮凝剂形成的絮团更大、更密实，从而利于沉降截留从水中分离。电絮凝技术处理出水结合沉淀、过滤技术可以使出水浊度控制在3NTU以下，若原水浊度非常高（>100NTU）,则只需简单的改变运行参数即可，达到与处理较低浊度水时同样的絮凝效果。 电化学技术对于浊度、悬浮物的去除率可达到90%以上。

（4）氨氮

电化学水处理技术是利用外加电场的作用，在特定的电化学反应器内，通过一系列化学反应、电化学过程或物理过程，达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质的目的。电化学氧化NH⁴⁺-N就是通过电极的直接氧化和间接氧化作用将NH⁴⁺-N转化成氮气的过程。

（5）细菌、病毒

电化学技术利用极板间强电场作用和反应生成的强氧化性基团的氧化作用，去除杀灭水中的细菌和病毒，其去除率可达到80%以上。

四.核心部件与技术

（1）节能型电化学电源

该电源是我公司推出的新一代智能环保型高频脉冲自动换向电源，具有*水平的高频开关电源计算机远程分布式(集中)控制系统，内置PLC与计算机连接，通信组网，具有远程计算机Windows人机界面控制或触摸屏人机控制界面具有操作直观方便容易、高品质直流脉冲输出、可靠性强、效率高、可实现极板的自动换向、电耗仅为装机功率的三分之一等显著优点。

（2）新型金属复合材料

电解板采用新型金属复合材料，该材料含有电化学活性物质和添加剂，电化学活性物质是铁的氧化物或氢氧化物，该电极复合材料具有良好的热稳定性能以及良好的电化学性能，反应活性强，不易损耗，且更换费用低。

（3）新型极板防钝化、板结系统

利用电化学技术处理污水的过程中，会产生大量阳极泥使电极板钝化、板结，导电性减弱，从而影响了污水处理效果。我公司研发的第三代电解除磷反应器有效的克服了此项问题，延长了电极板的使用寿命，增强了设备的处理效果。

（4）*的模块化电解槽

我公司研发的新型电解除磷反应器，极板采用*的双极式排列组合方式，电流电压分布均匀，电解效果好，并配有绝缘防短路装置，安全可靠；电解槽呈模块化、标准化、集成化，安装、更换维修方便。

五.应用情况

新型电解除磷反应器既可以做成设备独立使用，又可以与A/O一体化设备结合使用，将反应器各个模块内置在A/O一体化设备内部，成为其一部分，根据一体化设备内部空间，处理量以及处理要求，订制合适尺寸的模块结构。

六.设备技术特点

· 投资费用低

· 运行费用低

· 维护维修费用低

· 无需添加任何化学药剂

· 占地面积小

· 操作简单，自动化程度高

· 设备处理时间短、处理效率高

· 设备处理产生污泥量少、污泥密实度高

七.设备运行成本

能耗：根据生活污水水质特点，处理1吨水耗电量为0.5——1.0KWh。

电极板损耗：根据生活污水水质特点，极板更换周期为1.5年，极板消耗成本为0.01——0.03元/吨水。

本说明仅供参考。

因设备改良，产品实物与说明有所出入，恕不另行通知，请谅解！

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