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電凝

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電凝(英語:Electrocoagulation,EC),被用於廢水、工業污水和醫療處理。電凝近年來發展迅速,因為其能夠去除其他過濾或化學處理技術很難處理的乳化油、總石油烴類物質英語Total petroleum hydrocarbon、頑固有機物、懸浮固體重金屬等污染。現有眾多廠牌的電凝設備,設備的複雜程度從簡單的基於陰陽電極之電凝技術,延伸到能對電極電位、鈍化效應、陽極消耗、細胞氧化還原電位進行調控,甚至加入超聲波紫外光、各種氣體和反應物等對頑固有機物質進行高級氧化過程英語Advanced oxidation process

醫療處理

通過極細的探針或其他傳遞方式向探針附近組織傳導無線電波。組織內分子被引導震動而導致溫度快速升高,而使組織內蛋白質凝結,有效地殺死組織。在高功率應用場景中,完全的組織脫水乾燥也是可能的。

水處理

結合最新的技術、減少用電消耗和電源設備小型化,電凝系統現在成為全球水處理廠和工業水處理經濟的解決方案。[1][需要第三方來源]

背景

電凝的「電」指對於水施加電荷,「凝」指透過改變微粒表面的電荷,使懸浮物形成聚合。電凝是一種先進和經濟的水處理方式。它能有效地去除小於微米級的懸浮固體,打破油脂乳膠乳濁液,氧化並去除重金屬,而無需使用過濾和額外添加化學物質。[2]

已知水處理技術包括硝化生物處理去硝化處理、磷元素去除,以及一些需要額外添加化學藥劑的物理化學處理過程。常用的物理化學處理方法有過濾空氣氣提英語Air stripping離子交換化學沉澱、化學氧化活性炭吸收、超濾(UF)、逆滲透(RO)、電滲析蒸餾和氣體氣提等。

效益

  • 機械過濾只能處理污水中的兩類問題:直徑大於30微米的懸浮固體,和游離的油脂。乳化的油和油脂會導致過濾介質失去功能,並產生高額的維護費用。而電凝能夠去除任何大小的懸浮固體(包括大於30微米的有害性顆粒和重金屬,其會磨損壓力淨化裝置並導致環境和人員傷害)。
  • 化學處理方法可解決懸浮固體、油類和脂類,以及一些重金屬污染。但是可能需要最多三次聚合物調整和多次酸鹼度調整,以便下一步處置。此類技術要求額外添加化學製劑,導致成本上升、二次污染以及密集的勞動力。這類技術也額外要求壓縮空氣使得凝聚的污染物漂浮。原則上過濾技術是必要的後續處理過程。而電凝技術不需要過濾、不需要日常維護、不需要額外添加化學物質,能直接去除任意大小的懸浮固體、油類、脂類和重金屬。

優勢

  • 電凝技術只需要簡單的設備。經由充分培訓的操作員能夠應付使用中碰到的大多數問題。
  • 電凝技術能夠提供純淨、無色、無嗅、可口的飲用水。
  • 電凝所形成的泥漿,跟傳統的氧化鋁或氧化鐵泥漿相比較,很容易被處置並且能夠輕易脫水。因為主要的金屬氧化物或氫氧化物沒有剩餘的電荷。
  • 電凝產生的絮凝產物跟化學絮凝產物相比一般更大,含更少束縛水、除此之外,在抗酸性、穩定性上類似,也能很快地被過濾去除。[3]
  • 跟化學處理,尤其是跟產生氫氧化物的化學處理方法相比,電凝過程中排放物含有更少的總溶解固體(TDS)。如果這些水需要被再次使用,很低的TDS水平會減低水質恢復成本。
  • 電凝過程能夠去除最小的膠體顆粒,因為電場中和了任何剩餘的電荷,使得絮凝易於發生。[4]
  • 電凝過程總體上避免了化學製劑的濫用從而沒有了中和額外化學製劑的步驟,以及添加高濃度化學製劑可能導致的二次污染。
  • 電解所產生的氣泡通常會攜帶污染物質到溶液上層,這非常容易濃縮、收集和使用機械打撈裝置去除。
  • 電凝單元中的電解過程由電控制,沒有機械部件,因此維護成本極低。
  • 在進入水中添加次氯酸鈉有助於降低生化需氧量(BOD)和化學需氧量(COD)。如果廢水含有高水平的有機化合物或溶解銨根(NH4+),則不應加入次氯酸鈉,以免產生三鹵甲烷(THMs)或其它有機氯化合物。次氯酸鈉可使用電氯化器產生。[5]
  • 由於電凝能夠優異地去除懸浮顆粒,以及電凝操作的簡單易行,美國海軍研究所進行的一項測試表明,電凝技術最為理想的使用場景為作為「超濾/逆滲透」和「微濾/逆滲透」多層膜處理系統的預處理設備。電凝技術為低壓膜提供了保護。電凝在去除膜孔污垢方面也效果顯著(譬如二氧化矽、鹼土金屬氫氧化物和過渡的金屬群),這些是單一化學製劑無法去除的。

參見

參考文獻

  1. ^ OilTrap Environmental Products, Tumwater, WA. "Wash Water Treatment System." 互聯網檔案館存檔,存檔日期2011-12-27. Accessed 2012-12-05.
  2. ^ Noling, Calvin (2004-07-01). "New Electrocoagulation System Addresses Challenges of Industrial Storm, Wash Water."頁面存檔備份,存於互聯網檔案館WaterWorld. PennWell Corporation.
  3. ^ Al-Shannag, Mohammad; Bani-Melhem, Khalid; Al-Anber, Zaid; Al-Qodah, Zakaria. Enhancement of COD-Nutrients Removals and Filterability of Secondary Clarifier Municipal Wastewater Influent Using Electrocoagulation Technique. Separation Science and Technology. January 2013, 48 (4): 673–680. doi:10.1080/01496395.2012.707729. 
  4. ^ Al-Shannag, Mohammad; Bani-Melhem, Khalid; Al-Anber, Zaid; Al-Qodah, Zakaria. Enhancement of COD-Nutrients Removals and Filterability of Secondary Clarifier Municipal Wastewater Influent Using Electrocoagulation Technique. Separation Science and Technology: 673–680. doi:10.1080/01496395.2012.707729. 
  5. ^ United States Bureau of Reclamation. Yuma, AZ. "Research Facilities and Test Equipment - Chemistry Research Units."頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) Updated 2012-07-27.