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摘要：电絮凝法是一种废水清洁处理法。本文介绍了电絮凝处理废水的基本原理，综述了电絮凝法在废水处理中的应用。
关键词：电絮凝；废水处理；应用
Application of Electrocoagulation for Wastewater Treatment
ZHANG Xuan1, LIU Jia2
(1 Lushan College of Guangxi University of Technology, Guangxi Liuzhou 545616;2 Lanzhou Renheng Group, Gansu Lanzhou 730030, China)
Abstract: Electrocoagulation(EC) was a kind of wastewater treatment-cleaning technology. The fundamental principle of electrocoagulation and the application for wastewater treatment of eIectrocoagulation were reviewed.
Key words: electrocoagulation; wastewater treatment; application
絮凝法是废水处理过程中最重要的物化处理方法之一，可以通过化学和电学两种途径完成。其中化学方法通常称为化学混凝，电学方法则称为电絮凝。电絮凝的应用己有较长的历史，早在1887年，电絮凝工艺就己经用于废水处理；1963年，美国人用电化学凝聚法处理市政污水。迄今为止，电化学凝聚技术经过半个世纪的研究，己发展成为有较高评价废水处理新工艺。
1 电絮凝的理论基础
电絮凝技术是对化学絮凝技术的改进，通过对该技术的研究普遍认为，该过程机理是十分复杂的。目前公认的电絮凝处理过程是[1]：①在电解质溶液中，可溶性电极被电解氧化生成金属离子；②电解质溶液中，金属离子及其水解产物通过多种方式使污染物聚集；③絮状物在包裹或架桥聚集污染物后，也可依附到另一电极产生的气泡上浮起或生成沉淀沉降而除去。多种金属（如铁、铜、锌、铝）及其合金可作为可溶性电极，均具有去除废水中污染物的作用。
2 电絮凝用于废水处理
近年来，国内外电絮凝正逐步应用于印染、造纸、化工、制药等多种工业废水的处理，它可以有效去除工业废水中的有机物、重金属、色度等。
2.1 处理印染废水
电絮凝处理印染废水早已有应用，这方面的报道很多。其中，宋卫锋[2]等利用电絮凝与生物滤床处理印染废水，电絮凝出水进入生物滤床进行生物处理，研究结果表明：在电流密度为3.64 A/m2，停留时间为28min的条件下，CODcr的去除率达72.54%，NH3-N的去除率为39.32%，TP去除率为80.45%，电耗为1.38KW·h。再经生物处理后各项指标的去除率为：CODcr80.9%，NH3-N82.4%，TP89.5%，色度90%。达国家印染排放标准的二级标准(COD<180mg/L，NH3-N<25mg/L)。
I.A. Sengil[3]等利用电絮凝法处理含活性黑5号染料（Reactive Black 5）废水，电极间距为2.5cm，电流密度为4.6A/cm2，加入氯化钠的量为3g/L，反应时间为5min，591nm紫外处色度去除率98.8%，去除每千克染料电耗为4.96 KW·h。
2.2 处理含油废水
炼油厂含油废水含有较多的表面活性物质，乳化程度和化学耗氧量高，用通常的隔油，气浮工艺处理效果不太理想。邓皓，王蓉沙[4]等用电絮凝浮选装置对这类废水进行处理得到较好的结果。不仅降低了处理费用，排水的残油量和悬浮物含量较低，可达到生化处理和工业废水排放标准。
王丽敏[5]等利用电絮凝法处理含32号机油废水，较佳的电极组合为铝-石墨电极，电解电压为10V，反应时间为25min，氯化钠加入量为3g/L，COD去除率达98.2%，COD浓度为83.4mg/L。
2.3 处理造纸废水
幸福堂[6]等采用电絮凝法处理造纸中段废水，研究表明，当电流密度为4.3 mA/cm2时，反应45min可使废水的COD从1264mg/L降到112mg/L，去除率达91.7%。与药剂絮凝法相比，电凝聚法处理造纸废水具有效果好，易于操作和实现自动化等优点。
庄云龙[7]等利用电絮凝法处理废纸脱墨废水，主要含木质素与纤维素，电极材料为铝，电流密度为1.7A/dm3，极板间距为10mm，电解时间为20min，氯化钠加入量为3g/L，废水的COD去除率达60%，浊度去除率達95%。
陈希慧[8]等采用电絮凝法处理凤凰纸业废水，阳阴极分别为铁板与不锈钠板，电极间距为1cm，电流密度为100A/m2，COD与色度的去除率分别为76.6%与82.0%，吨水能耗为1KW·h/m3。
2.4 处理TNT酸性废水
电絮凝法处理TNT酸性废水，不但能去除COD，还能将水中大部分用普通生物法难以处理的硝基苯类物质除去，是一种高效、廉价的处理方法。龙炳清[9]等采用电絮凝法在滞留时间3min，pH为8~9，电流密度105A/m2的最优条件下，可将废水中硝基苯类的浓度从82.0mg/L降到0.6mg/L，COD从394.0mg/L降到98.0mg/L，硝基苯类和COD的去除率分别达到99.27%和74.47%。研究表明此法的运行成本比传统的活性炭吸附法低得多。
2.5 处理含金属离子废水
刘峥[10]等利用钛-铁双阳极电絮凝法处理电镀废水中的六价铬，电流密度为1.5A/dm2，电解时间为1.5h，氯化钠的加入量为1.0g/L，初始pH值为9，六价铬的去除率为96.6%。
I.Heidmann[11]等以电絮凝法处理含六价铬的废水，在1A条件下六价铬的去除率为每秒每安去除0.012μmol，在低电流条件下，六价铬的去除不受初始浓度影响，仅与反应时间与电流有关，在0.07A条件下，六价铬的去除率为每秒每安去除1.4μmol。
M.Kobya[12]等利用电絮凝法处理汽车组装厂废液，采用铁电极，电流密度为60A/m2，pH为3.0，反应时间为15min，锌的去除率可达97.8%。
2.6 处理食品废水
P.Drogui[13]等以电絮凝法处理食品加工废水，包括肉类加工，谷类加工，饮料，屠宰废水，电极由八个平行的低碳钢与铝板组成，电极间距为1.5cm，采用单极电级和双极电极形式，处理各废水运行费用为吨水0.95～4.93美元。单极电极处理各食品废水COD去除率为：饮料废水以铁作阳极时的去除率为40.2%，谷类加工废水以铁作阳极时的去除率为23.3%，肉类加工废水以铝作阳极时去除率为33.5%，屠宰废水以铝作阳极时去除率为86.3%。反应时间均为90min，输入电压分别为10.5V，26.4V，1.2V，6.4V，吨水电耗分别为18.5KW·h，46.6KW·h，2.03KW·h，11.3KW·h。双极电极与单极电极处理屠宰废水COD处理率达85%时的电流密度分别为19×10-3A/cm2, 5.0×10-3A/cm2，双极电极具有设备简单，维护方便，内部极板无连接的优点，且就处理屠宰废水而言双极电极采用的低碳钢材料比单极电极采用的铝材料便宜，具体采用哪一种形式需从能耗、操作与维护费用两方面考虑。
用于加工食品的饮用水中氟化物，腐植酸，砷化合物等物质对人体产生危害。M.Behbahani等[14]采用铝做电极材料，当原水pH为7.0，氟化物初始浓度为25mg/L，电流密度调节至16.7A/cm2，氟化物在反应25min后去除率达到94.5%。
2.7 处理垃圾渗滤液
F.Ilhan[15]等采用电絮凝法处理垃圾渗滤液废水，渗滤液取自Odayeri Landfill，每天处理垃圾8000吨，平均COD与TKN-N浓度分别为12860mg/L，2580mg/L。电极材料为与铝或铁，电极间距为6.5cm。初始pH值为6.2，电流密度为200A/m2，反应时间为30min时，铝电极与铁电极对COD的去除率分别为52%与42%，氨氮的去除率分别为14%与11%。当电流密度为348A/m2时，吨水电耗为12.5KW·h，去除每千克COD电耗为0.46KW·h，随着电流密度的增加，去除每千克COD电耗越低。
3 结论
电絮凝法可以有效地应用于澄清、脱色、脱水、杀菌、除氟、去污染的过程中，能有效地去除硅、铁、锰的化合物，重金属离子，有机物质，放射性物质和其他污染物。电絮凝法具有独特的优势使得它在废水处理技术中显示了其特点，被称为清洁处理法，在绿色工艺方面极具潜力。用电絮凝法处理废水，具有操作管理方便、设备简单、投资省和处理费用低等优点，己被广泛应用于工业废水的处理中，是一种前景比较广阔的废水处理工艺。
参考文献
[1] Chen WJ, Chen TN, Cheng YC.Polyelectrolyte conditioning for iron-hydroxide-containing sludge produced from electro-flocculation of fermentation wastewater.Journal of Environ Science Health A Tox Hazard Substance Environ Engineer,2002,Aug.37(7):1277-1293.
[2] 宋卫锋,朱又春,林美强.电絮凝—生物滤床处理印染废水的试验研究.江苏环境科技, 2003, 16(1):1-4.
[3] I.A. Sengil, M. Ozacar.The decolorization of C . I . Reactive Black 5 in aqueous solution by electro-coagulation using sacrificial iron electrodes.Hazard. Mater. (2008),doi:10.1016/j.jhazmat. 2008.04.100.
[4] 邓皓,王蓉沙.电絮凝浮选法处理含油废水实验.江汉石油学院学报,1994,16(1):62-65.
[5] 王麗敏,李秋荣,石晴.电絮凝法处理含油废水的研究.化工科技,2005,13(3):30-33.
[6] 幸福堂,刘成焱,刘红.电凝聚法处理造纸中段废水的研究.工业水处理, 2005,25(4):40-43.
[7] 庄云龙,孙金勇.电絮凝法用于处理废纸脱墨废水.纸和造纸,2004(S1):67-69.
[8] 陈希慧,王志江,黄初升等.电絮凝法处理纸业废水的研究.广西师范学院学报,2002, 19(4):1-4.
[9] 龙炳清,曹植菁,杨代军.电絮凝处理TNT酸性废水的研究.四川师范大学学报(自然科学版),2003,26(4):404-406.
[10] 刘峥,韩国成,王永燎.钛—铁双阳极电絮凝法去除电镀废水中的铬(Ⅵ).工业水处理, 2007,27(10):51-54.
[11] I. Heidmann, W. Calmano.Removal of Cr(Ⅵ) from model wastewaters by electrocoagulation with Fe electrodes.Separation and Purification Technology 61(2008):15-21.
[12] M. Kobya, E. Demirbas, A. Dedeli, et al.Treatment of rinse water from zinc phosphate coating by batch and continuous electro-coagulation processes.Journal of Hazardous Materials. 173,(2010),326-334.
[13] P. Drogui, M. Asselin, S. K. Brar, et al.Electrochemical removal of pollutants from agro-industry wastewaters.Separation and Purification Technology 61(2008)301-310.
[14] M. Behbahani, M. R. Alavi Moghaddam, M. Arami.Techno-eco-nomical evaluation of fluoride removal by electro-coagulation process: Optimization through response surface methodology. Desalination, 2011,271(1-3):209-218.
[15] F. Ilhan, et al.Treatment of leachate by electrocoagulation using aluminum and iron electrodes.Journal of Hazardous Materials.154,(2008),381-389.
作者简介：张璇(1983.12～)，女，广西柳州人，硕士研究生，研究方向为水污染控制。
关键词：电絮凝；废水处理；应用
Application of Electrocoagulation for Wastewater Treatment
ZHANG Xuan1, LIU Jia2
(1 Lushan College of Guangxi University of Technology, Guangxi Liuzhou 545616;2 Lanzhou Renheng Group, Gansu Lanzhou 730030, China)
Abstract: Electrocoagulation(EC) was a kind of wastewater treatment-cleaning technology. The fundamental principle of electrocoagulation and the application for wastewater treatment of eIectrocoagulation were reviewed.
Key words: electrocoagulation; wastewater treatment; application
絮凝法是废水处理过程中最重要的物化处理方法之一，可以通过化学和电学两种途径完成。其中化学方法通常称为化学混凝，电学方法则称为电絮凝。电絮凝的应用己有较长的历史，早在1887年，电絮凝工艺就己经用于废水处理；1963年，美国人用电化学凝聚法处理市政污水。迄今为止，电化学凝聚技术经过半个世纪的研究，己发展成为有较高评价废水处理新工艺。
1 电絮凝的理论基础
电絮凝技术是对化学絮凝技术的改进，通过对该技术的研究普遍认为，该过程机理是十分复杂的。目前公认的电絮凝处理过程是[1]：①在电解质溶液中，可溶性电极被电解氧化生成金属离子；②电解质溶液中，金属离子及其水解产物通过多种方式使污染物聚集；③絮状物在包裹或架桥聚集污染物后，也可依附到另一电极产生的气泡上浮起或生成沉淀沉降而除去。多种金属（如铁、铜、锌、铝）及其合金可作为可溶性电极，均具有去除废水中污染物的作用。
2 电絮凝用于废水处理
近年来，国内外电絮凝正逐步应用于印染、造纸、化工、制药等多种工业废水的处理，它可以有效去除工业废水中的有机物、重金属、色度等。
2.1 处理印染废水
电絮凝处理印染废水早已有应用，这方面的报道很多。其中，宋卫锋[2]等利用电絮凝与生物滤床处理印染废水，电絮凝出水进入生物滤床进行生物处理，研究结果表明：在电流密度为3.64 A/m2，停留时间为28min的条件下，CODcr的去除率达72.54%，NH3-N的去除率为39.32%，TP去除率为80.45%，电耗为1.38KW·h。再经生物处理后各项指标的去除率为：CODcr80.9%，NH3-N82.4%，TP89.5%，色度90%。达国家印染排放标准的二级标准(COD<180mg/L，NH3-N<25mg/L)。
I.A. Sengil[3]等利用电絮凝法处理含活性黑5号染料（Reactive Black 5）废水，电极间距为2.5cm，电流密度为4.6A/cm2，加入氯化钠的量为3g/L，反应时间为5min，591nm紫外处色度去除率98.8%，去除每千克染料电耗为4.96 KW·h。
2.2 处理含油废水
炼油厂含油废水含有较多的表面活性物质，乳化程度和化学耗氧量高，用通常的隔油，气浮工艺处理效果不太理想。邓皓，王蓉沙[4]等用电絮凝浮选装置对这类废水进行处理得到较好的结果。不仅降低了处理费用，排水的残油量和悬浮物含量较低，可达到生化处理和工业废水排放标准。
王丽敏[5]等利用电絮凝法处理含32号机油废水，较佳的电极组合为铝-石墨电极，电解电压为10V，反应时间为25min，氯化钠加入量为3g/L，COD去除率达98.2%，COD浓度为83.4mg/L。
2.3 处理造纸废水
幸福堂[6]等采用电絮凝法处理造纸中段废水，研究表明，当电流密度为4.3 mA/cm2时，反应45min可使废水的COD从1264mg/L降到112mg/L，去除率达91.7%。与药剂絮凝法相比，电凝聚法处理造纸废水具有效果好，易于操作和实现自动化等优点。
庄云龙[7]等利用电絮凝法处理废纸脱墨废水，主要含木质素与纤维素，电极材料为铝，电流密度为1.7A/dm3，极板间距为10mm，电解时间为20min，氯化钠加入量为3g/L，废水的COD去除率达60%，浊度去除率達95%。
陈希慧[8]等采用电絮凝法处理凤凰纸业废水，阳阴极分别为铁板与不锈钠板，电极间距为1cm，电流密度为100A/m2，COD与色度的去除率分别为76.6%与82.0%，吨水能耗为1KW·h/m3。
2.4 处理TNT酸性废水
电絮凝法处理TNT酸性废水，不但能去除COD，还能将水中大部分用普通生物法难以处理的硝基苯类物质除去，是一种高效、廉价的处理方法。龙炳清[9]等采用电絮凝法在滞留时间3min，pH为8~9，电流密度105A/m2的最优条件下，可将废水中硝基苯类的浓度从82.0mg/L降到0.6mg/L，COD从394.0mg/L降到98.0mg/L，硝基苯类和COD的去除率分别达到99.27%和74.47%。研究表明此法的运行成本比传统的活性炭吸附法低得多。
2.5 处理含金属离子废水
刘峥[10]等利用钛-铁双阳极电絮凝法处理电镀废水中的六价铬，电流密度为1.5A/dm2，电解时间为1.5h，氯化钠的加入量为1.0g/L，初始pH值为9，六价铬的去除率为96.6%。
I.Heidmann[11]等以电絮凝法处理含六价铬的废水，在1A条件下六价铬的去除率为每秒每安去除0.012μmol，在低电流条件下，六价铬的去除不受初始浓度影响，仅与反应时间与电流有关，在0.07A条件下，六价铬的去除率为每秒每安去除1.4μmol。
M.Kobya[12]等利用电絮凝法处理汽车组装厂废液，采用铁电极，电流密度为60A/m2，pH为3.0，反应时间为15min，锌的去除率可达97.8%。
2.6 处理食品废水
P.Drogui[13]等以电絮凝法处理食品加工废水，包括肉类加工，谷类加工，饮料，屠宰废水，电极由八个平行的低碳钢与铝板组成，电极间距为1.5cm，采用单极电级和双极电极形式，处理各废水运行费用为吨水0.95～4.93美元。单极电极处理各食品废水COD去除率为：饮料废水以铁作阳极时的去除率为40.2%，谷类加工废水以铁作阳极时的去除率为23.3%，肉类加工废水以铝作阳极时去除率为33.5%，屠宰废水以铝作阳极时去除率为86.3%。反应时间均为90min，输入电压分别为10.5V，26.4V，1.2V，6.4V，吨水电耗分别为18.5KW·h，46.6KW·h，2.03KW·h，11.3KW·h。双极电极与单极电极处理屠宰废水COD处理率达85%时的电流密度分别为19×10-3A/cm2, 5.0×10-3A/cm2，双极电极具有设备简单，维护方便，内部极板无连接的优点，且就处理屠宰废水而言双极电极采用的低碳钢材料比单极电极采用的铝材料便宜，具体采用哪一种形式需从能耗、操作与维护费用两方面考虑。
用于加工食品的饮用水中氟化物，腐植酸，砷化合物等物质对人体产生危害。M.Behbahani等[14]采用铝做电极材料，当原水pH为7.0，氟化物初始浓度为25mg/L，电流密度调节至16.7A/cm2，氟化物在反应25min后去除率达到94.5%。
2.7 处理垃圾渗滤液
F.Ilhan[15]等采用电絮凝法处理垃圾渗滤液废水，渗滤液取自Odayeri Landfill，每天处理垃圾8000吨，平均COD与TKN-N浓度分别为12860mg/L，2580mg/L。电极材料为与铝或铁，电极间距为6.5cm。初始pH值为6.2，电流密度为200A/m2，反应时间为30min时，铝电极与铁电极对COD的去除率分别为52%与42%，氨氮的去除率分别为14%与11%。当电流密度为348A/m2时，吨水电耗为12.5KW·h，去除每千克COD电耗为0.46KW·h，随着电流密度的增加，去除每千克COD电耗越低。
3 结论
电絮凝法可以有效地应用于澄清、脱色、脱水、杀菌、除氟、去污染的过程中，能有效地去除硅、铁、锰的化合物，重金属离子，有机物质，放射性物质和其他污染物。电絮凝法具有独特的优势使得它在废水处理技术中显示了其特点，被称为清洁处理法，在绿色工艺方面极具潜力。用电絮凝法处理废水，具有操作管理方便、设备简单、投资省和处理费用低等优点，己被广泛应用于工业废水的处理中，是一种前景比较广阔的废水处理工艺。
参考文献
[1] Chen WJ, Chen TN, Cheng YC.Polyelectrolyte conditioning for iron-hydroxide-containing sludge produced from electro-flocculation of fermentation wastewater.Journal of Environ Science Health A Tox Hazard Substance Environ Engineer,2002,Aug.37(7):1277-1293.
[2] 宋卫锋,朱又春,林美强.电絮凝—生物滤床处理印染废水的试验研究.江苏环境科技, 2003, 16(1):1-4.
[3] I.A. Sengil, M. Ozacar.The decolorization of C . I . Reactive Black 5 in aqueous solution by electro-coagulation using sacrificial iron electrodes.Hazard. Mater. (2008),doi:10.1016/j.jhazmat. 2008.04.100.
[4] 邓皓,王蓉沙.电絮凝浮选法处理含油废水实验.江汉石油学院学报,1994,16(1):62-65.
[5] 王麗敏,李秋荣,石晴.电絮凝法处理含油废水的研究.化工科技,2005,13(3):30-33.
[6] 幸福堂,刘成焱,刘红.电凝聚法处理造纸中段废水的研究.工业水处理, 2005,25(4):40-43.
[7] 庄云龙,孙金勇.电絮凝法用于处理废纸脱墨废水.纸和造纸,2004(S1):67-69.
[8] 陈希慧,王志江,黄初升等.电絮凝法处理纸业废水的研究.广西师范学院学报,2002, 19(4):1-4.
[9] 龙炳清,曹植菁,杨代军.电絮凝处理TNT酸性废水的研究.四川师范大学学报(自然科学版),2003,26(4):404-406.
[10] 刘峥,韩国成,王永燎.钛—铁双阳极电絮凝法去除电镀废水中的铬(Ⅵ).工业水处理, 2007,27(10):51-54.
[11] I. Heidmann, W. Calmano.Removal of Cr(Ⅵ) from model wastewaters by electrocoagulation with Fe electrodes.Separation and Purification Technology 61(2008):15-21.
[12] M. Kobya, E. Demirbas, A. Dedeli, et al.Treatment of rinse water from zinc phosphate coating by batch and continuous electro-coagulation processes.Journal of Hazardous Materials. 173,(2010),326-334.
[13] P. Drogui, M. Asselin, S. K. Brar, et al.Electrochemical removal of pollutants from agro-industry wastewaters.Separation and Purification Technology 61(2008)301-310.
[14] M. Behbahani, M. R. Alavi Moghaddam, M. Arami.Techno-eco-nomical evaluation of fluoride removal by electro-coagulation process: Optimization through response surface methodology. Desalination, 2011,271(1-3):209-218.
[15] F. Ilhan, et al.Treatment of leachate by electrocoagulation using aluminum and iron electrodes.Journal of Hazardous Materials.154,(2008),381-389.
作者简介：张璇(1983.12～)，女，广西柳州人，硕士研究生，研究方向为水污染控制。