流量對(duì)電絮凝連續(xù)處理微污染水的影響

焦躍騰，顧正華，辜樵亞，盛嬌櫻，高 柱

(1.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江 杭州 310058;2.南通大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，江蘇 南通 226019)

自從E.Hermite1887年首次提出使用電極處理廢水的理論以來(lái)，該方法雖然具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、與其他相關(guān)工藝配合度高、環(huán)保無(wú)污染和技術(shù)適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但是電極易鈍化和高能耗限制了電絮凝技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展[1]。近年來(lái)隨著電力工業(yè)的發(fā)展和電化學(xué)研究的不斷深入，電絮凝技術(shù)在水處理應(yīng)用中的重要作用得到了世界各國(guó)的廣泛重視。電絮凝法又稱作電化學(xué)絮凝法[2]，即利用可溶性電極(一般為鐵電極或者鋁電極)作為陽(yáng)極，在電流的作用下溶解于污水中，產(chǎn)生金屬離子的氫氧化物沉淀，用其凝聚性聚集水中的膠體物質(zhì)與污染物，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的[3]。目前電絮凝廢水處理已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)廢水、重金屬?gòu)U水和生活污水的處理中。代冬梅、詹軍翔、Bilinska 和Aygun等[4-7]均采用不同的電極材料與反應(yīng)條件處理紡織廢水，取得了較好的結(jié)果；周好磊等[8]用低電流電絮凝法去除廢水中重金屬離子，當(dāng)電流密度為0.42 A/dm2，電解時(shí)間為10 min，極板間距為14 mm，廢水導(dǎo)電率為1.0 mS/cm，pH=8.5時(shí)，Cu2+、Zn2+和Pb2+的去除率分別高達(dá)99.8%、98.6%和 99.7%；Moayedi等[9]研究了不同化學(xué)添加劑對(duì)電絮凝的影響，中性水環(huán)境和添加Al2(SO4)3、Al(OH)3、CaCl2、CaO、Na2SiO3時(shí)，腐殖質(zhì)的去除率分別為91.8%、98.0%、93.5%、85.3%、95.4%和94.0%；張建新、Bazrafshan、Krystynik等[10-12]研究了電絮凝在處理工業(yè)廢水中六價(jià)鉻的應(yīng)用，其中Krystynik等[12]的研究結(jié)果表明六價(jià)鉻總?cè)コ蚀笥?5%，其他金屬的含量也顯著降低，整個(gè)過(guò)程的能耗為0.24 kW·h/m3。Rodrigo、龍奎、馬馬度等[13-15]利用電絮凝法去除生活污水中的磷、氮等物質(zhì)，表明電絮凝能得到較高的化學(xué)需氧量去除率。由此可見(jiàn)，電絮凝技術(shù)具有高效、低成本和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但是現(xiàn)今將電絮凝應(yīng)用于微污染水處理的研究較少，未能形成技術(shù)示范和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

電絮凝處理技術(shù)主要有分批處理和連續(xù)處理2個(gè)技術(shù)手段。較之分批處理，連續(xù)處理的效率更高、無(wú)需人為值守并且處理成本相對(duì)較低，但處理效果稍差。因此針對(duì)污染不太嚴(yán)重的水體，連續(xù)處理可以更好地提高效率、節(jié)約成本。電絮凝作為一種電化學(xué)方法，處理效果受電流密度、電極材料與形狀、極板間距、電極布置形式、流量、電導(dǎo)率、pH和溫度等條件的影響，過(guò)去已經(jīng)對(duì)極板間距影響污染物去除效果進(jìn)行了研究[16]，本文通過(guò)多組次電絮凝連續(xù)處理微污染水的試驗(yàn)，分析流量對(duì)于電絮凝連續(xù)處理的影響，選取色度、濁度、懸浮固體、pH、電導(dǎo)率、總磷、化學(xué)需氧量和鋁作為水質(zhì)指標(biāo)，確定電絮凝連續(xù)處理微污染水的合適流量條件，討論電絮凝技術(shù)連續(xù)處理微污染水的可行性。

1 材料與方法

1.1 電絮凝反應(yīng)設(shè)備

電絮凝連續(xù)試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1，連續(xù)試驗(yàn)較之分批試驗(yàn)，其主要區(qū)別在于是否持續(xù)有穩(wěn)定的流量進(jìn)出反應(yīng)箱。除反應(yīng)箱、鋁材料電極板、磁力攪拌器和直流電源外，連續(xù)試驗(yàn)裝置主要增加供水箱和潛水泵2個(gè)裝置。潛水泵主要作用是將水樣抽取到供水箱中。供水箱設(shè)有較高的溢流口和較低的出水口，在使用時(shí)將潛水泵流量開(kāi)到最大，保證出水口出水時(shí)，供水箱內(nèi)的液面處于溢流口的位置，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定裝置內(nèi)水壓、提供恒定流量的功能。供水箱箱內(nèi)部長(zhǎng)寬高尺寸與反應(yīng)箱一致，分別為15、15、20 cm。與供水箱相比，反應(yīng)箱的進(jìn)水口和出水口高度一致。此外，在供水箱出水口，反應(yīng)箱的入水口和出水口位置均有可調(diào)節(jié)流量的閥門，便于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)箱的流量控制。

在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，首先關(guān)閉供水箱出水口的閥門，將潛水泵沉入集水箱并接通電源，升高供水箱的水位到溢流口；待溢流口有水流回流到集水箱后，緩慢打開(kāi)供水箱出水閥門和反應(yīng)箱進(jìn)水閥門，此時(shí)反應(yīng)箱的出水閥門應(yīng)關(guān)閉，使反應(yīng)箱內(nèi)水位上升到指定位置；打開(kāi)磁力攪拌器開(kāi)關(guān)，調(diào)整磁力攪拌器的攪拌強(qiáng)度；將電極板用去離子水清洗干凈，用濾紙擦拭以清除電極板表面的氧化膜，用支架將電極板固定，并將固定電極板的支架放在反應(yīng)箱正中；同時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng)箱的進(jìn)水口和出水口2個(gè)閥門，控制反應(yīng)箱內(nèi)的液面在規(guī)定位置的同時(shí)使出水口的流量達(dá)到指定要求；連接導(dǎo)線，接通電源，按試驗(yàn)方案調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電流，電流調(diào)整到所需值后連接到電極板上；最后，記下裝置運(yùn)行初始時(shí)刻，按照試驗(yàn)所需反應(yīng)時(shí)間運(yùn)行裝置，達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后，打開(kāi)反應(yīng)槽側(cè)面的出水口用收集瓶收集反應(yīng)后的出水。

1.2 試驗(yàn)組次與水樣分析

本研究中流量選擇1.5、2.0、2.5、3.0 mL/s 4個(gè)值，極板間距為1.5 cm，電流選擇0.5 A，極板浸入水中的面積為13 cm×13 cm=169 cm2，相應(yīng)的電流密度為14.7 A/m2。為了研究流量對(duì)各種污染物去除效果的影響規(guī)律，設(shè)計(jì)具體試驗(yàn)組次見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)組次設(shè)計(jì)

參考電絮凝分批處理試驗(yàn)成果[16]，本次試驗(yàn)選擇pH、電導(dǎo)率EC(Electric Conductivity)、懸浮物SS(Suspended Solids)、色度、濁度、化學(xué)需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)、總磷TP(Total Phosphorus)和鋁(Al)這8項(xiàng)具有代表性的指標(biāo)進(jìn)行水樣分析研究。

1.3 原水采樣

原水采樣點(diǎn)為浙江省杭州市浙江大學(xué)紫金港校區(qū)啟真湖內(nèi)[16]，采樣時(shí)間為2016年11月30日到12月9日，每日上午九時(shí)左右，取湖面部分的水樣，貯存于30 L的聚乙烯水桶中，并確保在取樣當(dāng)日使用，具體見(jiàn)表2。

表2 水樣原始水質(zhì)檢測(cè)情況

2 結(jié)果

2.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

圖2a為連續(xù)試驗(yàn)開(kāi)始前原始水樣的表觀情況，可見(jiàn)原水較為清澈透明，但整體呈現(xiàn)淡黃色，這是由于水中含有細(xì)微泥土顆粒和塵埃造成的。電絮凝連續(xù)試驗(yàn)開(kāi)始后，與分批試驗(yàn)類似，剛開(kāi)始反應(yīng)溫和，僅能見(jiàn)到陰極板產(chǎn)生微小的氣泡，這些氣泡慢慢聚集并脫離極板浮至水面，同時(shí)由陽(yáng)極產(chǎn)生的絮狀物逐漸增加，這些絮狀物與溶液中的灰塵、泥土顆粒和小氣泡結(jié)合，逐漸形成氣浮物，開(kāi)始在水面堆積。在反應(yīng)20～100 min時(shí)段里(圖2b—2f)，由于連續(xù)試驗(yàn)持續(xù)不斷地有處理后溶液的流出和原始水樣的流入，因此在水樣整體的表觀上差異較小，未見(jiàn)明顯的區(qū)別。

連續(xù)反應(yīng)進(jìn)行到100 min后(圖2g—2j)，電絮凝現(xiàn)象較為激烈，液面上有大量的氣浮物堆積，同時(shí)溶液中可見(jiàn)陽(yáng)極板絮狀物的生成與其在水樣中的流動(dòng)，在磁力攪拌器的作用下，絮凝物與沉淀隨水體的流動(dòng)而運(yùn)移，使水樣整體的濁度有所增加。在這一反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，前期反應(yīng)效率較低的試驗(yàn)組此時(shí)能逐漸觀察到水體表觀色度的降低和濁度的減小，對(duì)于反應(yīng)開(kāi)始后100 min內(nèi)處理效率高的試驗(yàn)組，反應(yīng)100 min后水樣濁度反而可能有所提高，并且在反應(yīng)的中后期，水質(zhì)表觀狀況逐漸趨于平穩(wěn)。

a)原水

2.2 不同流量影響下的處理效果分析

4組試驗(yàn)工況下8項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的處理效果見(jiàn)圖3。圖3a顯示了流量影響下電絮凝連續(xù)試驗(yàn)對(duì)色度的處理效果，從圖中不難看出，流量對(duì)色度去除效果有很大影響，流量為2 mL/s的試驗(yàn)組次顯示出最好的色度去除效果和最高的去除效率，其余流量條件下色度去除率(Removal Rate,RR)較低。當(dāng)流量為1.5 mL/s時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始后100 min內(nèi)色度去除率上升速度較快，經(jīng)過(guò)100 min的反應(yīng)后，該組色度去除率達(dá)到22.01%，在4組試驗(yàn)中去除效率較高，之后反應(yīng)中色度去除率逐漸下降且最終趨于平穩(wěn)，在180 min的連續(xù)反應(yīng)后色度去除率為15.09%，最終去除率在4組不同流量的試驗(yàn)中處于較低水平；在流量為2 mL/s的試驗(yàn)組次中，色度去除率在100 min內(nèi)逐步上升，在100 min的反應(yīng)后去除率為47.76%，因此在4組試驗(yàn)中顯示出最佳去除效率，此后100～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，色度去除率出現(xiàn)波動(dòng)且略有上升，最終趨于平穩(wěn)，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后最終去除率達(dá)到48.88%，與其余3組試驗(yàn)結(jié)果相比去除效果最優(yōu)；當(dāng)流量為2.5 mL/s時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始后80 min內(nèi)色度去除率逐漸上升，經(jīng)過(guò)80 min的反應(yīng)后色度去除率達(dá)到19.67%，在4組試驗(yàn)中去除效率較高，之后反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除率出現(xiàn)波動(dòng)且略有下降，在80～140 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)該組色度去除率不及流量為1.5 mL/s的試驗(yàn)組次，但在140～180 min的反應(yīng)時(shí)間中，去除率再次超過(guò)1.5 mL/s的組次并且最終逐漸趨于穩(wěn)定，在180 min的連續(xù)處理后，色度去除率為16.39%，這一去除效果在4組試驗(yàn)中表現(xiàn)較好；在3.0 mL/s的流量條件下，色度去除率和去除效率與其余3組試驗(yàn)相比效果最差，反應(yīng)開(kāi)始后的60 min內(nèi)色度去除率逐漸上升，在60 min的反應(yīng)后去除率為11.02%，60～120 min的反應(yīng)時(shí)段中色度去除率有所下降，120 min反應(yīng)后去除率為4.90%，之后反應(yīng)中色度去除率出現(xiàn)波動(dòng)但趨于平穩(wěn)，經(jīng)過(guò)180 min的連續(xù)處理后最終去除率為6.53%，比其余3組試驗(yàn)最終去除率低。

a)色度

電絮凝連續(xù)反應(yīng)中濁度去除效果隨流量變化情況見(jiàn)圖3b。由圖可知，在2.0 mL/s的流量條件下，電絮凝連續(xù)處理顯示出最大的濁度去除率和最高的去除效率，其余流量情況中濁度去除效果較差且效率較低。當(dāng)流量為1.5 mL/s時(shí)，連續(xù)試驗(yàn)開(kāi)始后60 min內(nèi)濁度去除率有所提高，在60 min反應(yīng)后濁度去除率為17.65%，這一去除效率在4組試驗(yàn)中屬于較低水平，之后反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除率出現(xiàn)波動(dòng)且略有下降，最終趨于平穩(wěn)，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后濁度最終穩(wěn)定去除率為11.76%，與其余3組試驗(yàn)相比最終去除效果較差；在流量為2.0 mL/s的試驗(yàn)組次中，反應(yīng)開(kāi)始后60 min內(nèi)濁度去除率上升速度最快，經(jīng)過(guò)60 min的反應(yīng)后去除率為56.10%，在4組試驗(yàn)中去除效率最高，之后反應(yīng)中濁度去除率略有上升且出現(xiàn)波動(dòng)，180 min反應(yīng)結(jié)束后最終去除率為73.17%，與其余3組流量條件的試驗(yàn)相比最終去除效果最好；在2.5 mL/s的流量條件下，反應(yīng)前期60 min內(nèi)濁度去除率上升較快，經(jīng)過(guò)60 min反應(yīng)后去除率為25%，這一去除效率在4組試驗(yàn)中屬于較高水平，之后反應(yīng)時(shí)間內(nèi)濁度去除率出現(xiàn)波動(dòng)且逐漸上升，最終趨于平穩(wěn)，在180 min的反應(yīng)后最終濁度去除率為33.33%，與其余3組試驗(yàn)相比最終去除率較高；流量為3.0 mL/s時(shí)表現(xiàn)出最小的濁度去除效率和最差的去除效果，在反應(yīng)開(kāi)始后80 min內(nèi)濁度去除率有所上升，但上升速率在4組試驗(yàn)中處于最低水平，經(jīng)過(guò)80 min的連續(xù)處理后濁度去除率為9.68%，之后反應(yīng)時(shí)間內(nèi)濁度去除率出現(xiàn)波動(dòng)且略有降低，最終趨于平穩(wěn)，在180 min的處理后濁度去除率最終穩(wěn)定在3.23%，這一穩(wěn)定去除率與其余3組試驗(yàn)相比為最低。

圖3c顯示了流量影響下電絮凝連續(xù)反應(yīng)中懸浮固體的去除效果差異。從圖中可以看出，與色度、濁度去除效果類似，流量為2.0 mL/s的試驗(yàn)組次顯示出最好的SS去除率和去除效率，其余組次去除效果和效率較差。當(dāng)反應(yīng)流量為1.5 mL/s時(shí)，在整體180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)SS去除率雖有波動(dòng)但逐步提高，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后最終SS去除率為37.50%，反應(yīng)前期SS去除效率與其余3組試驗(yàn)相比最低，但最終去除效果在4組試驗(yàn)中處于較高水平；在2.0 mL/s的流量條件下，反應(yīng)前期60 min內(nèi)SS去除率上升最快，在60 min反應(yīng)后SS去除率為45.16%，在60～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)SS去除率繼續(xù)上升但上升速率減小，最終趨于平穩(wěn)，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后最終SS去除率為58.06%，整個(gè)反應(yīng)中顯示出最佳的去除率和去除效率；在流量為2.5 mL/s的試驗(yàn)組次中，反應(yīng)開(kāi)始后60 min內(nèi)SS去除率上升較快，且在4組試驗(yàn)中SS去除效率較高，60 min反應(yīng)后SS去除率為31.58%，在60～120 min的反應(yīng)中去除率保持平穩(wěn)，120 min之后反應(yīng)中SS去除率有所下降，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后SS最終去除率為26.32%，這一最終去除率與其余3組試驗(yàn)相比處于較低水平；當(dāng)流量為3.0 mL/s時(shí)反應(yīng)開(kāi)始后60 min內(nèi)SS去除率有所上升，但在4組試驗(yàn)中上升速率較慢，60 min處理后SS去除率為20%，在60～140 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除率保持平穩(wěn)且略有下降，140 min反應(yīng)后去除率為16%，在140～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，SS去除率進(jìn)一步下降，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后去除率最終為8%，這一去除率在4組試驗(yàn)中最小。

電絮凝連續(xù)處理中COD去除效率隨流量的變化情況見(jiàn)圖3d。從圖中不難看出，從整體上COD去除率波動(dòng)較為明顯，且不同流量下COD去除效果差異較大。在反應(yīng)前期80 min內(nèi)流量為1.5 mL/s的試驗(yàn)組次COD去除效率較高，但是在120 min的反應(yīng)時(shí)間后流量為2.0 mL/s的試驗(yàn)組次去除效果最好。在流量為1.5 mL/s的反應(yīng)組次中，反應(yīng)開(kāi)始后60 min內(nèi)COD去除率上升速度最快，60 min反應(yīng)后COD去除率為53.33%，因此與其他3組試驗(yàn)相比展現(xiàn)出最好的COD去除效率，在60～120 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除效率減小，120 min反應(yīng)后COD去除效率為33.33%，之后反應(yīng)時(shí)間中去除率保持穩(wěn)定，因此180 min的反應(yīng)后最終COD去除率穩(wěn)定在33.33%，這一穩(wěn)定去除率在4組試驗(yàn)中處于較高水平；當(dāng)流量為2.0 mL/s時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始后120 min內(nèi)COD去除率逐漸上升，但在4組試驗(yàn)中其去除效率最低，經(jīng)過(guò)120 min反應(yīng)后去除率為50%，之后反應(yīng)中COD去除率出現(xiàn)波動(dòng)且有所減小，在180 min反應(yīng)后穩(wěn)定去除率為35%，該組試驗(yàn)最終COD去除率與其他3組試驗(yàn)相比最大；在流量為2.5 mL/s的試驗(yàn)條件下，反應(yīng)開(kāi)始后100 min內(nèi)COD去除率逐漸增加，100 min反應(yīng)后去除率達(dá)到該組試驗(yàn)最大去除率50%，但在反應(yīng)前期其COD去除效率與其余3組試驗(yàn)相比效率較低，在100～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)COD去除率逐漸減小且最終趨于平穩(wěn)，最終180 min連續(xù)處理后COD去除率穩(wěn)定在18.75%，這一穩(wěn)定去除率在4組試驗(yàn)中處于較低水平；當(dāng)反應(yīng)流量為3.0 mL/s時(shí)，反應(yīng)前期60 min內(nèi)COD去除率上升，經(jīng)過(guò)60 min反應(yīng)后COD去除率為28.57%，這一處理效率在4組試驗(yàn)中較高，在60～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除率出現(xiàn)波動(dòng)且逐步降低，在180 min反應(yīng)后去除率為7.14%，最終去除率與其余3組試驗(yàn)相比最小，在100～180 min的反應(yīng)時(shí)段內(nèi)，該組次COD去除效果均為最差。

圖3e顯示了流量變化情況下電絮凝連續(xù)處理中總磷去除率的變化規(guī)律。從圖中不難看出，流量對(duì)于TP去除效果的影響不甚明顯，各組流量條件下TP去除率較為接近。當(dāng)流量為1.5 mL/s時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始后60 min內(nèi)TP去除率逐漸上升，60 min連續(xù)處理后TP去除率達(dá)到43.75%，反應(yīng)前期TP去除效率在4組試驗(yàn)中處于較低水平，之后反應(yīng)中去除率略有提高且最終趨于平穩(wěn)，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后最終去除率為50%，在4組試驗(yàn)中這一最終去除率較高；在流量為2.0 mL/s的條件下，反應(yīng)前期60 min內(nèi)TP上升速率較快，60 min反應(yīng)后TP去除率為48.78%，前期去除效率在4組試驗(yàn)中最高，在60～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除效率趨于平穩(wěn)，波動(dòng)較小，經(jīng)過(guò)180 min反應(yīng)后去除率為51.22%，這一最終去除率與其余3組試驗(yàn)相比較大；在2.5 mL/s的流量條件下，反應(yīng)開(kāi)始后60 min內(nèi)TP去除率上升較快，但在4組試驗(yàn)中去除效率最低，60 min反應(yīng)后TP去除率為34.55%，在60～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除率上升速度變緩且出現(xiàn)波動(dòng)，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后最終TP去除率達(dá)到49.09%，最終去除率與其他3組試驗(yàn)相比處于中等水平；當(dāng)流量為3.0 mL/s時(shí)，反應(yīng)前期60 min內(nèi)TP去除率上升較快，60 min反應(yīng)后去除率為45.61%，這一TP去除效率在4組試驗(yàn)中處于較高水平，之后反應(yīng)時(shí)間內(nèi)去除率出現(xiàn)波動(dòng)，但基本保持穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)180 min的連續(xù)處理后最終TP去除率為40.35%，這一最終去除效果與其余3組試驗(yàn)相比表現(xiàn)最差。

電絮凝連續(xù)處理中溶液鋁濃度在流量影響下的變化關(guān)系見(jiàn)圖3f。由圖可知，流量為2.0、2.5、3.0 mL/s的試驗(yàn)組次反應(yīng)中Al濃度區(qū)別不大，但是流量為1.5 mL/s的試驗(yàn)中反應(yīng)前期Al濃度較低，反應(yīng)后期趕上并超過(guò)其他3個(gè)試驗(yàn)組次。當(dāng)流量為1.5 mL/s時(shí)，反應(yīng)開(kāi)始后60 min內(nèi)Al濃度上升較快，但與其余3組相比上升速度最慢，經(jīng)過(guò)60 min電絮凝處理后溶液Al濃度為2.61 mg/L，在60～120 min反應(yīng)時(shí)間內(nèi)Al濃度保持平穩(wěn)，之后120～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)溶液Al濃度再次上升，且180 min反應(yīng)后溶液最終Al濃度超過(guò)其余3個(gè)組次，達(dá)到最終濃度的最大值4.25 mg/L。反應(yīng)流量為2.0、2.5和3.0 mL/s的試驗(yàn)組次在反應(yīng)60 min后溶液Al濃度極為接近，分別為3.54、3.58、3.52 mg/L，顯示出較快的Al濃度上升速度。在之后的反應(yīng)中Al濃度趨于平穩(wěn)，但3組試驗(yàn)略有區(qū)別：其中流量為2.0 mL/s的試驗(yàn)組次在60～100 min的反應(yīng)中Al濃度有小幅提高，在100～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)濃度持續(xù)下降，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后最終Al濃度為3.29 mg/L，這一濃度在4組試驗(yàn)中處于最低水平；2.5 mL/s的流量條件下，在60～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)Al濃度略有下降，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后最終Al濃度為3.45 mg/L，這一濃度在4組試驗(yàn)中處于較低水平；當(dāng)流量為3.0 mL/s時(shí)，在60～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)Al濃度略有上升且出現(xiàn)一定的波動(dòng)，最終趨于穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)180 min的連續(xù)處理后溶液最終Al濃度達(dá)到3.95 mg/L，這一濃度與其余3組試驗(yàn)相比處于較高水平。4組試驗(yàn)進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，流量較小時(shí)溶液反應(yīng)較為充分，絮凝物主要形成沉淀和氣浮物，因此表現(xiàn)為溶液Al濃度較低，當(dāng)流量較大時(shí)，溶液中絮凝物來(lái)不及進(jìn)行完全反應(yīng)就流出反應(yīng)裝置，因此表現(xiàn)為溶液Al濃度較大。

圖3g為電絮凝連續(xù)處理中溶液pH隨流量變化產(chǎn)生的差異。從圖中可以看出，連續(xù)反應(yīng)中流量對(duì)溶液pH變化趨勢(shì)有較大影響，不同流量的試驗(yàn)組次其溶液pH的變化趨勢(shì)各異。當(dāng)流量為1.5 mL/s時(shí)，在反應(yīng)開(kāi)始后140 min內(nèi)溶液pH逐步提高，140 min反應(yīng)后pH從7.55升至8.12，之后反應(yīng)時(shí)間內(nèi)溶液pH保持穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)180 min反應(yīng)最終溶液pH為8.13，反應(yīng)中pH變化幅度為0.58，為4組試驗(yàn)的最大變幅；流量為2.0 mL/s的試驗(yàn)組次在反應(yīng)前期80 min內(nèi)pH上升，經(jīng)過(guò)80 min的反應(yīng)溶液pH從7.63上升至8.04，80～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)溶液pH逐漸減小且最終趨于平穩(wěn)，180 min反應(yīng)后溶液pH最終穩(wěn)定在7.85，反應(yīng)始末pH變化幅度為0.22；在2.5 mL/s的流量條件下，在180 min的反應(yīng)中溶液pH略有上漲但變幅較小，且在反應(yīng)140 min后pH達(dá)到穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)180 min后溶液最終pH值為7.68，整體反應(yīng)中pH變化幅度為0.07，為4組試驗(yàn)的最小變幅；流量為3.0 mL/s的試驗(yàn)中，反應(yīng)前期60 min內(nèi)溶液pH略有降低，60 min連續(xù)處理后溶液pH從7.68下降至7.60，在60～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)溶液pH逐漸提高，經(jīng)過(guò)180 min的反應(yīng)后溶液pH上升至7.77，反應(yīng)始末溶液pH變幅為0.09。4組試驗(yàn)進(jìn)行比較可以看出，相對(duì)而言流量較小的試驗(yàn)組次反應(yīng)較為充分，因此溶液pH上升幅度大，流量較大的試驗(yàn)組次由于未處理水體的不斷流入，對(duì)反應(yīng)溶液有稀釋中和作用，因此pH變化幅度較小。

電絮凝連續(xù)處理中溶液電導(dǎo)率隨流量變化產(chǎn)生的差異見(jiàn)圖3h。從圖中可以看出流量越大的試驗(yàn)組次電導(dǎo)率變化幅度越小。在流量為1.5 mL/s的試驗(yàn)條件下，反應(yīng)前期140 min內(nèi)電導(dǎo)率持續(xù)減小，經(jīng)過(guò)140 min反應(yīng)后溶液電導(dǎo)率從347 μS/cm下降到295 μS/cm，在140～180 min的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)電導(dǎo)率略有回升，在180 min反應(yīng)后溶液最終電導(dǎo)率為301 μS/cm，反應(yīng)前后溶液電導(dǎo)率變化幅度為46 μS/cm，為4組試驗(yàn)的最大變幅；在2.0 mL/s的流量條件下，180 min反應(yīng)時(shí)間內(nèi)溶液電導(dǎo)率逐漸減小，且最終趨于平穩(wěn)，經(jīng)過(guò)180 min反應(yīng)后電導(dǎo)率從327 μS/cm下降至292 μS/cm，降幅為35 μS/cm，在4組試驗(yàn)的降幅中屬于較大幅度；流量為2.5 mL/s的試驗(yàn)中，溶液電導(dǎo)率在反應(yīng)前期60 min內(nèi)逐漸降低，經(jīng)過(guò)60 min連續(xù)處理后電導(dǎo)率從343 μS/cm下降至325 μS/cm，之后反應(yīng)時(shí)間內(nèi)溶液電導(dǎo)率基本保持穩(wěn)定，在180 min反應(yīng)后最終溶液電導(dǎo)率為325 μS/cm，反應(yīng)始末電導(dǎo)率變幅為18 μS/cm，在4組試驗(yàn)中屬于最小變幅；在3.0 mL/s的流量條件下，溶液電導(dǎo)率在反應(yīng)前期60 min內(nèi)有所下降，經(jīng)過(guò)60 min反應(yīng)后電導(dǎo)率從327 μS/cm下降至303 μS/cm，之后反應(yīng)中電導(dǎo)率略有上升但基本保持平穩(wěn)，180 min反應(yīng)后溶液最終電導(dǎo)率為306 μS/cm，反應(yīng)始末電導(dǎo)率變幅為21 μS/cm，在4組試驗(yàn)的電導(dǎo)率變幅中處于較小水平。

總體上，電絮凝反應(yīng)能夠很大程度上去除微污染水中色度、濁度、懸浮固體、化學(xué)需氧量和總磷等指標(biāo)標(biāo)識(shí)的污染物，同時(shí)提高水體的pH、降低其電導(dǎo)率，增加了反應(yīng)水體中的鋁離子濃度(這與試驗(yàn)中采用的鋁材料電極板有關(guān))；流量對(duì)電絮凝連續(xù)處理微污染水的效果具有明顯的影響，存在一個(gè)較佳流量，但規(guī)律并不顯著。

3 結(jié)論

a)在電流密度為14.79 A/m2、極板間距1.5 cm的試驗(yàn)條件下，流量分別為1.5、2.0、2.5、3.0 mL/s試驗(yàn)工況中，反應(yīng)3 h后，流量為2 mL/s的試驗(yàn)組次顯示出最好的色度、濁度、SS和COD去除效果，去除率分別達(dá)47.76%、56.10%、45.16%和35.00%；流量為1.5 mL/s的試驗(yàn)組次對(duì)pH和電導(dǎo)率的影響最大，溶液pH從7.55升至8.13，pH變化幅度為0.58，電導(dǎo)率從347 μS/cm下降到301 μS/cm，電導(dǎo)率變化幅度為46 μS/cm；各組流量條件下TP去除率較為接近。

b)電絮凝處理技術(shù)用于微污染水連續(xù)凈化是可行的，流量大小對(duì)于微污染水連續(xù)處理效果具有明顯的影響，存在一個(gè)較佳流量，但規(guī)律并不顯著。

c)電絮凝連續(xù)處理裝置簡(jiǎn)單、效率高、處理成本低廉、處理效果較好且無(wú)需人為值守，處理后出水能基本滿足日常城市生活雜用水和景觀環(huán)境用水等要求，具有較大的發(fā)展空間。未來(lái)電絮凝處理技術(shù)應(yīng)向著低能耗、提高去除效率、降低操作難度的方向發(fā)展，在耗能方面可以考慮與風(fēng)能、雨能和太陽(yáng)能等清潔能源結(jié)合，技術(shù)方面采用新型電極材料和電極結(jié)構(gòu)，聯(lián)合其他水處理工藝，進(jìn)一步降低污水處理成本，提高處理效率。此外，這一技術(shù)方法還可與現(xiàn)有雨洪管理技術(shù)體系結(jié)合[17]，實(shí)現(xiàn)雨洪資源的水質(zhì)精細(xì)化處理，在保護(hù)水生態(tài)環(huán)境的同時(shí)拓展雨洪資源的利用范圍。