電聚浮除技術應用之研析

電聚浮除法是一項改變傳統的電化學水處理技術，其原理是利用電場誘導，使粒子結合凝聚；並採犧牲電極，產生具有混凝作用的鐵或鋁離子，藉由流道設計，達到充分混合凝集 ... 電聚浮除技術應用之研析 淡江大學水資源及環境工程學系教授高思懷/台灣產業服務基金會工程師 呂冠霖 前言   　　電聚浮除法是一項改變傳統的電化學水處理技術，其原理是利用電場誘導，使粒子結合凝聚；並採犧牲電極，產生具有混凝作用的鐵或鋁離子，藉由流道設計，達到充分混合凝集成膠羽。

另外，在不外加任何物質情況下，利用電解所產生的氣泡與膠羽充分結合，造成自動浮除之效果。

本文將針對電聚浮除法之原理、應用與特色加以說明，以提供業界在選用水處理方法時參考。

  一、電聚浮除法之原理   　　電聚浮除法是融合應用電子學、流體力學、電化學等相關技術及學理的一項水處理技術。

此法乃利用電場強化電荷凝聚之特性，使污染物自凝及膠羽成長，以便去除之。

電聚浮除法可區分成五階段（如圖1所示），分別為：電場之建立、粒子偶極化、粒子聚合、膠羽的形成、膠羽浮除等。

    　　電聚浮除法與電解法相似，不同之處乃在藉由外界提供直流電壓產生電場，利用隔板的區隔及流道的設計，使流體中之粒子在密閉電場內被誘導，當雜質進入電場後，即可被偶極化。

因此，極板只是電場端點，並非實際作用點，可減少極板腐蝕現象。

  　　經電場作用後，帶電荷粒子外圍各環繞著磁場，藉流動過程使粒子之〝＋〞、〝－〞電荷互相接近，並於是粒子瞬間碰撞結合，成聚合顆粒，此稱為自凝行為。

同時，藉流道特殊設計，使流體產生劇烈擾流，以增加雜質與其他流層雜質碰撞機會，經反覆碰撞結合後，雜質粒徑便不斷成長，而得以順利凝集去除。

  　　另，由於異性電荷作用會產生放熱反應，使膠羽周圍水溫局部上升，水分子蒸發形成氣泡，附著於膠羽上。

再加上，水分子本身受到電解作用影響，陽極會產生O2(g)，陰極會產生H2(g)與OH-(aq)，會產生大量氣泡。

因此，在無須外加空氣情況下，使膠羽與氣泡結合為海綿狀複合物，加速上浮與水分離。

  二、電聚浮除法之應用   　　電聚浮除法自1994年起，便陸續針對各種不同的廢水進行研究，發現對一般難處理之廢水，或經二級處理後仍需進行高級處理再利用之廢水而言，電聚浮除法是一項可考慮之處理方法。

表1為電聚浮除法相關研究成果。

由表中可發現，電聚浮除法可處理之廢水水質種類很多，其對水中有機物質（COD值）之去除效果皆在60~70%，若後續再接活性碳吸附或逆滲透處理，則可將其處體效果提升至85%以上。

  　　由於電聚浮除法可在不添加任何物質之情況下，以最短的時間處理廢水，不僅可減少相關處理設施之使用體積，減少廠區配置空間，且可減輕高級處理設備之負荷，延長高級處理設備之使用期限。

這對有地狹人稠、用地取得不易、廢水水量日趨增加、廢水水質日趨複雜、處理成本一再增加等問題的台灣來說，可說是水處理工程上之一大福音。

    三、電聚浮除法之特色   1. 具促進膠羽粒徑之成長機制：由於電場作用及極板釋鐵產生膠羽等作用而致。

  2. 具攪拌混合機制：由於特殊導流，以及雜質本身（體積非常小）形成的定向電流也產生垂直於流動方向的側向位移而致。

  3. 具回溶作用：電聚浮除法由於在電場作用下產生作用，故僅在電場存在下才有效，若電場消失一段時間後，部分與水親和力強之雜質便會回溶到水體中而恢復原狀。

  4. 污泥量少：電聚浮除法因不需添加任何藥劑，而是靠雜質本身聚合與氣泡上浮作用來加以去除，故產生污泥量少，且氣泡亦為暫時存在。

  5. 快速反應：藉雜質快速碰撞結合，電化學反應的時間很短，根據經驗，處理時間絕不超過10分鐘。

  6. 密閉無臭：除浮除污泥需接觸大氣外，其餘設備均在密閉系統下操作，既不會有溢散臭味，亦無噪音產生。

  7. 佔地面積小且具機動性：電聚浮除設備本身已採模組化，能因地置放，彈性組合，且佔地面積小。

故在應用上，設備可置放於室內，不會影響周圍環境，對日後保養及維護也相當方便。

  8. 具滅菌效果：一般含細菌、大腸菌等之水體，經過電化學處理後都會被滅菌。

且此法因無須添加藥劑，更無藥劑殘留之困擾，故在應用上可直接取代目前消毒槽配置及消毒藥劑使用之需要。

  9. 耗電率低：電聚浮除系統為高電壓低電流之設計，一般耗電率在1~3KWH/m3左右。

在應用上，可藉電場改變及電化學機內部的調整，使耗電率大為下降。

  四、結論   　　電聚浮除法是一種改變傳統電解方法的水處理技術，推翻傳統電解法的處理方式，以不添加任何物質，又能在最短的時間內處理廢水，其無臭、低污泥、免添加藥劑、反應時間短、模組化操作等特性，顛覆許多傳統之水處理方法，故在水處理技術上，提供業界另一項全新的選擇。

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