电混凝反应器与废水处理方法技术

本发明专利技术提供一种电混凝反应器，其阳极与阴极分别连接至多个导电极上，导电极之间夹设铝感应电极与铁感应电极。铝感应电极与铁感应电极系集中设置或交错设置，可在短时间内有效处理废水，并避免电极钝化的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电〉'昆;疑反应器(electro-coagulation water treatment reactor),更具体地，本专利技术涉及该电混凝反应器的感应电极。
技术介绍
半导体产业会产生大量的废水，特别是化学机械研磨制程(chemical mechanical polishing, CMP)。 CMP产生的废水中含有大量纳米级颗粒及助 剂，甚至包括含碳的有机成份。为避免环境污染及回收废水再使用，目前 的废水处理制程主要包括化学混凝、薄膜过滤、及电混凝等技术，再配合 离子交换树脂或光催化剂氧化处理增加效果。化学混凝行之已久，是最常 见的废水处理方法。化学混凝的原理为利用化学试剂改变悬浮粒子的表面 电位并破坏其稳定性，接着通过混凝形成絮状胶羽聚集(aggregation)水中颗 粒后，经由沉淀去除。然而该方法的加药量不易控制，混凝槽的体积大， 且处理后的水质较差，已慢慢被其它废水处理制程取代。薄膜过滤是使用 微过滤膜、超过滤膜、或陶瓷过滤膜进行处理。但薄膜过滤的问题在于容 易产生膜阻塞、单位时间处理废水量过少(约99升/小时"蓴膜面积m2)、无 法去除溶解态的硅氧化物与总有机碳(total organic carbon, TOC)、而且价格 非常昂贵(l-4万新台币/每平方米薄膜)。电混凝的原理为利用电极释方文出的 金属离子形成氢氧化金属的胶羽，胶羽会聚集废水中的颗粒。但目前已知 的电混凝技术的处理时间长达数小时，纳米颗粒去除效果较薄膜过滤法 差，且无法同时去除溶解态的硅氧化物与总有初^友(total organic carbon, TOC)。在美国专利第3969245号中，公开了一种电混凝装置。将废水经过棒 状电极后，电极上会产生气泡且形成絮状物，再添加凝聚剂产生尺寸更大 的絮状物，沉降后得到澄清液。在美国专利第5271814号中，利用薄膜及电混凝法移除液体中污染物， 将瘦长的电极安置在绝缘的电混凝桶槽中，调整温度、压力及流量进行电混凝。在美国专利第5587057号中，在导电性槽体中置入导电棒状电极并通 入直流电流，进行电混凝处理。在美国专利第6139710号中，将板状电极垂直放置在电混凝反应槽体， 使用泵进行压力控制，通过电压电流控制电混凝反应，将反应中产生的气 体释放，处理后产生污泥。在美国专利第6582592号中，公开一种处理工业废水的溶解金属，废 水在平行的电极板间流动，电极产生离子化，使用过滤器分离产生的污泥 与澄清水，并监控温度、压力、及酸碱值。在美国专利第6613217号中，由纵向细长的电极组成反应器并进行电 混凝，移除产物产生的泡沫与气体，在反应器下方可调整电极间的微小间 距。在美国专利第6719894号中，利用电混凝技术处理有机及金属污染液 体，混凝后使用加压法去除废弃液体，减压后产生澄清液体。在美国专利第6797179号中，利用电混凝技术处理含金属的工业废水， 将电极板通入直流电源，使其具有带电性质，再将废水流经电极板进行电 混凝反应，同时控制溫度及酸碱值条件。上述的电混凝处理装置仍不能有效解决半导体制程产生的废水，特别 是化学机械研磨废水。因此目前亟需新的电混凝装置，以及对应的废水处 理方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种电混凝反应器，包括阳极与阴极；分别连接至阳极与 阴极的多个导电极；位于所述导电极之间的多个铝感应电极；以及位于所 述导电极之间的多个铁感应电极。本专利技术亦提供一种废水处理方法，包括将废水导入上述的电混凝反应 器中；导入直流电源，4吏导电极之间的铝感应电才及与铁感应电极产生感应 电流，产生铁离子与铝离子后形成胶羽，胶羽与废水的悬浮微粒聚集；去 除胶羽与废水的悬浮微粒聚集。附图说明图1为本专利技术优选实施例的电混凝反应器的示意图，其中铝感应电极 与铁感应电极系区段设置；图2为本专利技术实施例2的电混凝反应器的示意图，其中感应电才及与纟失 感应电极交错设置；图3为本专利技术比较例的电混凝反应器的示意图，其中只有铁感应电极。附图标记说明1 电混凝反应器；10 电源供应器；10A 阳极；10B 阴极；IIA、 11B 导电极；13A 铝感应电极；13B 铁感应电极。具体实施方式在图1中，为本专利技术优选实施例的电混凝反应器1的示意图。电源供 应器IO分为阳极IOA与阴极IOB。阳极IOA连接至导电极IIA，阴极连接 至导电极11B。导电极11A与IIB的材质可为铝、铁、钢、或不锈钢等材 质。在导电极11A与11B之间，夹设多个铝感应电极13A与铁感应电极13B， 上述的两种感应电极与导电极之间的距离以0.1 cm至1 cm为佳。铁感应电 极13B的材质包括铁、钢、或不锈钢。在图1中，电混凝反应器以6片导 电极将槽体分为5个区块，每一区块中具有16片感应电极，中间的区块全 为铝感应电极13A,而其它区块为铁感应电极13B。但可以理解的是，区块 的数目、铝感应电极13A与铁感应电极13B的数目、感应电极的设置方式 可视情况进行调整。举例来说，不只一个区块可为铝感应电极13A。在其 它实施例中，铝感应电极与铁感应电极可交错设置(如图2),而非如图1所 示的同种感应电极设置于同一区块。在其它实施例中，导电极11A、 IIB、 铝感应电极13A、及铁感应电极13B的形状除了板状外，还可为其它形状 如柱状或管状。将废水导入电混凝反应器1后，电源供应器提供直流电至导电极11A 与IIB。利用感应方式可使导电极IIA与IIB之间的铝感应电极13A与铁 感应电极13B产生电场，使电极氧化形成铁离子与铝离子，进而与水产生 氢氧化铁与氢氧化铝的胶羽。胶羽将与废水中的悬浮颗粒聚集成较大尺寸 的颗粒，比较容易以沉降或过滤等程序去除。电混凝器中，阳极的反应如下Fe(s) — Fe,叫)+ 2e'(式1)Fe,叫)—Fe,叫)十e.(式2)4Fe2+(aq) + 10H2O(l) + 02(g)— 4Fe(OH)3 (s) + 8lT (式3)Al(s) — Al3+(aq) +3e-(式4)Al3+(aq) + 3H20(I) — Al(OH)3(s) +3^(式5)阴极的反应式如下2H^叫)+ 2e-— H2(g)(式6)除了直接将废水通入本专利技术的电混凝反应器处理外，亦可在开始电混 凝前先加入氧化剂以氧化废水中的有机物质。氧化剂可为氧气、臭氧、过 氧化氢、氟气、氯气或上述的组合，在优选实施例中以过氧化氢为佳。加 入氧化剂可有效解决TOC的问题，并增加Fe"的氧化效率。整个氧化反应 的反应式如下Fe2+(aq) + H202—Fe3+(aq) + OH— + 'OH (式7) OH+有机碳—降解后产物+0)2+^0(1)(式8)由于导电极11A、 IIB、铝感应电极13A、与铁感应电极13B会随着电 化学反应慢慢钝化消耗，因此在隔一段时间后必需进行再生处理，甚至直 接换新的电极。为了平均电极损耗，本专利技术的电源供应器的直流电源经间 隔时间后即反转极性，使阴极与阳极的电性反转。优选的间隔时间介于约 为1 -5分钟，而直流电的电流约介于10-25安培之间。上述处理后的废水可先调整酸碱值，优选的酸碱值介于5至7,接着以 沉淀、过滤、浮除、溢流或上述的组合步骤去除废水的胶羽与悬浮微粒的 聚集，比如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电混凝反应器，包括：　阳极与阴极；　多个导电极，分别连接至该阳极与该阴极；　多个铝感应电极，位于所述导电极之间；以及　多个铁感应电极，位于所述导电极之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金光祖，黄盟舜，陈文藏，林东源，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]