論電化學(xué)法在重金屬廢水處理中的實(shí)際應(yīng)用

方芳 張一凡 劉靜（銅陵市環(huán)境監(jiān)測中心站 安徽銅陵 244000）

電化學(xué)法指在外加電場的作用下，在電化學(xué)反應(yīng)器中，通過控制電壓或電流，發(fā)生電化學(xué)反從而去除污染物的方法。

一、電化學(xué)工作原理

電化學(xué)處理重金屬廢水是一種使用電能去除水中的重金屬、懸浮固體、有機(jī)物和其它多種污染物的電化學(xué)過程。電化學(xué)工藝是利用外加電壓來電解廢水，其采用可溶性陽極（Al或Fe），在陽極上生成Al3+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+等陽離子，與水中OH-離子結(jié)合成Al（OH）3，F(xiàn)e（OH）2，F(xiàn)e（OH）3等絮凝劑，去除廢水中的微粒和雜質(zhì)。同時(shí)在陽極上析出O2微氣泡，在陰極上產(chǎn)生具有還原能力H2微氣泡，可與廢水中的污染物起還原反應(yīng)，或生成氫氣。未被徹底氧化的有機(jī)物部分還可和懸浮固體顆粒被Al（OH）3吸附凝聚并在氫氣和氧氣帶動(dòng)下上浮分離，從而提高水處理效率。

其工作機(jī)理主要包括三個(gè)方面：電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原。

①電解凝聚是指可溶性陽極產(chǎn)生的陽離子經(jīng)過水解、聚合作用，可以產(chǎn)生一系列多核羥基絡(luò)合物及氫氧化物，這些物質(zhì)作為絮凝劑可對水中污染懸浮物及膠體進(jìn)行絮凝作用，它們的絮凝效果要比傳統(tǒng)的絮凝劑高很多。

②電解氣浮是指水在電解時(shí)產(chǎn)生少量的O2和H2微氣泡，這些氣泡的粒徑和密度都非常小，具有一定的吸附能力和浮載能力，能吸附水中的污染物，并產(chǎn)生絮凝團(tuán)浮升到水面，從而達(dá)到固液分離的效果。

③電解氧化還原是指水在電解過程中產(chǎn)生的O2等具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)可以把大分子有機(jī)物氧化成小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物通過絮凝和氣浮就能很好去除。

二、電化學(xué)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

某銅冶煉廠已成功運(yùn)用電化學(xué)技術(shù)處理重金屬廢水，廢水能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)外排。

1.工藝設(shè)計(jì)

各路廢水收集至調(diào)節(jié)池內(nèi)，均質(zhì)均化后將廢水抽送至電化學(xué)設(shè)備間，發(fā)生電解凝聚、電解氣浮以及電解氧化還原等反應(yīng)，與水中重金屬形成絮凝團(tuán)；出水進(jìn)入曝氣池，使水中氧化亞鐵離子其轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀物；在絮凝池中投加PAM藥劑，同時(shí)進(jìn)行攪拌，使廢水中已生成的氫氧化鐵等沉淀物生成更大的絮凝體，便于沉降；隨后出水進(jìn)入到斜板沉淀池，去除污染物絮凝團(tuán)，上清液直接達(dá)標(biāo)排入在線監(jiān)測計(jì)量渠道。其處理工見下圖。

圖1 電化學(xué)法處理工藝流程圖

由于全廠廢水來源點(diǎn)較多，均化調(diào)節(jié)池可使各種廢水很好的進(jìn)行均化混合；且一旦廢水出現(xiàn)異常波動(dòng)（主要是p H波動(dòng)較大），即啟動(dòng)堿液投加系統(tǒng)對廢水進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)；正常運(yùn)行時(shí)用作用作均化調(diào)節(jié)池和事故應(yīng)急池。曝氣氧化池的停留時(shí)間不得少于間30min。在絮凝反應(yīng)池內(nèi)投加少量PAM是為了進(jìn)一步的絮凝反應(yīng)；PAM（聚丙烯酰胺）是一種現(xiàn)狀的有機(jī)高分子聚合物，可加快沉淀的速度。

2.運(yùn)行效果

該銅冶煉廠重金屬廢水治理處理設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定后，對進(jìn)出口的水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，監(jiān)測項(xiàng)目為As、Hg、Ni、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、F-；連續(xù)監(jiān)測2天，4次/天。經(jīng)統(tǒng)計(jì)后日均值數(shù)據(jù)詳見下表：

重金屬廢水治理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表單位：mg/l

監(jiān)測點(diǎn)位（日均值）As Hg（μg/l）3.2 7 0.0 76 0.3 44 0.0 25 Pb Zn F-1 2出口進(jìn)口1.2 0 0.0 08 0.0 09 0.7 84 0.0 17 0.9 23 0.0 28進(jìn)口/2.8 6 0.0 14 0.3 84 0.0 18標(biāo)準(zhǔn)0.5 Ni Cu 0.2 00 0.0 25 0.8 86 0.0 25 0.0 47 0.0 015 0.0 80 0.0 015 0.0 23 0.0 05 0.0 13 0.0 05出口0.5 89 0.0 17 0.0 15 0.0 37 0.5 50 Cd 0.5 0.5 0.1 Cr 4.3 3 0.6 24 0.4 35 0.6 56/1.5 5

表中的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，處理后各因子日平均監(jiān)測值滿足《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25467-2010）排放標(biāo)準(zhǔn)要求；As、Hg、Ni、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、F-處理效率分別為99.5%、97.5%、95.3%、98.8%、78.3%、92.7%、79.0%、95.2%。

3.項(xiàng)目投資及運(yùn)行成本

項(xiàng)目前期總投資約5340萬，運(yùn)行投產(chǎn)后，按廢水站年正常運(yùn)行天數(shù)365天計(jì)算，年廢水處理量為547500m3。按照處理成本的構(gòu)成項(xiàng)目計(jì)算全年費(fèi)用，經(jīng)核算單位處理總成本在1.79～2.54元/噸之間。

[1]修慶華.電化學(xué)法處理銅冶煉廢水的應(yīng)用和實(shí)踐[J].銅業(yè)工程。2012.116（4）.

[2]胡志軍，李友明.環(huán)境友好的電化學(xué)水處理技術(shù)[J].西南造紙.2006.35（3）.

[3]羅志勇，張勝濤，鄭澤根，鄧銀.水電化學(xué)法處理重金屬廢水的研究進(jìn)展[J].中國給水排水.2009.25（16）.