電化學高級氧化技術在工業廢水處理中的應用分析

劉愛琴

（山東泰汶鹽化工有限責任公司，山東 泰安 271024）

0 引言

在中國不斷崛起的經濟基礎下，制造業也在迅速發展。但是隨著工業的迅速發展，工業廢水量將會越來越少，其中還包括一些復雜的，可生物降解的問題，以及一些高濃度有毒工業廢水。但面對這種情況，一般的工業廢水都難以處理。隨著污水處理技術的不斷發展和完善，先進的氧化工藝也不斷涌現。本發明能夠較好的處理工業廢水，尤其是少數高濃度有毒工業廢水。為此，分析了高級氧化技術在工業廢水處理中的應用，提出了適合于各種工業廢水的處理工藝。

1 電化學高級氧化技術概述

先進的氧化技術是利用各種物化工藝氧化工業廢水的一種廢水處理技術。污水處理過程中，通過一系列化學回饋作用，使廢水降解為CO2，實現了工業廢水的徹底礦化。可通過光、電、催化劑和氧化劑的相互作用，使其相互作用，在反饋中產生游離基，也可通過游離基與有機物之間的電子轉移、取代和加成作用，將工業廢水中的有毒有機物轉化為低毒性或無毒物質，有些甚至可降解為氧、水及其它無機鹽，采用先進氧化技術處理工業廢水，使其達到排放標準[1]。

國外和國內的水處理界都十分重視采用高濃度氧化技術處理工業廢水。在無法避免的溫度和壓力條件下經受強氧化劑的作用，難溶性有機污染物最終被礦化水轉化為先進的電化學氧化技術，從而實現了對污染物的無害化處理，并將其應用于各種工業廢水中，如氧氣轉化處理等，是一種很有發展前景的工藝。但電極材料來源陳舊，用途廣泛，副產物有毒等問題仍需進一步研究。在此基礎上，將電化學氧化工藝與其它常規工藝相結合，將是今后太陽能光伏高端電化學氧化技術的發展方向。

2 電化學高級氧化技術的應用

2.1 紡織工廠工業廢水處理

紡織業廢水中含有大量的有機染料，其影響因素復雜，一旦排出水中，就會對生物產生毒害作用，可采用電化學氧化工藝進行處理，無需添加電解液，還發現除了印染廢水中存在氯離子外，印染廢水中還存在氯離子，這種電化學氧化過程中電極材料的現象與廢水中氯離子的初始濃度有密切關系，它的去除效率提高了近8倍，對去除紡織工業廢水和色度有較好的效果。實驗結果表明，活性電極和惰性電極都能完全去除廢水，惰性陽極能獲得較高的去除率；當陽極接受活性電極時，即使氯濃度達到5000mg/L，電化學反饋池的容量也是500ml，先后采用了硼摻雜金剛石電極和形狀穩定的電極作為陽極。以2pt為陽極，去除率可達74%。改變溫度對陽極氧化工藝的處理效果影響不大，升高溫度可明顯提高電法處理紡織廢水的效率。

當 p H值為2.8和8.1時，可得到較高的色度去除率；當 p H值為8.1時，可得到較高的色度去除率；而電芬頓法的 p H值為3。污水處理系統的能量消耗與污水的電導率、外加電流以及接受陽極的電極材料有關。接受電極的能量消耗比惰性電極低，但接受惰性電極的去除率也較低，如摻硼金剛石電極，能在短時間內達到較高的去除率，因此在實際應用中，應根據廢水處理要求和處理原則，選擇合適的電極[2]。有時候，一個更經濟的方法是將經電化學氧化處理的廢水回流到印染接頭，這樣可以節省大約70%的水和60%的能源消耗。難降解有機污染物在工業廢水中常具有“三效”效應。這些污染物一旦進入人體，將對生態系統和人體健康造成危害。所以，電化學高級氧化法去除工業廢水中難降解有機污染物是近年來發展迅速的高級氧化法，一直是水處理領域的研究熱點。結果表明，該產品具有H2O2、羥基自由基、活性氯和過硫酸鹽等多種氧化性。把難降解的大分子有機物氧化成低毒性或無毒的小分子物質，在催化劑的高溫高壓、電等反饋聲光照射下進行處理[3]。

2.2 制革工廠工業廢水處理

皮革廢水是一種十分嚴重的工業廢水，由于皮革原料和制革工藝中產生的多余化學品，使其含有大量的有機物、氨氮、硫化物和重金屬。高級化的電化學氧化技術能有效處理這類廢水。但是，在實際應用中一個大問題是，電極材料的老成本很高，并且可能會產生有毒的副產品。探討了不同材料陽極對制革廢水處理效果的影響。實驗證明，該電極是去除氨氮和硫化物的最佳陽極，能耗低。本實驗僅采用兩種電極，陽極電極優于陽極電極，存在二次污染的風險。電化學氧化，字面上來說，是離不開對電力的支持的，因為我國過去的發展并不偏向于電力工業，對我國電力的投入力度不大，導致電化學氧化的發展相對緩慢。但由于我國電力事業的發展和電力工業的進步，在工業廢水處理方面表現得尤為突出，其顯著的治污效果使社會興旺，被國內大力推薦并廣泛應用。電化學氧化以其獨特的性質被廣泛應用于各種工業平臺。但在工業廢水處理中，由于工業廢水的復雜性，不僅依賴于電化學氧化的支持，而且綜合了各種廢水處理技術。如生物制藥廢水的處理，電化學氧化處理效果明顯。但由于制藥廠廢水中所含廢水種類繁多，很大程度上阻礙了廢水處理，耗電大。所以，在處理極其復雜的廢水時，不能僅依賴于單一的廢水處理技術，而應與古老的廢水處理技術相結合，因為只有這樣，工業廢水的處理效果才會更加明顯[4]。

另外，該電極對色度和共軛雙鍵有機物有良好的去除效果。考察了電流密度、電解溫度、電解時間對制革廢水去除率的影響。研究發現，電流密度和電解時間是主要影響因素。這是制革廢水脫除有機物質的良好前提。比較了不同的電化學高級氧化工藝，用鐵電極考察了其去除有機物的能力。與單一工藝相比，復合工藝對有機物的去除效果更好，電解后有機物去除率達90%以上。電化學高級氧化技術在各種廢水處理中得到了廣泛的應用，但也存在著不少問題。本文對電化學先進技術在工業廢水處理中的應用進行了綜述。以期推動高品位電化學氧化技術的發展及在工業廢水處理中的高效應用。

2.3 石油化工廢水

石油化工廢水中的烴類及其衍生物，其碳原子數不同，毒性大，致癌性強。在這些廢水中，苯、甲苯、乙苯和二甲苯是非常無用的污染物。高濃度的電化學氧化技術在石油和工業廢水處理中的應用與廢水性質，利用穩定化電極對巴西石油勘探生產廢水中的石油烴進行脫除，發現電解液速度對烴氧化速率有影響[5]。間接氧化是油氣分離的一種重要機制。用陽極氧化法處理突尼斯石油勘探生產用水。對于陽極來說，電極能更好地去除石油類化合物，而且氧化效率更高，能量消耗更少，簡單的電化學氧化就是利用電極表面的氧化反饋，將難以分離的有機物質進行氧化回收，而超高電位的電極極容易對有毒有機物質進行氧化，而過高的電位，則會受到陽極材料和二次反饋的限制，因此對于氧氣釋放反饋的陽極材料，必須有較高的吸氧點[6]。

使用陽極化可以將少量有機物質轉變成無機物，生成水和氧氣。間接電化學反應間接電化學反應反饋是通過電化學反應反饋的氧化劑，把污染物釋放到無毒物質中。其電極材料簡單，電化學反饋速度比較慢，電流也不大。選擇可氧化的載體或可回收的載體對有機物質進行電子氧化回收，并進行電解氧化，使之再生為陽極或陰極，利用電化學反饋進行回收，最終釋放有機物質。當電流密度增大時，廢水去除率可以達到98%，而電極系統的廢水去除率只有80%。研究了用電化學氧化處理石油工業生產用水的方法。結果表明，接收電極具有很高的去除率。采用陽極氧化法和氣浮法相結合的方法處理石油工業廢水，結果表明，電解處理后的廢水電化學氧除率為87%，而電化學氧除率為87%浮選-電化學-氧化聯合處理的廢水，電化學氧除率在96%以上，提高電流密度可以大大縮短電解過程的耗時，但能耗增加，電化學氧除率是影響因素之一，電解過程中氯離子的濃度雖有氯離子存在，必然會促進有機物的降解，但在實際應用中已證明有利于活性氯的形成，同時也會產生無益的氯衍生物[7]。所以在實際工程應用中，有必要對可能產生的無用氯衍生物進行預定量鑒定。

3 結語

因為工業廢水種類繁多，有些工廠的廢水毒性大，降解困難。污水處理簡單易行，而且并非完全不可能達到國家排放標準。為此，需要采用先進的氧化工藝來處理難降解、高毒性廢水。采用這種優良的污水處理技術，可減少對環境和水源的污染，使人們過上安全潔凈的生活。高等氧化法是一種新的污水處理工藝，它可以用來處理分散在廢水處理中的有機物。在國內，水處理技術以其實用、通用、完全氧化降解等特點得到了廣泛關注和高度重視。