工業廢水處理中微電解技術的應用

王琳娜

（深水海納水務集團股份有限公司，廣東 深圳 518000）

微電解技術完全滿足環境污染處理的要求，特別是在高濃度工業廢水處理中起著重要的作用。與傳統高濃度工業廢水處理方法如芬頓法、高級氧化法等相比，微電解技術應用成本低、操作簡單、容易控制，沒有二次污染，受到廣泛的歡迎，得到了研究者的重視，特別是在高COD、高礦化度廢水處理中的應用，效果更為顯著。

1 微電解技術原理

1.1 氧化還原作用

電池反應會出現鐵碳的微電解，因此必須將碳和鐵放進電解質溶液中，以形成二價鐵離子的新形態，把一部分可以降解的有機物分解為小分子H+，大大提升了可生化性。在陰極反應的過程中，會產生許多H+和O2-，如果進行合成的為偏酸性狀態，那么氧化還原反應會出現在這些廢水的合成中，有機大分子通過斷鏈降解，促使有機廢水的色度完全消除，顯著提升了廢水的可生化性。

1.2 鐵離子的絮凝沉淀作用

微電解反應中會產生大量的Fe2+及其水合物，這些元素的吸附—絮凝活性都非常高。在有氧以及堿性的環境里能夠形成氫氧化物，比如Fe（OH）2、Fe（OH）3等，這些氫氧化物能夠有效吸附廢水中的有機分子、膠體態或者懸浮狀態的微小顆粒，以去除有機污染物和降低廢水的色度。

1.3 微電場作用

在電解液中Fe、C存在1.2 V的電位差，電位差促進了小型微電池系統的形成，其電場也在系統中逐漸形成，加強了兩電極的作用，基于電場的作用粒子向兩極游動并粘附在電極上，因此形成可以看見的顆粒狀沉淀。

1.4 活性炭的物理吸附作用

UIishi多孔為活性炭最典型的性能，并且呈現大范圍的表面積，為吸附劑的一種類型，因為多孔和表面積大的特點，同時還有多孔的鐵屑，所以兩者的吸附性能都很強，可以有效吸附廢水中的有機物以及其他重金屬，達到凈化水質的效果。

1.5 氣浮作用

陰極在酸性和微酸性溶液條件下可以生成H2，導致大量的小氣泡出現在廢水中，這些氣泡逐漸吸附一些小污染物，然后在水面上漂浮，并能夠利用攪拌作用，讓各種反應快速發 生[1]。

2 影響因素研究

影響因素的研究是微電解處理技術的主要研究內容之一，表1為微電解處理幾種工業廢水的試驗結果。試驗結果參見相關文獻[1-3]。

表1 微電解處理工業廢水的試驗條件與處理效果

3 微電解技術新型工藝的優化分析

3.1 微波耦合工藝

該工藝通過微波技術的快速加熱功能實現對廢水的降解和消毒，其過程為通過加熱將廢水中的大分子有機污染物斷裂為小分子，同時通過微波技術削弱微電解反應強度，控制反應處理速率，完全避免了填料表面板結的現象，確保處理后的廢水可生化性的改善。研究人員在處理高濃度含油工業廢水時應用了微波耦合工藝，經處理后的廢水中油污含量降低了96%左右，腐蝕性細菌含量降低了96.6%，懸浮固體顆粒物含量降低了97.3%，處理后的廢水腐蝕性下降了0.025 mm/a，經處理后的廢水水質已經達標[2]。

3.2 電場耦合工藝

該工藝通過施加外部電場的方式在微電解反應器中生成一定強度的電位差，通過電位差削弱微電解的反應強度，從而有效控制處理流程。在工業廢水處理中應用該技術時，電場耦合工藝能夠抑制填料表面發生板結和堵塞現象。研究還顯示，該工藝在堿性和中性條件下處理效果也很理想，可以應用于不同pH值工業廢水的處理。通過該工藝處理，顯著改善了廢水的可生化性能，充分表現出該工藝高效、穩定、適用廣泛的特 點[3]。

3.3 添加其他金屬的工藝

將錳鐵末制成作為新型電解填料的錳鐵碳，然后添加到傳統的微電解材料中。具體做法是用新型填料處理濃度為1 000 mg/L的苯二酚工業廢水，試驗數據顯示，處理后廢水中苯二酚的含量降低了94.6%，與傳統處理工藝相比，改善效果明顯，適用于處理各種PH值的工業廢水。科研人員利用相同的方式添加其他的新型金屬填料進行試驗，處理效果同樣良好。本研究采用了一種目前最新型的微電解技術反應裝置，如圖1所示。

圖1 新型微電解反應裝置

4 工業廢水處理中微電解技術的應用

4.1 處理化工廢水

在我國經濟向質量型轉型過程中，化工和石油企業生產規模不斷擴大，這些企業在生產中都會產生大量污染物，產生污染物最多的是化工企業，最典型的污染物就是化工廢水。這些化工廢水顏色發黑發白、氣味刺鼻，但其中也含有可利用資源，因此利用微電解技術進行處理具有重要意義。通常利用物理處理方式中的過濾、沉淀、氣浮和吸附，化學方法中的混凝和氧化。在微電解處理過程中，可通過化合物的氧化還原反應生成可利用的原材料，實現資源的重復利用，如氫離子和鐵離子等化合物可還原工業廢水，形成新的可利用原材料。化工廢水處理流程見圖2。

圖2 化工廢水的處理流程

4.2 電鍍廢水處理

電鍍廢水屬于重金屬廢水，能夠引起人體畸形或細胞癌變，主要以鉻、鋅、鎳、銅等重金屬為主，最適合選擇微電解技術。利用該技術對電鍍廢水進行氧化還原、凝結沉淀、吸附脫離等可有效分離重金屬。首先，遵循鐵元素的化學性質和金屬活動順序，對鐵之后的金屬物質進行置換，使金屬離子在貼附表層形成沉淀；其次，重金屬離子被二價鐵離子絡合物富集后，會形成金屬物質沉淀。

4.3 處理印染廢水

紡織行業廢水是工業廢水的主要來源，源頭是染料和中間體。印染行業中各種產品中間體結晶的母液、生產工序中流失的物料及清洗地面污水等形成了印染廢水。這種廢水具有成分復雜、溫度、色度高、pH值變化大、COD和固體懸浮物濃度高等特點。微電解技術處理印染廢水包括利用活性炭吸附印染廢水中溶解的污染物、借助Fe2+及Fe3+水解生成的絡離子、混凝廢水中膠體物質和分散的染料以及有效氧化廢水中的還原物質，加快硫化染料和還原染料的沉淀，再通過陰極產生的H+和O2-調節酸堿度，新形態的H+和Fe2+可以與廢水中許多組分發生氧化還原反應，破壞染料中間體分子的發色基團，顯著降低廢水色度，提升了廢水的可生化性[4]。

5 結語

國內外大量實踐證明，微電解技術與同類工業廢水處理技術相比，不僅應用成本低、處理效果好、更容易控制和操作，由于使用的是機械加工中的廢屑，實現了廢棄物的再利用。目前，雖然微電解技術可與其他技術實現協同處理，并取得顯著效果，但仍停留在實踐層面，缺乏深入的理論研究，這是未來需要重點關注的問題。