污水處理廠尾水的電化學深度處理技術分析

丁志剛

（山東新匯建設集團有限公司，山東 東營 257000）

1 污水處理廠尾水分析

污水處理廠尾水具有排放量大且集中的特點，目前多數污水處理廠尾水排放執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，達標后直接排入地表水體，但一級A排放標準劣于《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）中V類水質標準，在河湖水質敏感、河道生態脆弱的區域，對環境的質量就會造成嚴重影響。因此，加強污水處理廠尾水處理，實施提標已成為改善水環境質量、保障水生態系統的重要舉措。

2 電化學深度處理技術分析

2.1 概述

（1）間接氧化。間接氧化是電化學深度處理技術中一項重要的方法，其原理主要是利用電化學反應，產生具有強氧化性的中間產物，并且通過中間產物可以將尾水中的難降解污染物質進行氧化分解去除。電化學深度處理技術的間接氧化原理主要是采用多孔碳素材料、陽極采用鈦基氧化物陽極，涂層氧化物為TiO2、RuO2和IrO2。

同時，在反應過程中，污染物去除效率與添加的電解質有關，不同的電解質會產生不同的強氧化性產物，例如，NaCl的電解質過程為：，Na2SO4的電解質過程為：。另外，根據間接氧化的原理，將不同電解質的存在會產生不同氧化劑產生，并且添加NaCl、Na2SO4電解質的時候，電極會對廢水中的有機物質進行去除，其效果也是非常好的。電極表面Cl-與ClO-直接產生的作用，然而，Na2SO4需要通過間接的反應產生Na2S2O8，并且也消耗了OH，對其他有機物質反應也起到了弱化的效果。

（2）直接氧化。直接氧化主要將水中的有機物質直接與陽極接觸產生反應，并且在反應中失去電子，或者是被高電勢差生的羥基自由基氧化為小分子化合物和二氧化碳，以保證尾水處理的效果。

2.2 新型電化學技術原理

該電化學技術中陰極采用多孔碳素材料、陽極采用鈦基氧化物陽極，涂層氧化物為TiO2、RuO2和IrO2。污染物去除的機理主要包括：

（1）電Fenton氧化作用。氣體擴散陰極產生的H2O2與Fe2+發生Fenton反應生成具有強氧化能力的·OH將有機污染物礦化為二氧化碳、水和無機離子（H2O2+Fe2+→Fe3++·OH+OH–）。

（2）陽極氧化作用。鈦基氧化物陽極表面產生的吸附態·OH同樣可以將有機污染物礦化為二氧化碳、水和無機離子；而陽極氧化產生的Cl2和HClO除了去除有機物外，還可將氨氮轉化為氮氣從水中清除。

（3）鐵離子水解絮凝/電氣浮作用。電化學處理后，調節廢水pH值可使水中Fe3+水解生成Fe（OH）3，因此部分有機物也可通過Fe（OH）3絮凝沉淀作用去除。

電化學處理過程中，膠體態污染物質可通過電氣浮作用去除。

3 實驗分析

主要是通過實驗，分析電化學深度處理技術在污水處理廠尾水處理中的應用，具體內容如下。

3.1 實驗室

電化學深度處理技術在污水處理廠尾水處理中，主要使用的實驗設備為：主反應器容積200L，陽極數量5，其尺寸為：300mm×600mm，并且陽極的數量為6，其尺寸150mm×600mm。同時，所使用的陽極材料為鈦基氧化物材料（Ti/SnO2-Sb2O5-RuO2-IrO2），陰極為碳素氣體擴散電極。

3.2 實驗過程

電化學深度處理技術在污水處理廠尾水處理實驗的時候，首先，需要在尾水中提取樣本，主要是電化學深度反應電解槽的出口進行取樣，并且在取樣完成后，可以利用納氏試劑渡法模式對尾水的有毒、污染濃度進行測試，并且在測試的時候，需要利用標準的曲線對測試結果進行繪制，這樣可以一目了然。

另外，在尾水試驗的時候，根據試驗要求，在實驗管設備中添加適當的水量，并且根據標準的曲線步驟進行測試，分析其結果。其次，在試驗的時候，采用一定量的強化劑氧化對尾水中物質進行還原和分解，但是，在此期間對消耗一定的氧化劑量，所以需要根據實際情況，添加合適的強化劑。同時，在試驗的時候，一般可以利用水中的還原性物質進行降解，例如，有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，這樣所測的化學需氧量的數值越高，就證明尾水受到還原性物質午污染程度也就越高。另外，在實驗的時候，若是檢測尾水中無機還原性物質相對數量較小，化學所需要的氧量可以作為尾水中有機物相對含量重要指標。最后，可以用快速消解法，并且采用紫外-可見光分光光度計，對測試的結果進行預測，根據結果進行處理，以保證電化學深度處理技術在污水處理廠尾水處理的效果。

3.3 效果分析

根據上述實驗過程，對電化學深度處理技術在污水處理廠尾水處理的效果，展開了分析和闡述。

（1）處理含酚尾水效果。以處理含酚污水效果為例，主要是以200mg/L間甲基酚（難降解有機污染物）廢水為處理對象，處理效果和能耗表其1所示。同時，在處理的時候，其處理時間不能超過3h，并且COD去除超過70%，而甲基酚濃度接近100%去除，以保證良好的處理效果。

表1 處理含酚污水效果

（2）處理含氨氮尾水效果。主要是通過一些試劑，將尾水中的氨氮量進行處理，降解成為原始濃度數值，主要有氨氮初始濃度150mg/L，水中氯離子濃度3000mg/L，表2所示。

表2 處理含氨氮尾水效果數值

4 技術對比

電化學深度處理技術與常用的尾水處理技術有著很大的不同，常用的尾水處理技術主要有生物處理技術、物理或物化技術、Fenton氧化技術等方面。

4.1 生物處理技術

生物處理技術是目前污水處理廠尾水處理中常用的一項技術形式，與電化學深度處理技術有著很大的不同，主要包括以下幾個方面。

（1）生物處理技術主要是利用微生物中的生物化學作用，將尾水中的有機污染物進行轉化，形成無機物質和微生物體的組成物質，以此達到降解、凈化的作用。

（2）本技術在應用的時候，主要是利用羥基自由基，以及電解產生的強化劑等將有機污染物降解為無機物，并且有機物沒有選擇性，所以對不能生物降解的有機物質其降解效果依舊是很好的。

4.2 物理或物化技術

物理或物化技術與生物處理技術有著很大的不同，主要包括各類分離技術，并且主要是降有機污染從水中轉移出來。同時，在處理的時候，不能將其徹底無害化，并且處理成本也相對較高。然而，通過利用電化學深度處理技術可以徹底進行處理，徹底實現無害化，大大提升了污水處理廠尾水處理的效果。

4.3 Fenton氧化技術

Fenton氧化技術就目前情況來說，屬于高級氧化技術范疇，主要是利用氧化氫與亞鐵離子在酸性的條件下，反應生成羥基自由基將有機物降解。但是，Fenton氧化技術在應用的時候，還是存在著一定缺點的，主要包括：第一需要使用大量的亞鐵鹽提供亞鐵離子，處理結束后產生大量的含鐵污泥，以此導致處理效果不佳；第二，對于過氧化氫的利益效率不是很高，需要進一步地提升。

5 結語

新型電化學深度處理技術在污水處理廠尾水處理應用的效果是非常好的，本文對新型電化學深度處理技術進行了簡要的分析，并且通過實驗的方式，以及實驗數據，進一步證實新型電化學深度處理技術在污水處理廠尾水處理的效果。同時，通過比較可以有效分析出新型電化學深度處理技術的先進性，為污水處理廠的進一步發展，提供了重要的技術支持，以及提升周圍環境的質量，實現良好的綜合效益。