污水处理电化学处理技术

污水处理电化学处理技术

高级氧化技术一般针对难降解有机废水，如医药、化工、染料工业废水以及含有难处理的有毒物质物质等。

第一节电化学处理技术

一、基本原理与特点

1. 原理

电化学氧化法主要用于有毒难生物降解有机废水的处理，电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学而得到转化，从而达到削减和去除污染物的目的。根据不同的氧化作用机理，可分为直接电解和间接电解。

1 ) 直接电解

直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除今直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面还原而得以去除，阴极过程主要用于卤代经的还原脱卤和重金属的回收，如卤代有机物的卤素通过阴极还原发生脱卤反应，从而可以提高有机物的可生化性。

直接电解过程伴随着氧气析出，氧的生成使氧化降解有机物的电流效率降低，能秏升高，因此，阳极材料对电解的影响很大。

2 ) 间接电解

间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程（媒介电化学氧化）是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、H202和O2等氧化有机物的过程，还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，包括溶剂化电子、•HO、•H02/02 等自由基。

2. 电化学水处理技术的特点

1) 电化学方法既可以单独使用，又可以与其他处理方法结合使用，如作为前处理方法，可以提高废水的生物降解性；

2) 一般电化学处理工艺只能针对特定的废水，处理规模小，且处理效率不高；

3)有的电化学水处理工艺需消耗电能，运行成本大。

二、电化学反应器与电极

电化学反应器按反应器的工作方式分类可分为：间歇式、置换流式和连续搅拌箱式电化学反应器。按反应器中工作电极的形状分类可分为二维电极反应器、三维电极反应器。二维电极呈平面或曲面状，电极的形状比较简单，如平板、圆柱电极。电极反应发生于电极表面上，其电极表面积有限，比表面积极小，但电势和电流在表面上分布比较均匀。三维电极的结构复杂，通常是多孔状。电极反应发生于电极内部，整个三维空间都有反应发生。特点是比表面积大，床层结构紧密，但电势和电流分布不均匀。下列出了常见电化学反应器的电极类型。

常见电化学反应器的电极类型

三、电化学处理技术在废水处理中的应用

（一）微电解

1. 原理

微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法，它是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生的电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。铁炭微电解设备中废铁屑填料的主要成分是铁和炭，当将铁屑和炭颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和炭之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。其中电位低的铁成为阳极，电位高的炭成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：

阳极(Fe) :

阴极(C) :

原电池反应产生的新生态氢能与废水中许多组分发生氧化还原反应，使有机物断链，有机官能团发生变化，使有机废水的可生化性有一定的提高，同时Fe(OH) 2及Fe( OH ) 3 还具有絮凝和吸附作用，从而达到去除废水中污染物的目的。经过铁炭微电解预处理后废水的酸度大大降低，减少了中和剂的使用量。

2. 特点

1)具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便、不需消耗电力资源等优点；适合于处理难降解、高色度有机废水，能有效降低降低COD和色度，提高废水的可生化性。

2)微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，导致频繁地更换微电解材料，造成工作量大、成本高，还影响废水的处理效果和效率。另外，微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加投资成本。

3.适用范围

针对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化废水的处理，可大幅度地降低废水的色度和COD,提高B/C比值。可广泛应用于印染、化工、电锁、制浆造纸、制药、洗毛、农药、酒精等各类工业废水的处理及处理水回用工程。

4. 具体应用工程

1) 工程情况

某医药原料厂生产咪陛醒等医药原料，其排放的废水COD为4000 -8000mg/L,废水中含有抑制好氧微生物生长的有毒物质，可生化性较差，属生物难降解有机废水，主体工艺设计采用生化处理，因此需要采取预处理以提高生化性。

对于处理生物难降解的有机物质，常用的提高可生化性的方法有铁炭微电解、水解酸化、厌氧。本项目废水酸性大，而且铁炭微电解使用的主要原料是铁刨花，在某种程度上讲铁炭微电解具有以废治废的意义，因此铁炭微电解作为预处理工艺比较合适。

2)处理工艺

(1)废水水质

废水主要来自于原料生产车间排放的工艺废水，废水量370m³/d ; 其水质情况见表。

处理废水进水与排水水质

(2 )工艺流程

主要工艺流程如下：

车间废水→格栅→调节池→铁炭微电解→中和混凝沉淀池→氨吹脱塔→臭氧反应器→水解酸化池→接触氧化池→沉淀→A/O→沉淀→出水。

车间废水经机械格栅去除水中大颗粒悬浮物后自流进入调节池中,水质、水量经调节均衡后,由耐酸泵压送入铁炭微电解设备的底部，铁炭微电解处理后的废水从设备顶部流出进入混凝中和反应沉淀池；经混凝中和反应沉淀分离后的上清液自流进入集水池，再由泵输送至氨吹脱塔进行氨吹脱处理，出水自流进入中间水池。更多污水处理技术文章参考易净水网废水经臭氧反应器处理后流人水解酸化池，进行水解酸化处理后，自流流入生物接触氧化池，氧化池中设置有弹性填料，池下部设置曝气头。废水进人生物接触氧化池后，流经充满大部分池体容积的弹性填料层，在曝气装置供氧条件下，填料表面微生物吸附、分解去除水中的COD和ss等污染物。生物接触氧化池流出的泥水混合物流入沉淀池，进行固液分离后流至A/O池。在A池进行生物筛选和生物吸附，在O池中进行生物降解。曝气池流出的泥水混合物流入终沉池进行固液分离，终沉池沉降的污泥用泵回流到A池，多余的污泥排至污泥浓缩池，终沉池的出水达标排放。

(3)铁炭微电解设备主要技术参数

为保证铁炭微电解设备的正常运行，防止填料床板结、铁粉钝化及板结，设计中采用了上流反冲型式及机械强制搅拌的方法，并采取添加氧化剂的措施，从而确保铁炭微电解设备的正常运行，铁炭微电解工艺主要设计技术参数如表。