電解催化氧化法廢水處理分析

王 榮， 徐景炎

(山西清源環(huán)境咨詢有限公司，山西 太原 030012)

電解催化氧化法廢水處理分析

王 榮， 徐景炎

(山西清源環(huán)境咨詢有限公司，山西 太原 030012)

隨著城市化進程的加快，各種工業(yè)廢水中的有機物含量增多，傳統(tǒng)的污水處理技術已經不能保證所有的污染物被分解，污水處理技術需要改進。結合電解催化氧化技術，重點對有機物廢水處理進行分析。以氨氮、苯系廢水等為例，分析電解催化氧化技術在廢水處理中的具體應用，探尋合適的污水處理方式。

電解；催化氧化；廢水處理

早在20世紀70年代，聯(lián)合國水資源會議上便提出“水資源可能會在不久之后產生巨大的社會危機?！苯陙?，我國的水資源污染現(xiàn)象嚴重，大量的水污染事件頻發(fā)，內陸水域的水化現(xiàn)象嚴重，各種水體富營養(yǎng)化問題對我國的生態(tài)環(huán)境有著嚴重的影響，水體污染造成了巨大的經濟損失。城市化進程的加快，使得污水中的有機物含量越來越高，種類也越來越多，但有機物處理方法較為滯后，并不能保障污水中有機物的完全分解，污水處理技術需要進行研究與改進。

1 我國污水處理現(xiàn)狀

隨著工業(yè)化發(fā)展及工業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大，污水中的有機物增多，污染級別也越來越高，嚴重威脅著人們的生產和生活。有關數據調查顯示，2010年我國的污水處理率雖然已經達到了76%以上，但廢水的綜合處理仍然較弱，高濃度有機物廢水的處理更是十分脆弱，很多有機廢水未經處理排入水體，不僅造成大量的經濟損失，而且影響生態(tài)環(huán)境。

按照污水中含有的有機物類型及來源，可以將其分為3類：一是能夠被微生物分解利用，并且不含有有害物質、不會對生態(tài)環(huán)境造成污染的有機廢水，如屠宰等產生的廢水；二是能夠被微生物分解利用，但含有一定有害物質的有機污水，如各種藥物制造產生的污水；三是很難被微生物分解利用，且含有較多有害物質的有機污水，對環(huán)境的污染程度較大，必須進行深度污水處理。目前，我國對于第3種有機污水的處理方法相對較為滯后，很多地方并不能夠很好地對其進行無害化處理，導致有害物質被排入水體，產生水體的富營養(yǎng)化等現(xiàn)象，造成經濟損失。

2 電解催化氧化法

電解催化主要是將污染物在電極表面直接進行降解，或者由于電場作用在自由基的作用下進行降解，能夠產生電化學反應的主要是電催化電極，包括陽極氧化、陰極還原、陰陽協(xié)同3種類型。研究與應用最多的便是陽極氧化類型。

陽極氧化分為陽極直接氧化與間接氧化2種方式。直接氧化是將污染物集聚到電極表面，污染物在電極電子的作用下被降解；間接氧化是污染物被電極產生的強氧化劑氧化，從而產生降解作用[1]。

以陽極間接氧化為主要研究對象。間接氧化不僅可以起到直接氧化的作用，而且可以因為電極產生的強氧化劑，間接氧化污水中的有機物，污水有機物處理率及處理效率提高，能夠更好地達到有機物降解目標，有機污水的無害化處理相較于直接氧化會有更好的效果。見第141頁圖1。

圖1 陽極氧化作用示意圖

目前，電解催化氧化技術應用的廢水處理環(huán)境較差，污染物的濃度也較高，電催化陽極除了需要具備一般的陽極材料最基本的要求之外，還需要具備一些必備的特殊性能，以便于更好地進行有機物電解氧化。1) 需要具有良好的耐沖刷性能，在污水處理過程中能夠延長使用壽命，不易發(fā)生龜裂等現(xiàn)象；2) 電極性能要相對穩(wěn)定，耐腐蝕性較強，電導率較高，能夠很好地降低能耗，同時減少污水處理成本；3) 選擇性較好，能夠有較大的可使用面積，增加催化效果，同時最大程度地減少副反應的發(fā)生；4) 電極的制作工藝簡單，成本較低，能夠進行大量的工業(yè)化生產。目前，應用較多的主要有金屬電極、金屬氧化物電極及碳素電極等等。

3 電解催化氧化技術的應用

電解氧化法有著超強的氧化作用，可以對廢水中的有機物進行大量的降解，以含氮廢水處理為例，電催化法對于含氮廢水的處理有著很大的優(yōu)勢。

3.1 垃圾滲濾液廢水

這種廢水中的污染物毒性較強、化學成分復雜、含氮量極高，運用尋常的工藝很難處理。電解催化氧化法可以利用自身處理優(yōu)勢，將較難降解的有機物質轉變?yōu)檩^易降解的物質，有的可以轉化為生物可降解物質，有效提高廢水的可生化性。電解催化氧化可以將垃圾滲濾液中的氨氮有效去除，對于較難降解的有害物質進行降解，便于后續(xù)物理化學的污水凈化處理。Firas Feki等分別以Ti/Pt、石墨和PbO2為電極，制作電化學氧化膜生物反應器，探討其處理垃圾滲濾液的效果。結果顯示，MBR與電解催化氧化方法相結合，可以高效地處理垃圾滲濾液，且對于氮及色度的降解處理率均能夠達到90%以上，對于垃圾滲濾液廢水處理有著明顯的優(yōu)勢。

3.2 氨氮廢水處理

近年來，隨著工業(yè)化及化學技術發(fā)展，廢水中的氨氮含量持續(xù)增多，已經成為我國水污染的主要約束性指標之一，對于水體污染及廢水處理效果有著很大的影響。電解催化氧化法主要是通過陽極間接氧化作用將廢水中的氯離子通過氧化劑作用轉變?yōu)榛钚月?，活性氯便可以將廢水中的氨氮氧化，最終轉變?yōu)榈獨?，從而將廢水中的氨氮去除。劉敏針對電解催化氧化方法在養(yǎng)豬廢水中氨氮去除作用的研究發(fā)現(xiàn)，廢水中的有機物降解可以有效地補充廢水中堿度的損失，電解時間的延長可以有效地提高氨氮及其他有機物的降解去除率，證明了電解催化氧化對于廢水中氨氮有機物的處理優(yōu)勢[2]。但經過多位學者研究表明，電解催化氧化雖然能夠很好地去除廢水中的氨氮，但以目前的電解技術而言，能耗消耗較高，需要將電氧化用到最合適的處理工藝段，以降低能耗，同時需要提高電催化氧化的經濟性。

4 電解催化氧化法的降解效果

4.1 醇醚降解處理

以黃燕等對于電解催化氧化廢水處理機制的研究為基礎，進行電解催化氧化分析。在高濃度有機廢水處理實驗中，主要有機物為醇醚，實驗采用的裝置為自制的電解催化氧化反應器，將經過酸堿調節(jié)的廢水引入電解反應槽進行電解處理，而后自流進入催化氧化反應槽中進行氧化反應，氧化后的部分廢水會回流至電解反應槽中進行再次電解處理，見圖2。

圖2 電解催化氧化廢水處理示意

經過大量的實驗對比分析得出，以單純的氧化法與電解法相比較，將電解與氧化反應聯(lián)合形成的電解催化氧化法對于醇醚的降解去除率增高，對有機廢水的處理效果明顯提升，兩者對于污水處理具有協(xié)同作用 ，能夠很好地提高污水處理效果，為后續(xù)的物理化學污水處理創(chuàng)造了更好的基礎條件，提高了污水處理效率。

4.2 苯降解處理

苯系污水的毒性高且難降解，對于環(huán)境的污染較大，苯降解處理也成為了污水處理的難點與重點。以潘靜等人的實驗研究為依據，通過電沉積法、氣象沉積法等多種方式，在經過Ti/SnO2-Sb電極、Ti/SnO2-Sb-Cu 電極及非金屬Cu等的不同陰陽極組合實驗后，對不同電極材料組成的電催化氧化性能進行對比分析。最終可以得出，Cu的摻雜能夠有效提高Ti/SnO2-Sb電極的電催化氧化性能。而穩(wěn)定性較好、電催化活性較高的電極的使用，能夠很好地提高電催化氧化對于苯降解去除效果，有效處理污水中的有機物，提高有機廢水處理效果，提高無害化處理程度。

5 結束語

隨著社會經濟的發(fā)展，工業(yè)化程度不斷提高，高濃度有機廢水成為水資源污染的主要來源，它的處理也成為了水資源保護需要進行的重點工作。目前，有機物廢水處理方法也有很多的發(fā)展，但有著或多或少的缺陷。有機物成分的復雜化使得廢水處理的難度加大，采用電解催化氧化法可以很好地將難降解的有害物質進行降解，從而提高有機物的生化性，便于后續(xù)廢水處理工序的進行。但電極材料及使用投入加大，仍需要針對電極材料及電解催化氧化工藝進行研究和完善，以便更好地促進廢水的無害化處理。

[1] 滕厚開，謝陳鑫.電解催化氧化法處理含酚廢水技術及機理研究[J].工業(yè)水處理,2016,36(12):90-93.

[2] 馮一偉，胡亞鵬，柴濤.DSA電催化氧化法深度處理煤化工廢水[J].水處理技術,2017(1):105-110.

Analysisofwastewatertreatmentbyelectrolysiscatalyticoxidation

WANGRong,XUJingyan

(ShanxiQingyuanEnvironmentalConsultingCo.,Ltd.,TaiyuanShanxi030012,China)

With the acceleration of urbanization process, the organic content in all kinds of industrial wastewater is increasing.Traditional sewage treatment technology can not guarantee that all pollutants are decomposed, which needs to be improved. Combined with electrolytic catalytic oxidation technology, the treatment of organic wastewater is analyzed. Taking ammonia nitrogen and benzene wastewater as an example, the specific application of electrolytic catalytic oxidation technology in wastewater treatment is analyzed, and the suitable sewage treatment method is explored.

electrolysis; catalytic oxidation; wastewater treatment

2017-04-25

王 榮，女，1984年出生，2007年畢業(yè)于太原理工大學環(huán)境工程專業(yè)，本科學歷，工程師，從事環(huán)境影響評價工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.49

X703

A

1004-7050(2017)03-0140-03

環(huán)境保護