關(guān)于電化學(xué)水處理技術(shù)的研究及應(yīng)用進(jìn)展

高曉連

摘 要：基于推動(dòng)水處理技術(shù)發(fā)展的目的，圍繞電化學(xué)水處理技術(shù)的應(yīng)用，做簡(jiǎn)單的論述，整理技術(shù)研究相關(guān)信息，共享給相關(guān)人員參考借鑒。從電化學(xué)水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析，技術(shù)成熟度不斷提高，為很多領(lǐng)域的水處理提供支持和保障，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電化學(xué);水處理;環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)

水處理指的是利用專業(yè)水處理設(shè)備，采用物理和化學(xué)以及生物等多種手段，去除水中含有的有害物質(zhì)，通過沉降和過濾以及混凝等方式，使其能夠達(dá)到特定的用途標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)內(nèi)水處理技術(shù)水平不斷提高，涌現(xiàn)出很多高性能水平的技術(shù)，為相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用提供支持。

1 我國(guó)水處理現(xiàn)狀

按照《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，各地區(qū)不斷加大水處理投入和研究力度，力求通過提高水處理技術(shù)水平，配套完善的處理設(shè)施，提高處理水平，推動(dòng)社會(huì)持續(xù)化發(fā)展。根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，截止到2019年6月末，我國(guó)設(shè)市城市建成運(yùn)行污水處理廠總計(jì)2327座，污水日處理能力達(dá)到1.48億m3，全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠累計(jì)處理污水269.39億m3。與此同時(shí)，36個(gè)重點(diǎn)城市建成運(yùn)行污水處理廠總計(jì)570座，日處理能力達(dá)到0.65億m3。目前，水處理實(shí)踐中采用的技術(shù)手段，主要分為物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)等，可供選擇的技術(shù)很多?，F(xiàn)結(jié)合電化學(xué)處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，進(jìn)行重點(diǎn)分析。

2 電化學(xué)水處理技術(shù)的研究

2.1 新技術(shù)

從水處理領(lǐng)域分析，電化學(xué)水處理技術(shù)的研究，圍繞多個(gè)方向開展。其中，電滲析為主要方向。采用的電滲析（ED）技術(shù)，主要是膜分離原理，利用兩種功能相反的膜，同時(shí)巧妙操控水中帶電離子遷移，實(shí)現(xiàn)對(duì)水的處理與分離，在苦咸水淡化和海水濃縮以及廢水回收利用等多個(gè)領(lǐng)域，被廣泛應(yīng)用。電滲析技術(shù)的應(yīng)用，常規(guī)技術(shù)重點(diǎn)為脫鹽與濃縮。從脫鹽角度分析，注重淡水水質(zhì);濃縮方面則注重濃水水質(zhì)。早期的水處理領(lǐng)域，多運(yùn)用電滲析技術(shù)進(jìn)行海水處理與地表水以及地下水處理。采用此技術(shù)進(jìn)行海水淡化處理，能源消耗很大，同時(shí)膜面積要求大，適用范圍很小，多集中于飲用水處理。電滲析苦咸水淡化處理的能源消耗以及膜面積要求有著較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。隨著技術(shù)日益完善和優(yōu)化，其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用日益完善[1]。圖1為工藝圖。

2.2 新裝置

電化學(xué)水處理的實(shí)現(xiàn)，需借助專業(yè)的裝置。使用的水處理裝置，組成部分包括電源部分、電凝聚裝置和進(jìn)出水口。傳統(tǒng)的水處理裝置，多應(yīng)用于電鍍廢水處理、紡織印染廢水處理、造紙廢水處理等領(lǐng)域。使用時(shí)需要通入空氣攪拌污水，防止極板表面結(jié)垢，然而空氣攪拌使得電解過程產(chǎn)生微氣泡，影響電凝聚氣浮作用的發(fā)揮，在出水環(huán)節(jié)要布置沉淀裝置，實(shí)現(xiàn)水與渣的分離，使得系統(tǒng)占地面積比較大，使用成本較高。廢水處理環(huán)節(jié)，因?yàn)闃O板表面污泥不斷沉淀，經(jīng)過7天運(yùn)行后，要取下進(jìn)行清洗，以免電解效率降低影響處理效果。由于高電壓、低電流，使得極板間距很大，電流密度比較低，電解率不高，因此電解時(shí)間很長(zhǎng)同時(shí)效果較差。圍繞傳統(tǒng)裝置存在的問題，進(jìn)行裝置的優(yōu)化。以某電凝聚裝置為例，主要由機(jī)架、前支撐板、液壓裝置、壓板與前蓋板等組成。其使用弓形攪拌除垢裝置，同時(shí)設(shè)計(jì)為臥式結(jié)構(gòu)，支持推流和攪拌廢水的同時(shí)，清潔極板表面，有效處理電凝聚裝置內(nèi)氣體積聚以及極板結(jié)構(gòu)鈍化問題，確保處理效果，產(chǎn)生的污泥很少且含水率不高[2]。

3 電化學(xué)水處理技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 難生物降解有機(jī)廢水處理

從技術(shù)發(fā)展的角度分析，以往多采用混凝過濾與處理磷酸銨鹽技術(shù)等，隨著電化學(xué)水處理技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)出多元化技術(shù)。例如水質(zhì)處理實(shí)踐中，采用膜處理，帶動(dòng)著交換離子樹脂的增加，同時(shí)擴(kuò)大使用范圍與條件。整個(gè)凝結(jié)水處理實(shí)踐中，使用的粉末樹脂，有著突出優(yōu)勢(shì)。一般來說，工業(yè)產(chǎn)生的大規(guī)模有機(jī)廢水，受到有機(jī)物含量高以及污水流量波動(dòng)大等的影響，采取常規(guī)生物處理手段，難以獲得較高的效率，甚至難以達(dá)到處理效果。利用電解氧化方法，進(jìn)行廢水的處理，若選擇涂層電極，當(dāng)作處理的陽極材料，則可以利用陽極反應(yīng)，以間接形式進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的分解。若選擇可溶性鐵或者鋁當(dāng)作陽極，利用相同電解反應(yīng)器，以電氧化和電凝聚、電氣浮協(xié)同方式，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的去除，處理效果可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。其中，COD的去除率可超過98%。

3.2 重金屬離子的回收與去除

水處理中重金屬離子的去除，為電化學(xué)技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，多采用電解法技術(shù)。經(jīng)過多年發(fā)展，電解法技術(shù)成熟度很高。從技術(shù)研究前沿分析，以部分標(biāo)準(zhǔn)電極電位較負(fù)的金屬為主，比如Ni2+等。隨著水處理標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，環(huán)保理念的運(yùn)用日益廣泛，使得處理技術(shù)水平提高[3]。

3.3 垃圾滲濾液與含染料廢水

水處理實(shí)踐中常需要進(jìn)行垃圾滲濾液的處理，其屬于高濃度有機(jī)廢水，不僅污染物類型很多，而且水質(zhì)較為復(fù)雜;變化范圍很大;生化性較差，隨著時(shí)間的變化，水質(zhì)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化，如何選擇適宜的滲濾液處理技術(shù)，對(duì)提高垃圾衛(wèi)生填埋處理水平起到關(guān)鍵作用。采用電化學(xué)處理技術(shù)，能夠?yàn)槠涮峁┒鄻踊x擇，針對(duì)難以降解的有機(jī)物或者有毒生物等，經(jīng)過處理將其轉(zhuǎn)化為可生化物質(zhì)，進(jìn)而增強(qiáng)廢水的可降解性。實(shí)際應(yīng)用中，電化學(xué)氧化法的應(yīng)用，除去除滲濾液的色度以及氨氮之外，還實(shí)現(xiàn)對(duì)部分有毒污染物的降解。從其出水的情況看，可生化性較為突出，為后期的處理提供了支持和幫助。一般來說，染料，廢水有著很為復(fù)雜的成分，比如有機(jī)染料以及中間體，不僅降解難且毒性強(qiáng)，而且pH值有著大波動(dòng)變化特點(diǎn)。采用的電解法，運(yùn)用電解原理，能夠產(chǎn)生余氯，進(jìn)而達(dá)到去除含鹽染色廢水的效果，在色度以及COD的去除方面有著突出的效果。設(shè)計(jì)的一種運(yùn)用混凝電化學(xué)氧化法--活性污泥法，對(duì)印染產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，相比傳統(tǒng)的工藝可以實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約[4]。

3.4 含油廢水與含氯廢水

受到水用途特點(diǎn)的影響，產(chǎn)生的廢水也不同，比如含油廢水與含氯廢水等。對(duì)于含油廢水，選擇電絮凝法與電氣浮法處理，通常去油量能夠達(dá)到93-95%。若廢水中含油量小于150mg/L，采用上述手段處理，廢水中的含油量可以減少到10%以下。由于含油廢水的成分很是復(fù)雜，除了油分外，還有表面活性劑，增加處理的難度，并且污染源很復(fù)雜。根據(jù)廢水的特點(diǎn)，選擇電凝聚法與電氣浮法，去除水中的懸浮物以及色度等，可達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)含氯廢水的處理，采用電解脫氮的方法，去除含有的NO3-。此類廢水中除了放射性元素外，還包括重金屬元素，比如Ru等，選擇其他方法的處理效果不佳，運(yùn)用電化學(xué)法，可達(dá)到不錯(cuò)的效果，具有推廣應(yīng)用價(jià)值，為水處理提供多樣化選擇。

4 結(jié)語

綜上所述，水處理實(shí)踐中采用電化學(xué)水處理技術(shù)手段，能為很多水處理工作提供技術(shù)支持與保障。文中總結(jié)一種水處理研究的新技術(shù)和新裝置，同時(shí)總結(jié)處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和效果。水處理面臨很多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)，需繼續(xù)加大技術(shù)研究力度。

參考文獻(xiàn)：

[1]余晟.電化學(xué)水處理技術(shù)在工業(yè)循環(huán)冷卻水中的運(yùn)用[J].河南科技，2019（19）：64-66.

[2]張瑞，趙霞，李慶維，魏晉飛，李子涵.電化學(xué)水處理技術(shù)的研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2019，45（04）：11-16.

[3]樊旭.電化學(xué)水處理技術(shù)在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用[J].煤炭與化工，2018，41（09）：155-158.

[4]段汝元，宋子平，李寧輝.FEC電化學(xué)水處理技術(shù)在工業(yè)循環(huán)水處理中的應(yīng)用[J].山東化工，2018，47（16）：199-201.