工業(yè)廢水處理中微電解技術(shù)的應(yīng)用

王琳娜

（深水海納水務(wù)集團股份有限公司，廣東 深圳 518000）

微電解技術(shù)完全滿足環(huán)境污染處理的要求，特別是在高濃度工業(yè)廢水處理中起著重要的作用。與傳統(tǒng)高濃度工業(yè)廢水處理方法如芬頓法、高級氧化法等相比，微電解技術(shù)應(yīng)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(yīng)用，效果更為顯著。

1 微電解技術(shù)原理

1.1 氧化還原作用

電池反應(yīng)會出現(xiàn)鐵碳的微電解，因此必須將碳和鐵放進電解質(zhì)溶液中，以形成二價鐵離子的新形態(tài)，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(yīng)的過程中，會產(chǎn)生許多H+和O2-，如果進行合成的為偏酸性狀態(tài)，那么氧化還原反應(yīng)會出現(xiàn)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(yīng)中會產(chǎn)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(huán)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(tài)或者懸浮狀態(tài)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(tǒng)的形成，其電場也在系統(tǒng)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(xiàn)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(zhì)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(dǎo)致大量的小氣泡出現(xiàn)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(yīng)快速發(fā) 生[1]。

2 影響因素研究

影響因素的研究是微電解處理技術(shù)的主要研究內(nèi)容之一，表1為微電解處理幾種工業(yè)廢水的試驗結(jié)果。試驗結(jié)果參見相關(guān)文獻[1-3]。

表1 微電解處理工業(yè)廢水的試驗條件與處理效果

3 微電解技術(shù)新型工藝的優(yōu)化分析

3.1 微波耦合工藝

該工藝通過微波技術(shù)的快速加熱功能實現(xiàn)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(shù)削弱微電解反應(yīng)強度，控制反應(yīng)處理速率，完全避免了填料表面板結(jié)的現(xiàn)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(yè)廢水時應(yīng)用了微波耦合工藝，經(jīng)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(jīng)處理后的廢水水質(zhì)已經(jīng)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(yīng)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(yīng)強度，從而有效控制處理流程。在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用該技術(shù)時，電場耦合工藝能夠抑制填料表面發(fā)生板結(jié)和堵塞現(xiàn)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(yīng)用于不同pH值工業(yè)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(xiàn)出該工藝高效、穩(wěn)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(tǒng)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(yè)廢水，試驗數(shù)據(jù)顯示，處理后廢水中苯二酚的含量降低了94.6%，與傳統(tǒng)處理工藝相比，改善效果明顯，適用于處理各種PH值的工業(yè)廢水?？蒲腥藛T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(shù)反應(yīng)裝置，如圖1所示。

圖1 新型微電解反應(yīng)裝置

4 工業(yè)廢水處理中微電解技術(shù)的應(yīng)用

4.1 處理化工廢水

在我國經(jīng)濟向質(zhì)量型轉(zhuǎn)型過程中，化工和石油企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，這些企業(yè)在生產(chǎn)中都會產(chǎn)生大量污染物，產(chǎn)生污染物最多的是化工企業(yè)，最典型的污染物就是化工廢水。這些化工廢水顏色發(fā)黑發(fā)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(shù)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(xué)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(yīng)生成可利用的原材料，實現(xiàn)資源的重復(fù)利用，如氫離子和鐵離子等化合物可還原工業(yè)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(shù)。利用該技術(shù)對電鍍廢水進行氧化還原、凝結(jié)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(xué)性質(zhì)和金屬活動順序，對鐵之后的金屬物質(zhì)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(luò)合物富集后，會形成金屬物質(zhì)沉淀。

4.3 處理印染廢水

紡織行業(yè)廢水是工業(yè)廢水的主要來源，源頭是染料和中間體。印染行業(yè)中各種產(chǎn)品中間體結(jié)晶的母液、生產(chǎn)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(fù)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(shù)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(luò)離子、混凝廢水中膠體物質(zhì)和分散的染料以及有效氧化廢水中的還原物質(zhì)，加快硫化染料和還原染料的沉淀，再通過陰極產(chǎn)生的H+和O2-調(diào)節(jié)酸堿度，新形態(tài)的H+和Fe2+可以與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，破壞染料中間體分子的發(fā)色基團，顯著降低廢水色度，提升了廢水的可生化性[4]。

5 結(jié)語

國內(nèi)外大量實踐證明，微電解技術(shù)與同類工業(yè)廢水處理技術(shù)相比，不僅應(yīng)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(xiàn)了廢棄物的再利用。目前，雖然微電解技術(shù)可與其他技術(shù)實現(xiàn)協(xié)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(guān)注的問題。