還原電芬頓工藝在高濃度廢水處理工程中的應(yīng)用

張巍

（廈門綠動力環(huán)境治理工程有限公司，福建 廈門 361009）

常見的工業(yè)有機(jī)廢水處理工藝主要是芬頓工藝，其具有反應(yīng)速度快、裝置簡便、降解有機(jī)物效率高等特點(diǎn)[1]，但其氧化后調(diào)節(jié)pH 值導(dǎo)致了大量含鐵污泥的產(chǎn)生。當(dāng)H2O2加藥量提高時，鐵鹽加藥量也對應(yīng)增大，使鐵鹽試劑成本增加，并且將產(chǎn)生大量的鐵鹽污泥，導(dǎo)致后續(xù)處理污泥量增大。

類芬頓工藝是將光催化技術(shù)、電化學(xué)反應(yīng)、超聲技術(shù)等與傳統(tǒng)芬頓工藝結(jié)合，不但能解決傳統(tǒng)芬頓工藝的不足，還能有效結(jié)合各技術(shù)的優(yōu)勢，達(dá)到處理廢水的目的[2]。電芬頓工藝是采用電化學(xué)法，使Fe2+和H2O2持續(xù)反應(yīng)，兩者生成羥基自由基（·OH）,將有機(jī)物直接氧化降解[3]。與傳統(tǒng)芬頓工藝相比，電芬頓工藝可原位產(chǎn)生H2O2或Fe2+，而且藥劑利用率高。

還原電芬頓工藝是在初始階段加入一定量的亞鐵離子催化H2O2產(chǎn)生·OH，將有機(jī)物氧化，再通過電化學(xué)作用，將Fe3+還原為Fe2+，實現(xiàn)了鐵鹽催化劑的循環(huán)利用，減少反應(yīng)后污泥的產(chǎn)量，同時提高了COD 的去除效率。

1 還原電芬頓工藝原理及工藝流程

1.1 還原電芬頓工藝原理

還原電芬頓工藝可提高COD 的去除率，減少鐵鹽污泥的產(chǎn)生，減少占地面積。還原電芬頓工藝采用電化學(xué)反應(yīng)，將Fe3+還原為Fe2+，減少鐵鹽催化劑的的投加量，從而減少了后續(xù)反應(yīng)中鐵鹽污泥的產(chǎn)生，既可減少污泥的處理費(fèi)用，又可減少鐵鹽藥劑的費(fèi)用。

還原電芬頓工藝?yán)藐帢O極板提供電子，將Fe3+還原為Fe2+，反應(yīng)方程式如下：

Fe3++e →Fe2+

H2O+2e →H2+OH-

根據(jù)上述方程式可以看出，當(dāng)電流密度過大時，會產(chǎn)生氫氣，當(dāng)氫氣大量產(chǎn)生時，會導(dǎo)致pH 值上升，不利于芬頓反應(yīng)的發(fā)生，所以要通過控制電流密度大小或調(diào)節(jié)反應(yīng)過程pH 值來加大芬頓反應(yīng)的效率。

1.2 工藝流程

廢水匯集到廢水收集池，然后通過水泵進(jìn)入pH調(diào)節(jié)池后，進(jìn)入還原電芬頓反應(yīng)系統(tǒng)，經(jīng)過還原電芬頓系統(tǒng)處理后的出水進(jìn)入中和池，在中和池中進(jìn)行pH 值的調(diào)節(jié)，上清液達(dá)標(biāo)排放，鐵鹽污泥進(jìn)入污泥池完成后續(xù)處理。工藝流程見下圖。

1.3 控制參數(shù)

pH 調(diào)節(jié)池主要控制參數(shù)為廢水pH 值。還原電芬頓系統(tǒng)主要控制參數(shù)為電流電壓和H2O2的加藥量。

2 還原電芬頓工藝的影響因素

2.1 pH 值的影響

還原電芬頓工藝與傳統(tǒng)芬頓工藝一樣，反應(yīng)pH值在3—4 時可達(dá)到較好的處理效果。當(dāng)pH 值過高時，將發(fā)生以下反應(yīng)：

O2+H2O+4e →4OH-

當(dāng)反應(yīng)pH 值過低時，會使溶液酸性過高，發(fā)生以下反應(yīng)：

·OH+H++e →H2O

上述反應(yīng)會造成·OH 被過度消耗，增大了H2O2的消耗或降低了反應(yīng)效率。

2.2 電流密度及電壓的影響

當(dāng)電流密度過大時，還原電芬頓陰極會產(chǎn)生大量的氫氣，將導(dǎo)致反應(yīng)體系pH 值升高，不利于芬頓反應(yīng)的進(jìn)行。而當(dāng)電流密度較低時，電流對反應(yīng)體系的作用較小，效果不明顯，而且對Fe3+的還原作用較小，達(dá)不到鐵鹽的循環(huán)利用。

對于電芬頓系統(tǒng)來說，電壓為電化學(xué)反應(yīng)提供動力。外加電壓高于分解電壓時，電芬頓反應(yīng)才能發(fā)生[4]。但當(dāng)電壓過高時，電能消耗增大，能耗過高。

3 還原電芬頓工藝在廢水處理中的應(yīng)用

還原電芬頓工藝是一種新技術(shù)，其對于處理高濃廢水有較好的效果，同時對污水色度的去除率也很高，接近完全脫色。與傳統(tǒng)芬頓工藝相比，還原電芬頓工藝可減少70%的鐵泥產(chǎn)量，其具有加藥量低、反應(yīng)效率高、產(chǎn)泥量低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，也可應(yīng)用于難降解的有機(jī)廢水、印染廢水等廢水的處理。