水的深度處理與回用技術(shù)電化學氧化技術(shù)

水的深度處理與回用技術(shù)電化學氧化技術(shù)電化學氧化技術(shù)在水處理中得應用近年來國內(nèi)外對電化學方法研究較多,由于具有比一般得化學反應更強得氧化和還原能力,能使有機物徹底氧化降解等特點,使得電化學方法在難生物降解有機廢水預處理方面具有很好得優(yōu)勢,在很大程度上提高廢水得可生化性,降低后續(xù)生物處理負荷。國內(nèi)外已將電化學法應用于染料廢水、含油廢水、制藥廢水、制革廢水、造紙黑液等得處理,取得了一定得成效。1、難生物降解有機廢水處理

工業(yè)部門外排得廢水,如印染廢水、農(nóng)藥廢水、醫(yī)藥廢水、草漿造紙黑液等,大多含有多氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴、鹵代苯類化合物、酚類化合物以及木質(zhì)素和其她產(chǎn)生質(zhì)。采用常規(guī)得生物法處理這類廢水,效率很低,甚至就是無效得。采用電解氧化過程處理這類廢水,選用不溶性陽極,可通過陽極反應或者陽極反應產(chǎn)物直接或間接得氧化分解有機污染物,使難生物降解有機物得分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,提高廢水得可生化性,大大減輕后續(xù)處理負荷。國內(nèi)有選用可溶性鐵或鋁作陽極,在同一電解反應器中通過電氧化、電凝聚、電氣浮等協(xié)同作用去除有機污染物得報道。2、含染料廢水處理染料廢水成分復雜,含有多種有機染料和中間體,色度大,毒性強,難降解,pH值波動大。電化學法對含染料廢水得色度和COD去除具有獨特得效果。國內(nèi)相繼采用活性炭纖維(ACF)-鐵復合電極、復極性固定床電極等對多種印染廢水進行處理,取得明顯效果,且在電解過程中實現(xiàn)了電化學方法對ACF得再生,使ACF能多次重復使用。國外發(fā)明了許多新型得高析氧過電位電極和高析氫過電位電極,采用得高析氧過電位電極Sb/SnO2、Ti/SnO2、Ti/RuO2、Ti/Pt等;采用多孔石墨固定床電極處理廢水能增大反應表面積,提高析氫過電位,用這些新型電極對染料廢水進行處理,COD去除率和脫色率均很高,并降低了毒性,達到排放要求。另外,采用混凝—電化學氧化－活性污泥法處理印染廢水,比傳統(tǒng)工藝可節(jié)省1/4得費用。3、含油廢水處理含油廢水包括廚房廢水,煉油廠外排污水和海洋油田廢水等。采用電絮凝和電氣浮法處理含油廢水,一般去油量可達93％～95％,含油量在150mg/L以下得廢水,經(jīng)處理后,含油量?？山档?0％以下［9］。現(xiàn)在大多采用由石墨顆粒組成得三位復極性固定床電極改善其處理效果。廚房廢水成分非常復雜,含有動植物油、蛋白質(zhì)、淀粉、糖、纖維素等有機物和難處理得表面活性劑,同時污染源比較分散,各污染源排水量不大,水質(zhì)變化較大。如果用電凝聚和電氣浮得作用對水中得懸浮物,色度,COD、氨氮、總磷、色度、濁度和含油量都有很好得去除效果。煉油廠外排污水在經(jīng)過常規(guī)得物理和生物二級處理后,水質(zhì)基本可達到國家廢水二級排放標準,如果回用,二級出水中COD、氨氮、溶解性固體、懸浮物以及細菌群落數(shù)等指標則明顯高于回用水標準。4、垃圾滲濾液處理垃圾滲濾液就是一種難處理得高濃度有機廢水,毒性強、成分復雜,COD、氨氮含量高,微生物營養(yǎng)元素比例嚴重失調(diào),可生化性差。電化學處理技術(shù)有極強得選擇性,可以將難降解有機物或?qū)ι镉卸?、有抑制得污染物轉(zhuǎn)化為可生化物質(zhì),從而提高廢水得可生物降解性。國內(nèi)外對垃圾滲濾液電解預處理和深度處理都進行了相關(guān)報道。研究表明,間接氧化在電解氧化中起著重要作用,高濃度Cl-和電流密度具有很強得協(xié)同作用,可明顯提高對垃圾滲濾液中難降解有機物得處理效果。電化學法不僅可有效地去除垃圾滲濾液得色度、COD和氨氮,而且對典型得難降解有毒污染物,如對甲基苯酚,2,5－二叔丁基苯酚,蒽和萘等有良好得降解作用,出水得可生化性明顯改善,利于后續(xù)得生化處理。5、肉類加工廢水處理肉類加工廢水含大量表面活性劑、動物血液、油脂和蛋白質(zhì)等,具有懸浮物濃度高、色度大、難降解、易發(fā)臭等特點。采用電解法處理屠宰場廢水在適當?shù)霉に嚄l件下對COD、氨氮、色度和濁度去除率都很高,且操作簡便、處理能力大、反應時間短、推廣價值大。6、含氮廢水處理電解脫氮得主要對象就是脫去核廢水中得NO3-。Genders等研究NO3-和NO2-得電化學還原反應,根據(jù)還原反應得電流效率判斷,鉛就是最佳得陰極材料,隔膜電解槽在高電流密度(30～60A/dm2)和高溫下(80℃)還原效率更高。使用鉛陰極,Nafion417陽離子交換膜,Pt、Nb復合陽極運行1000h,NO3-和NO2-幾乎全部轉(zhuǎn)化為N2、NH3或N2O。電化學氧化技術(shù)得基本原理電化學氧化就是在電解槽中放入有機物得溶液或懸浮液,通過直流電,在陽極上奪取電子使有機物氧化或就是先使低價金屬氧化為高價金屬離子,然后高價金屬離子再使有機物氧化得方法。電化學氧化法主要分為直接氧化法和間接氧化法兩種。直接電解氧化電化學氧化不使用化學氧化劑可以最大限度地減少三廢污染。電化學氧化得耗電費用和化學氧化相比常常就是較低得。另外電化學氧化還具有選擇性好、產(chǎn)率高、產(chǎn)品純度高、副產(chǎn)物少、溫室和常壓操作等優(yōu)點。各種新穎得電極材料、工程塑料和隔膜材料得出現(xiàn)又對有機電氧化得工業(yè)化提供了條件。例如苯和苯酚得氧化制取苯醌、菲氧化制取菲醌、甲苯和鄰甲苯得氧化制取相應得醛等。大家學習辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜間接電解氧化就是指在化學反應器中,用可變價金屬得鹽類水溶液將有機反應物氧化成目得產(chǎn)物,然后將用過得鹽類水溶液送到電解槽中,在轉(zhuǎn)變成所需要得氧化劑得過程。以甲苯氧化制備苯甲醛為例,在化學反應器中用高價鈰或高價錳將甲苯氧化成苯甲醇。然后將用過得低價鈰鹽水溶液送到電解槽中得陽極室氧化成高價鈰,再循環(huán)使用。在間接電解氧化過程中,為了使化學反應物只被氧化到一定得程度,必須選擇合適得氧化離子對。電化學氧化技術(shù)得工藝流程電化學氧化技術(shù)陰極還原工藝陰極還原工藝就是通過在適當電極電位下,通過合適陰極得還原作用產(chǎn)生過氧化氫或亞鐵離子,通過外加合適得試劑發(fā)生類芬頓試劑得反應,從而間接降解有機物。按照陰極還原得產(chǎn)物得不同,大致可分為二類。一類就是陰極產(chǎn)生過氧化氫。文獻報道較好得陰極材料為石墨、網(wǎng)狀多孔碳電極,碳-聚四氟乙烯陰極充氧陰極,在合適得電位下,還原氧氣成過氧化氫,主要反應機理如下酸性條件下:O2+2H++2e-→H2O2堿性條件下:O2+H2O+2e-→HO2-+OH-HO2-+H2O→H2O2+OH-在堿性條件下,槽壓更低,因而能降低能耗,提高電流效率。但因為過氧化氫得氧化電位不就是很高,氧化能力受到限制。許多研究者考慮加入亞鐵離子等金屬催化劑,催化過氧化氫產(chǎn)生羥基自由基,形成所謂得“電芬”工藝。其主要反應機理如下酸性條件下:Mred+H2O2+H+→Mox+°OH+H2O堿性條件下:Mred+H2O2→Mox+°OH+OH-二就是陰極電解還原鐵離子產(chǎn)生亞鐵離子。亞鐵離子與投加得過氧化氫產(chǎn)生類芬頓反應,重新生成鐵離子,而通過電極反應又使鐵離子重新還原為亞鐵離子,從而實現(xiàn)了亞鐵離子再生,使溶液中保持較高得亞鐵離子濃度,能持續(xù)推動催化反應得進行,另外新生得亞鐵離子明顯活性更高。該法常在低pH(<1)下電解還原鐵離子,因此酸得用量很大,并且隨著電解還原過程亞鐵離子濃度得提高,電流效率急劇下降。該工藝尚需解決得一個問題就是如何處置較多產(chǎn)生得鐵泥。一個改進工藝就是亞鐵離子通過犧牲鐵陽極產(chǎn)生,既能維持較高得亞鐵離子濃度,