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电化学法处理生活污水研究进展

发布时间:2022-04-07 20:49:56 来源:亚洲城最新网址 作者:亚洲城线上推荐

  1. 河北前进钢铁集团有限公司 河北省 065701;2. 河北会兴金属制品有限公司 河北省 065701

  【摘 要】生活污水处理在水处理领域占有很大比例。一般来说,生活污水处理主要集中在污 水处理厂进行,然而部分地区受地域和自然条件限制,如风景区、自然保护区、运输船舶、 海上平台等,其生活污水产量小、产地分散、成分复杂、水质波动大,采用生化法处理存在 基础设施建设成本高、设备资源浪费严重等问题。电化学法处理上述生活污水具有较大优势。

  城乡生活污水随着我国城镇化速度的加快,产生了较为明显的特性变化。首先表现在污水的 水质上,工业废水增加,水质中的难降解物质增多;其次,在对污水的处理过程中一般为保证 污染达标,要进行多个处理单元,处理的流程相对较长,投资较大;最后在除磷脱氮单元中的 处理效果不稳定。因此就造成了生活污水处理投资大、成本高,所剩淤泥较多,很难直接进 行污水处理。

  污水处理工程建设主要表现在城市污水处理厂的建设上。由于历史原因,我国的污水处理相 对发展较为落后,污水处理厂及污水收集管网系统均未得到完善。而我国城市每天的生活污 水排放量都在大幅度增加,再加上其他工业排水,对污水的处理任务日剧加大。大量的生活 污水如果没有得到很好的处理和再利用,也将会对城市的水系造成严重的污染。

  目前我国的城市污水处理大多采用的是活性污泥的办法,随着时代的发展也出现了诸如 A/O 工艺、SBR工艺、MBR工艺等出磷脱氮的新工艺,对我国污水的处理提供了很大的方便。但 是,随着对环境质量要求的逐步提升,以及城市工业的快速发展,原有技术已逐渐不能满足 现实需要,新的污水处理技术亟待开发和应用。

  电絮凝法处理废水历史悠久,1889 年 E.Her-mite 即首次提出利用电极净化废水的概念。电絮 凝是在电场作用下,可溶性阳极(铁或铝电极,铁电极在电化学当量、离子颜色、絮凝效果 等方面的性能均低于铝电极,故以铝电极为例)水解生成聚态铝和多核羟基络合物并进行污 水净化的一种高效水处理方法。电絮凝综合了电化学氧化和化学絮凝的优点,通过压缩双电 层、吸附架桥、集卷网捕等将污染物吸附、聚集在电极表面。同时阴极产生的氢气与悬浮颗 粒接触可获得良好的黏附性能,其吸附能力远高于药剂法产生的絮凝剂。污染物通常可被直 接矿化为 CO2 和 H2O,未被彻底氧化的中间产物还可通过悬浮颗粒絮凝,在重力和电场力双 重作用下沉淀,因此电絮凝是吸附-电中和、压缩絮凝、氧化及气浮等综合作用的结果。

  阳极表面溶胶层、阳极钝化、聚态铝浓度、溶液/电极与溶液主体之间的传质等对电絮凝效 果影响很大。A.S.Koparal 等将电解液的初始 pH 调至 5.0,有效阻止了阳极表面溶胶层的出现。 罗亚田等认为阳极钝化是造成能耗升高和处理效率降低的主要原因,并通过添加活性阴离子 和采用交流脉冲电絮凝方法来降低阳极钝化。梅向阳等认为电流密度是影响聚态铝浓度、溶

  液主体与电极表面之间传质的主要原因之一。电流密度小,聚态铝浓度过小,传质作用主导 反应,设备利用未达到饱和,造成设备资源浪费;电流密度过大,过量的电子可不经电极反 应直接进入溶液,聚态铝溶出速率变大,过量聚态铝积聚在电极表面造成浓差极化和阳极钝 化。

  不同于电絮凝,电解氯在水处理过程中主要起杀菌消毒作用,故其应用范围较窄,主要处理 船舶及海上平台等产生的高盐生活污水。添加 Cl-能提升氧化消毒能力。Cl-可被氧化为诸如 Cl?、Cl2?、HOCl 等活性粒子并与污染物发生脱氢、亲电加成等电子转移反应;相比其他阴离 子,Cl-更易被氧化。illas 等考察了电解过程中 Cl-和 SO42-的浓度变化,电解前后 SO42浓度基本保持不变,Cl-出现下降,表明 Cl-转化为更高的氧化形式。S.Kim 等对比了 Cl-和 SO42-两种电解质对废水处理效果的影响,其中以 SO42-为支持电解质的有机废水中,仅有 BDD 系统产生了具有氧化活性的 SO4-?,而活性氯则普遍存在于各电解系统中。另外 Cl-半径 小、穿透能力强,易吸附于阳极表面并与之形成可溶性化合物,破坏电极表面钝化层,加速 钝化层溶解。

  电催化氧化(ECO)被认为是以产生的羟基自由基(?OH)为主要氧化剂的一种高级电化学 氧化技术。?OH 为亲电子自由基,具有极高的氧化电位(2.8V),仅次于 F2。?OH 几乎可以 无选择性地进攻富含电子的有机物并与之发生快速的链式反应。因此,ECO 技术在处理难降 解工业废水(如染料废水)方面很具优势。根据?OH 产生位置的不同,ECO 可分为直接氧化 和间接氧化,直接氧化主要发生在电极/溶液界面附近,氧化能力受吸附态?OH、活性氧化物 (MOx+1)浓度和传质作用的影响;间接氧化则发生在溶液主体,氧化能力更多依赖于游离 的活性自由基。

  就目前我国的污水处理技术来说,必须要实现技术和设备开发才能实现污水的再生利用。这 就需要提升水处理的工艺水平,实现新技术的开发和整合,保证新的发展技术既要符合我国 城市发展的规律和现状,又要在此基础上建立高效、可靠的配套技术,着重解决当前的城乡 污水再生利用问题。尤其是对以污水中含有的一些有毒物质,以及各种难解物质的去除技术, 实现污水处理的高效能低损耗的整合处理技术。

  当前污水处理行业发展还存在一些问题,如污水处理厂的设计标准偏低,各种工艺技术相对 较为落后等,需要在发展中进行完善和提升。在信息技术的发展背景下,可以在污水处理的 过程中运用各种信息处理技术,实现对污水处理的信息化管理。如

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