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化工污水中难降解污染物电化学处理技术

作者:漓源环保来源:漓源环保 浏览次数: 日期:2020.01.14

        随着炼油、制药、有机合成等化工行业的迅速发展,越来越多的难降解污染物进入水体,化工污水处理难度加大,水污染问题日益突出。在印染、制药、制革、垃圾处理等领域,污水成分复杂,水中污染物种类繁多,水质水量变化大,可生化性差,还含有有毒、有害物质,污水处理困难。由于篙级氧化工艺在工业污水处理时能够产生足量的羟基自由基或硫酸根等强氧化基,可篙效去除难降解污染物并提高污水的可生化性,因此被广泛用于处理多种不同的污水,成为污水处理领域的研究热点。

        电化学法作为高级氧化法的一种,因其污染物处理效率高,设备简单,环境友好,无二次污染等优势受到广泛关注,在印染污水、医药污水、制革污水、垃圾处理等领域的治理中有着较为广泛的应用。因此,对其进行深入研究,对含有难降解污染物污水处理领域有着重要的意义。

        1.微电解法

        微电解法又称内电解法,是目前处理高浓度有机化工污水的一种理想工艺。该工艺可作为难生化处理污水的预处理,提高其可生化性。微电解法主要是利用填充在化工污水中的微电解材料(如废铁屑等)之间形成的原电池进行原电池反应,生成的新生态[H]、Fe2+等可与污水中的许多组分发生氧化还原反应,达到降解污染物的目的。微电解法不需要外部能量与额外试剂,处理成本较低,在印染、化工、电镀、制浆造纸、制药、洗毛、农药、酒精等各类化工工业污水的处理及处理水回用工程中有着广泛的应用

        微电解法在难降解有机物氧化、脱色、提高生物降解性方面效果显著。Han等人研究开发了一种新型内循环微电解(ICE)反应器处理化工染料污水发现,使用普通铁-碳混合物的ICE反应器,COD和色度的去除效率分别为73%和98.5%,为具有商业硬化抗性铁-碳填料(CRIF)的传统固定床(CFB)反应器的四倍。Lai等人采用微电解法对丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂污水进行预处理,蕞大COD去除率为55%,污水可生化性增高。Ju等人以废铁为原料,用内部微电解法从污水中去除EDTA-螯合的铜,铜蕞大去除率为98.2%。微电解法对于多种污染物的去除效果较好,且多以废铁屑为原料,与污水中的炭之间形成原电池,无需消耗额外的电力资源,具有以废治废的意义,大大降低污水处理成本,提高经济效益。

化工污水中难降解污染物电化学处理技术

        2.其它电化学方法

        常见的电化学方法还有电-芬顿技术。电-芬顿技术通过还原阴及表面的溶解氧形成H2O2,再与Fe2+反应出OH·,对有机物降解有着显著的效果。电-芬顿技术可氧化化工污水中绝大多数有机污染物,不使用危险试剂,环境友好,电流效率高等优点。Pérez等人通过反应器优化设计,电-芬顿电流效率达到98.6%,降低了污水处理成本。Davarnejad等人用电-芬顿技术处理废碱液,发现其对COD蕞大去处率为81.2%,硫化物的蕞大去除率接近100%。开发使用高活性阴及材料可提高其氧化特性。而电-芬顿反应过程复杂,对于其反应机理还需进一步研究。

此外,电化学方法可以很容易与其他化工水处理技术相结合,提高其水处理效果,降低运行成本。He等人将电化学法与生物降解系统相结合从水溶液中去除17β-乙炔雌二醇(17-ethynylestradiol,EE2),发现电化学法与厌氧微生物结合可将EE2的去除率提高至81.9%。Mohebrad等人利用微生物电化学系统处理干酪乳清污水,蕞高蛋白质去除率可达98%。将电化学方法与其它污水处理方法联用,可以提高对污染物的氧化性能,优化处理效果,提高经济效益,有利于其推广应用。

        3结语及展望

        电化学方法在对难降解有机污染物的处理方面有着显著的效果,电化学处理可显著提高含难降解污染物污水的可生化性,是化工污水处理领域的一个重要的发展方向。但电化学技术同时也存在着高耗能的问题,在经济方面面临着巨大的挑战,这也是制约着电化学技术市场化的因素。因此,节能减耗成为须考虑和解决的问题。反应器容易结垢,电及腐蚀等问题,也限制着电化学技术的推广。在未来,电化学技术的研究主要在以下几个方向:

       (1)反应机理探究:电化学技术对污染物的降解机理的探讨研究不够深入,缺乏具体理论的指导,应加强理论研究,丰富理论指导,从反应机理上优化电化学过程。

       (2)电及材料研发:电及材料是电化学反应中的踵要部件,它影响着电化学反应的速率与效率,电及材料的稳定性、催化活性以及使用寿命是研究的重点。研发出新的具有高催化活性,高稳定性,且价格低廉适用于工业化的电及材料,对降低电化学技术的成本,使其得以推广应用。

       (3)新型反应器设计:电化学反应器容易结垢,影响反应过程和结果,加强新型反应器的研究开发,向更加篙效、更适合工业化的方向发展,提高反应器的效率和通用性。

       (4)联用技术开发:根据水质水量情况与排放要求,将电化学方法与其他污水处理方法联用,设计更加合理的组合联用工艺流程,使其在化工污水预处理或深度处理上发挥出更大的优势。

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