电解催化氧化法废水处理分析

王 荣， 徐景炎

(山西清源环境咨询有限公司，山西 太原 030012)

电解催化氧化法废水处理分析

王 荣， 徐景炎

(山西清源环境咨询有限公司，山西 太原 030012)

随着城市化进程的加快，各种工业废水中的有机物含量增多，传统的污水处理技术已经不能保证所有的污染物被分解，污水处理技术需要改进。结合电解催化氧化技术，重点对有机物废水处理进行分析。以氨氮、苯系废水等为例，分析电解催化氧化技术在废水处理中的具体应用，探寻合适的污水处理方式。

电解；催化氧化；废水处理

早在20世纪70年代，联合国水资源会议上便提出“水资源可能会在不久之后产生巨大的社会危机。”近年来，我国的水资源污染现象严重，大量的水污染事件频发，内陆水域的水化现象严重，各种水体富营养化问题对我国的生态环境有着严重的影响，水体污染造成了巨大的经济损失。城市化进程的加快，使得污水中的有机物含量越来越高，种类也越来越多，但有机物处理方法较为滞后，并不能保障污水中有机物的完全分解，污水处理技术需要进行研究与改进。

1 我国污水处理现状

随着工业化发展及工业生产规模的不断扩大，污水中的有机物增多，污染级别也越来越高，严重威胁着人们的生产和生活。有关数据调查显示，2010年我国的污水处理率虽然已经达到了76%以上，但废水的综合处理仍然较弱，高浓度有机物废水的处理更是十分脆弱，很多有机废水未经处理排入水体，不仅造成大量的经济损失，而且影响生态环境。

按照污水中含有的有机物类型及来源，可以将其分为3类：一是能够被微生物分解利用，并且不含有有害物质、不会对生态环境造成污染的有机废水，如屠宰等产生的废水；二是能够被微生物分解利用，但含有一定有害物质的有机污水，如各种药物制造产生的污水；三是很难被微生物分解利用，且含有较多有害物质的有机污水，对环境的污染程度较大，必须进行深度污水处理。目前，我国对于第3种有机污水的处理方法相对较为滞后，很多地方并不能够很好地对其进行无害化处理，导致有害物质被排入水体，产生水体的富营养化等现象，造成经济损失。

2 电解催化氧化法

电解催化主要是将污染物在电极表面直接进行降解，或者由于电场作用在自由基的作用下进行降解，能够产生电化学反应的主要是电催化电极，包括阳极氧化、阴极还原、阴阳协同3种类型。研究与应用最多的便是阳极氧化类型。

阳极氧化分为阳极直接氧化与间接氧化2种方式。直接氧化是将污染物集聚到电极表面，污染物在电极电子的作用下被降解；间接氧化是污染物被电极产生的强氧化剂氧化，从而产生降解作用[1]。

以阳极间接氧化为主要研究对象。间接氧化不仅可以起到直接氧化的作用，而且可以因为电极产生的强氧化剂，间接氧化污水中的有机物，污水有机物处理率及处理效率提高，能够更好地达到有机物降解目标，有机污水的无害化处理相较于直接氧化会有更好的效果。见第141页图1。

图1 阳极氧化作用示意图

目前，电解催化氧化技术应用的废水处理环境较差，污染物的浓度也较高，电催化阳极除了需要具备一般的阳极材料最基本的要求之外，还需要具备一些必备的特殊性能，以便于更好地进行有机物电解氧化。1) 需要具有良好的耐冲刷性能，在污水处理过程中能够延长使用寿命，不易发生龟裂等现象；2) 电极性能要相对稳定，耐腐蚀性较强，电导率较高，能够很好地降低能耗，同时减少污水处理成本；3) 选择性较好，能够有较大的可使用面积，增加催化效果，同时最大程度地减少副反应的发生；4) 电极的制作工艺简单，成本较低，能够进行大量的工业化生产。目前，应用较多的主要有金属电极、金属氧化物电极及碳素电极等等。

3 电解催化氧化技术的应用

电解氧化法有着超强的氧化作用，可以对废水中的有机物进行大量的降解，以含氮废水处理为例，电催化法对于含氮废水的处理有着很大的优势。

3.1 垃圾渗滤液废水

这种废水中的污染物毒性较强、化学成分复杂、含氮量极高，运用寻常的工艺很难处理。电解催化氧化法可以利用自身处理优势，将较难降解的有机物质转变为较易降解的物质，有的可以转化为生物可降解物质，有效提高废水的可生化性。电解催化氧化可以将垃圾渗滤液中的氨氮有效去除，对于较难降解的有害物质进行降解，便于后续物理化学的污水净化处理。Firas Feki等分别以Ti/Pt、石墨和PbO2为电极，制作电化学氧化膜生物反应器，探讨其处理垃圾渗滤液的效果。结果显示，MBR与电解催化氧化方法相结合，可以高效地处理垃圾渗滤液，且对于氮及色度的降解处理率均能够达到90%以上，对于垃圾渗滤液废水处理有着明显的优势。

3.2 氨氮废水处理

近年来，随着工业化及化学技术发展，废水中的氨氮含量持续增多，已经成为我国水污染的主要约束性指标之一，对于水体污染及废水处理效果有着很大的影响。电解催化氧化法主要是通过阳极间接氧化作用将废水中的氯离子通过氧化剂作用转变为活性氯，活性氯便可以将废水中的氨氮氧化，最终转变为氮气，从而将废水中的氨氮去除。刘敏针对电解催化氧化方法在养猪废水中氨氮去除作用的研究发现，废水中的有机物降解可以有效地补充废水中碱度的损失，电解时间的延长可以有效地提高氨氮及其他有机物的降解去除率，证明了电解催化氧化对于废水中氨氮有机物的处理优势[2]。但经过多位学者研究表明，电解催化氧化虽然能够很好地去除废水中的氨氮，但以目前的电解技术而言，能耗消耗较高，需要将电氧化用到最合适的处理工艺段，以降低能耗，同时需要提高电催化氧化的经济性。

4 电解催化氧化法的降解效果

4.1 醇醚降解处理

以黄燕等对于电解催化氧化废水处理机制的研究为基础，进行电解催化氧化分析。在高浓度有机废水处理实验中，主要有机物为醇醚，实验采用的装置为自制的电解催化氧化反应器，将经过酸碱调节的废水引入电解反应槽进行电解处理，而后自流进入催化氧化反应槽中进行氧化反应，氧化后的部分废水会回流至电解反应槽中进行再次电解处理，见图2。

图2 电解催化氧化废水处理示意

经过大量的实验对比分析得出，以单纯的氧化法与电解法相比较，将电解与氧化反应联合形成的电解催化氧化法对于醇醚的降解去除率增高，对有机废水的处理效果明显提升，两者对于污水处理具有协同作用 ，能够很好地提高污水处理效果，为后续的物理化学污水处理创造了更好的基础条件，提高了污水处理效率。

4.2 苯降解处理

苯系污水的毒性高且难降解，对于环境的污染较大，苯降解处理也成为了污水处理的难点与重点。以潘静等人的实验研究为依据，通过电沉积法、气象沉积法等多种方式，在经过Ti/SnO2-Sb电极、Ti/SnO2-Sb-Cu 电极及非金属Cu等的不同阴阳极组合实验后，对不同电极材料组成的电催化氧化性能进行对比分析。最终可以得出，Cu的掺杂能够有效提高Ti/SnO2-Sb电极的电催化氧化性能。而稳定性较好、电催化活性较高的电极的使用，能够很好地提高电催化氧化对于苯降解去除效果，有效处理污水中的有机物，提高有机废水处理效果，提高无害化处理程度。

5 结束语

随着社会经济的发展，工业化程度不断提高，高浓度有机废水成为水资源污染的主要来源，它的处理也成为了水资源保护需要进行的重点工作。目前，有机物废水处理方法也有很多的发展，但有着或多或少的缺陷。有机物成分的复杂化使得废水处理的难度加大，采用电解催化氧化法可以很好地将难降解的有害物质进行降解，从而提高有机物的生化性，便于后续废水处理工序的进行。但电极材料及使用投入加大，仍需要针对电极材料及电解催化氧化工艺进行研究和完善，以便更好地促进废水的无害化处理。

[1] 滕厚开，谢陈鑫.电解催化氧化法处理含酚废水技术及机理研究[J].工业水处理,2016,36(12):90-93.

[2] 冯一伟，胡亚鹏，柴涛.DSA电催化氧化法深度处理煤化工废水[J].水处理技术,2017(1):105-110.

Analysisofwastewatertreatmentbyelectrolysiscatalyticoxidation

WANGRong,XUJingyan

(ShanxiQingyuanEnvironmentalConsultingCo.,Ltd.,TaiyuanShanxi030012,China)

With the acceleration of urbanization process, the organic content in all kinds of industrial wastewater is increasing.Traditional sewage treatment technology can not guarantee that all pollutants are decomposed, which needs to be improved. Combined with electrolytic catalytic oxidation technology, the treatment of organic wastewater is analyzed. Taking ammonia nitrogen and benzene wastewater as an example, the specific application of electrolytic catalytic oxidation technology in wastewater treatment is analyzed, and the suitable sewage treatment method is explored.

electrolysis; catalytic oxidation; wastewater treatment

2017-04-25

王 荣，女，1984年出生，2007年毕业于太原理工大学环境工程专业，本科学历，工程师，从事环境影响评价工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.49

X703

A

1004-7050(2017)03-0140-03

环境保护