王慶娟

兗礦魯南化工有限公司 山東濟(jì)寧 273500

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動我國工業(yè)建設(shè)發(fā)展迅速的同時對于我國整體環(huán)境的影響也是非常嚴(yán)重的。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)污水排放總量也在急劇增加。在很多工業(yè)生產(chǎn)排放污水不僅污染物濃度含量較高，而且還具有較強(qiáng)的毒性，很多污水中的污染物難以實(shí)現(xiàn)降解，對整個生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。生物處理技術(shù)針對一些含有芳香烴衍生物的污染物進(jìn)行處理的過程中效果并不明顯。而電化學(xué)水處理技術(shù)作為一種高級的氧化技術(shù)在國內(nèi)外的水處理領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。

1 電化學(xué)MBR的影響因素

電化學(xué)MBR中影響膜污染和污泥特性的因素主要包括電流密度、電場強(qiáng)度、電源開停模式、電極材料等。在研究電化學(xué)技術(shù)對MBR中膜污染的緩解和污泥特性的影響時，發(fā)現(xiàn)電流密度在低至10-20A/m2時，有利于降低EPS（蛋白質(zhì)和多糖）的濃度進(jìn)而改善MBR膜污染情況。然而當(dāng)電流密度在30-40A/m2時，電化學(xué)MBR系統(tǒng)污泥懸浮液中EPS的濃度突然增加，原因是較高的電流密度會造成微生物裂解死亡，產(chǎn)生越來越多的多糖和蛋白質(zhì)，進(jìn)一步加劇膜污染的問題。因此，需要合理控制電流密度對MBR的影響。使用由聚偏二氟乙烯制成的平板型微濾膜，內(nèi)部嵌入碳纖維布電極。探究不同電化學(xué)參數(shù)對MBR處理效果的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，膜污染抑制效果與電場強(qiáng)度密切相關(guān)。當(dāng)施加較強(qiáng)的電場時，可以更好地恢復(fù)出水通量。因?yàn)楫?dāng)施加更強(qiáng)的電場時，更強(qiáng)的電場力作用在膜表面上并去除了膜污染物質(zhì)。這種膜污染物的抑制性能隨著電場強(qiáng)度的增加而增加，因?yàn)楦蟮碾妶鰪?qiáng)度還增加了膜表面與帶負(fù)電荷的顆粒之間的排斥力。關(guān)于電極材料對MBR影響的相關(guān)研究，目前以鐵或者鋁電極為主。因?yàn)殍F與鋁相對廉價，電極產(chǎn)物不僅對微生物生長有促進(jìn)作用，而且產(chǎn)生的Fe(OH)3與Al(OH)3能夠與膜污染相關(guān)污染物發(fā)生絮凝作用，進(jìn)一步優(yōu)化MBR的運(yùn)行環(huán)境。采用電化學(xué)MBR，以鋁為陽極、不銹鋼為陰極。電極產(chǎn)生的帶正電荷的Al(OH)3能夠吸引帶負(fù)電荷的溶解性微生物產(chǎn)物產(chǎn)生絮凝作用，使得污泥混合液中EPS的蛋白質(zhì)減少了25%～55%。與鋁電極一樣，鐵電極產(chǎn)生的Fe3+離子溶解在污泥混合溶液中，在合適的pH值下，將其首先轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3，這樣的陽離子氫氧化物聚合物也可以通過包括靜電力在內(nèi)的各種機(jī)制有效地去除帶負(fù)電膜污染物。

2 電化學(xué)水處理技術(shù)在化工生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 持久性有機(jī)污染物污水處理技術(shù)

化工廢水中含有很多重金屬，如果直接排放，廢水中的硫酸根離子在擴(kuò)散過程中就會分離出硫離子，與水中的各種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，特別是金屬元素，導(dǎo)致大范圍水域被污染并具有較高的毒性。用一般的方法對這些持久性強(qiáng)且有毒的有機(jī)污染物進(jìn)行處理是非常困難的，結(jié)合電化學(xué)處理技術(shù)能夠使難度系數(shù)大大降低。例如，電化學(xué)氧化反應(yīng)通常需要借助催化劑進(jìn)行輔助，在化學(xué)結(jié)構(gòu)中能夠生成大量的具有氧化作用的羥基，迅速分解持久性有機(jī)污染物。催化作用強(qiáng)的催化劑還能夠繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)改變有機(jī)物污染物的性質(zhì)，降低化工生產(chǎn)廢水的毒性。

2.2 水力停留時間

隨著水力停留時間的增加，電極板中固體催化顆粒填料和尾水中的污染雜物充分接觸，導(dǎo)致尾水在電場中的駐留時間增加，最終提高了電化學(xué)脫氮技術(shù)TN含量的去除率，TN的氧化分解性能增強(qiáng)也是由于該原因。需要注意的是，即使增加水力停留時間會加強(qiáng)電化學(xué)脫氮技術(shù)的TN去除率，但水力停留時間過長，會引發(fā)一些副反應(yīng)，副反應(yīng)會對電化學(xué)脫氮技術(shù)的電流效率起到一定的干擾，通過對某城市污水尾水進(jìn)行試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水力停留時間超過60min后，電化學(xué)脫氮技術(shù)的TN去除率變化幅度減慢，同時也會加大副反應(yīng)的出現(xiàn)頻率，為了加大尾水的除氮效率，通常選取30min為最佳水力停留時間。

2.4 電化學(xué)水處理技術(shù)在工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

電化學(xué)水處理技術(shù)經(jīng)過近年來的發(fā)展，在工業(yè)冷卻循環(huán)水處理中的應(yīng)用取得了重大進(jìn)步，證明了其使用價值。該系統(tǒng)安裝在循環(huán)水回水管道的旁路中，或直接從冷水塔集水池中進(jìn)行取水。在循環(huán)水量處理規(guī)模上，需要根據(jù)循環(huán)水補(bǔ)水的水質(zhì)參數(shù)及濃縮倍率來確定，按照不同的循環(huán)水量來設(shè)置不同的處理量，最終使循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零排放。電化學(xué)水處理系統(tǒng)設(shè)備的組成元件主要包括帶電極的反應(yīng)室、進(jìn)水管和出水管、排污閥門、電源控制柜及輔助性維修設(shè)備等。

3 電化學(xué)水處理技術(shù)在化工生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展前景

一般的企業(yè)在進(jìn)行水處理時往往會使用過濾性能高的設(shè)備，嚴(yán)格控制設(shè)備系統(tǒng)中微生物、細(xì)菌及污染物雜質(zhì)的含量。電導(dǎo)率儀還能對冷卻塔及冷卻水的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤和檢測，智能判斷冷卻塔中是否需要注入新水和是否需要打開排污通道。當(dāng)然要想加快電化學(xué)水處理的效率，提高水處理的質(zhì)量或多或少還需要依靠化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行輔助。電化學(xué)技術(shù)的使用標(biāo)準(zhǔn)很低，常溫常壓下即可，并且其運(yùn)行的主要條件是電流和電位的大小，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)工作及設(shè)備各方面的自主控制也是其一大優(yōu)點(diǎn)。更重要的是，電化學(xué)技術(shù)的使用不需要投入大量的化學(xué)試劑，既減少了處理成本，又加快了處理速率，就其優(yōu)勢而言，未來的發(fā)展前景是非常廣闊的。

4 結(jié)語

綜上所述，雖然目前電化學(xué)水處理技術(shù)相較于傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)有了很大進(jìn)步，但是目前為止該技術(shù)還具有很多的不穩(wěn)定性，如處理質(zhì)量的不穩(wěn)定等，并且還沒有真正實(shí)現(xiàn) 節(jié)能減耗的目標(biāo)。因此，在電化學(xué)水處理技術(shù)的探索道路上我們還需要不斷奮斗。