电化学降解高COD废水研究

张冰顾振华严成朱君军赵吉章宏燕

（1．苏州云瑞环境科技有限公司，江苏 苏州 215100；

2．苏州市铂瑞工业材料科技有限公司，江苏 苏州 215100）

电化学降解高COD废水研究

张冰1，2顾振华2严成2朱君军2赵吉1章宏燕1

（1．苏州云瑞环境科技有限公司，江苏 苏州 215100；

2．苏州市铂瑞工业材料科技有限公司，江苏 苏州 215100）

传统处理废水中COD主要采用化学法和生化法。化学法是向废水中加入强氧化剂，很难控制加入氧化剂量，易造成二次污染；生化法对环境温度及废水成分要求较高。对于处理高污染废水COD，传统方法投入及运行成本非常高，或较难处理。

电化学氧化处理废水中COD[1-3]，采用绿色试剂——“电子”[4]作为氧化剂和催化剂，为真正的清洁技术，对环境友好，该方法不需要向水样中添加氧化剂，不会引入其它化学物质，无二次污染，其反应条件温和，可在常温常压[4-6]下进行，大部分有机物最后可电化学燃烧成二氧化碳和水，小部分大分子难降解有机物可降解成小分子物质，同时兼具气浮、絮凝、杀菌[7]等作用，已被认为是适合高污染废水处理COD的最好方法之一。

1 实验部分

1.1 材料及仪器

电极组（自制），FE320型pH计（瑞士梅特勒-托利多）、DDS-11A电导率仪（上海大普仪器有限公司），DDK型直流稳压开关电源（绍兴市承天电器有限公司），电解装置见图1。

图1 电解装置

1.2 实验步骤

取废水样2L置于5L烧杯中，放入电解组，接通直流电源，调至电流为102A进行电解。在不同电解时间取样，观察并测试对应pH、电导率及COD，COD测试方法参照文献[8]。

2 实验结果与讨论

2.1 废水表观变化

三种试样分别电解5h，每1h取样一次，结果如图3-1到3-3，随着电解时间的增加，试样颜色由深变浅；1号水样电解3h时，水样颜色基本变澄清；2号水样电解1h时，水样颜色基本变澄清；3号水样电解2h时，水样颜色基本变澄清。原水样颜色越浅，电解去除水样颜色时间越短。

图1 不同废水样随电解时间的表观变化

2.2 废水的pH和电导率变化

如表3-1，水样的pH偏碱性，电解后略微下降，电解处理废水对水样中的pH影响不大，这也表明电解反应主要为COD的去除反应。

水样电导率较大，导电性较好，可有效提高电解时的效率，无需额外添加电解质；电解后的电导率基本保持不变，表面电解对导电离子没有去除作用，由于电导率保持不变，水样在电解时由于浓差极化，可使阴阳极间支持电解质浓度上升，槽压不断下降，有利于降低能耗。

表1 不同水样的pH和电导率

2.3 废水的COD变化

不同电解时间的废水的COD变化如表3-2，其COD去除率如表3-3，原水样的COD较高，电解1h，COD去除量最高，去除率最高可达到50%；电解2h，COD可降低到5000mg∕L以下，去除率最高可达89%；电解2h以后，由于COD含量的急剧下降，COD去除率变化趋于平缓，其电解效率下降。

理论上，当电解时间足够长时，COD可完全去除，实验中，电解5h，COD去除率可达95%，此时由于电解效率的下降，电解时电极的热转换率提高，水样温度明显上升。

表2 不同电解时间水样的COD

表3 不同电解时间水样的COD去除率

3 26152 45．59 86．77 89．06 92．68 94．98

2.4 电解效率

表3-4为不同电解的电解效率，原水样的COD值越高，电解效率越高。结果表明，对于高污染废水，电化学降解效果较好。

表4 不同电解时间水样的电解效率

2.5 直流电耗

本文中，电流为102A，槽电压为4.5-3.4V之间（按取样时槽压和初始槽压平均数计算），处理废水体积为2L，处理每升废水能耗随电解时间的变化如表5-1。实际运行时，能耗还与整流器的转化率有关，整流器转化率越高，实际能耗越低，而且降低槽压亦可以降低能耗。

表5 每升废水在不同电解时间的直流电耗

3 结语

电化学氧化法可降解废水中的色度、COD等，而无法脱除掉废水中导电物质；原水样COD值越高，COD去除率、电解效率越高。因此，废水中COD越高，采用电化学处理法成本越低。

[1]林海波,张恒彬,孙治权,等.电催化氧化法降解炼油二级出水CODcr的研究[J].工业用水与废水,2012,12(35):31-34.

[2]Marco S.Lucas,José.A.Peres Removal of COD from olive mill wastewater by Fenton’s reagent:Kinetic study[J].Journal of Hazardous Materials,2009,168:1253–1259.

[3]雷乐成,陈琳,张瑞成.油田废水的COD构成分析及生物可降解性研究[J].给水排水,2002,28:44-47.

[4]周文华,杨辉荣,方岩雄.有机电合成技术进展[J].辽宁化工,2013,32(4):175-177.

[5]陈银生,张新胜,戴迎春,等.电化学世纪的绿色化学和热门学科江苏化工[J].2012,30(3):11-15.

[6]徐海升,白汝江,赵建宏,等.一种“绿色合成”技术一有机电合成[J].郑州工业大学学报,2001,22(3):17-21.

[7]冯玉杰,李晓岩.电化学技术在环境工程中的应用[M].化学工业出社,2002:176-221.

[8]GB 11914-89,水质化学需氧量的测定重铬酸钾法[S].

Research on Treatment of Wastewater with High COD by Electrochemical Degradation

ZHANG Bing1，2GU Zhen-hua2YAN-Cheng2ZHU Jun-jun2ZHAO Ji1ZHANG Hong-yan1
(Suzhou YunRui water technology CO．，LTD，Jiangsu Suzhou，215100；Suzhou BoRui Industrial Material Science&Technology CO．，LTD，Jiangsu Suzhou，215100)

本文对高COD废水进行电化学降解测试分析，结果表明：电化学降解不仅可去除废水中的色度，还可以降解化学需氧量（COD），且COD越高，电解效率越高，而电导率和pH基本不变。

钛阳极；电氧化；COD；电导率；pH；电解效率；直流电耗

This paper described analyzer on treatment of wastewater with high COD by electrochemical degradation.The result shows that the color of wastewater is removed by electro⁃chemical degradation，and COD can be degraded as well,with higher COD of wastewater，the electrolytic efficiency is higher，electrical conductivity and pH is invariability.

titanium anode;electro-oxidation;COD;elec⁃trical conductivity;electrolytic efficiency;pH;direct current wast⁃age

张冰（1987-），男，江苏徐州人，硕士，从事电化学研究