电化学水处理应用技术在化工生产过程中应用研究进展

王庆娟

兖矿鲁南化工有限公司 山东济宁 273500

经济的快速发展推动我国工业建设发展迅速的同时对于我国整体环境的影响也是非常严重的。随着现代工业生产的快速发展，导致工业生产污水排放总量也在急剧增加。在很多工业生产排放污水不仅污染物浓度含量较高，而且还具有较强的毒性，很多污水中的污染物难以实现降解，对整个生态环境造成了严重影响。生物处理技术针对一些含有芳香烃衍生物的污染物进行处理的过程中效果并不明显。而电化学水处理技术作为一种高级的氧化技术在国内外的水处理领域受到了广泛关注。

1 电化学MBR的影响因素

电化学MBR中影响膜污染和污泥特性的因素主要包括电流密度、电场强度、电源开停模式、电极材料等。在研究电化学技术对MBR中膜污染的缓解和污泥特性的影响时，发现电流密度在低至10-20A/m2时，有利于降低EPS（蛋白质和多糖）的浓度进而改善MBR膜污染情况。然而当电流密度在30-40A/m2时，电化学MBR系统污泥悬浮液中EPS的浓度突然增加，原因是较高的电流密度会造成微生物裂解死亡，产生越来越多的多糖和蛋白质，进一步加剧膜污染的问题。因此，需要合理控制电流密度对MBR的影响。使用由聚偏二氟乙烯制成的平板型微滤膜，内部嵌入碳纤维布电极。探究不同电化学参数对MBR处理效果的影响。研究结果发现，膜污染抑制效果与电场强度密切相关。当施加较强的电场时，可以更好地恢复出水通量。因为当施加更强的电场时，更强的电场力作用在膜表面上并去除了膜污染物质。这种膜污染物的抑制性能随着电场强度的增加而增加，因为更大的电场强度还增加了膜表面与带负电荷的颗粒之间的排斥力。关于电极材料对MBR影响的相关研究，目前以铁或者铝电极为主。因为铁与铝相对廉价，电极产物不仅对微生物生长有促进作用，而且产生的Fe(OH)3与Al(OH)3能够与膜污染相关污染物发生絮凝作用，进一步优化MBR的运行环境。采用电化学MBR，以铝为阳极、不锈钢为阴极。电极产生的带正电荷的Al(OH)3能够吸引带负电荷的溶解性微生物产物产生絮凝作用，使得污泥混合液中EPS的蛋白质减少了25%～55%。与铝电极一样，铁电极产生的Fe3+离子溶解在污泥混合溶液中，在合适的pH值下，将其首先转化为Fe(OH)3，这样的阳离子氢氧化物聚合物也可以通过包括静电力在内的各种机制有效地去除带负电膜污染物。

2 电化学水处理技术在化工生产领域的应用

2.1 持久性有机污染物污水处理技术

化工废水中含有很多重金属，如果直接排放，废水中的硫酸根离子在扩散过程中就会分离出硫离子，与水中的各种物质进行反应，特别是金属元素，导致大范围水域被污染并具有较高的毒性。用一般的方法对这些持久性强且有毒的有机污染物进行处理是非常困难的，结合电化学处理技术能够使难度系数大大降低。例如，电化学氧化反应通常需要借助催化剂进行辅助，在化学结构中能够生成大量的具有氧化作用的羟基，迅速分解持久性有机污染物。催化作用强的催化剂还能够继续发生氧化反应改变有机物污染物的性质，降低化工生产废水的毒性。

2.2 水力停留时间

随着水力停留时间的增加，电极板中固体催化颗粒填料和尾水中的污染杂物充分接触，导致尾水在电场中的驻留时间增加，最终提高了电化学脱氮技术TN含量的去除率，TN的氧化分解性能增强也是由于该原因。需要注意的是，即使增加水力停留时间会加强电化学脱氮技术的TN去除率，但水力停留时间过长，会引发一些副反应，副反应会对电化学脱氮技术的电流效率起到一定的干扰，通过对某城市污水尾水进行试验发现，当水力停留时间超过60min后，电化学脱氮技术的TN去除率变化幅度减慢，同时也会加大副反应的出现频率，为了加大尾水的除氮效率，通常选取30min为最佳水力停留时间。

2.4 电化学水处理技术在工业冷却循环水系统中的具体应用

电化学水处理技术经过近年来的发展，在工业冷却循环水处理中的应用取得了重大进步，证明了其使用价值。该系统安装在循环水回水管道的旁路中，或直接从冷水塔集水池中进行取水。在循环水量处理规模上，需要根据循环水补水的水质参数及浓缩倍率来确定，按照不同的循环水量来设置不同的处理量，最终使循环冷却水处理系统实现零排放。电化学水处理系统设备的组成元件主要包括带电极的反应室、进水管和出水管、排污阀门、电源控制柜及辅助性维修设备等。

3 电化学水处理技术在化工生产领域的发展前景

一般的企业在进行水处理时往往会使用过滤性能高的设备，严格控制设备系统中微生物、细菌及污染物杂质的含量。电导率仪还能对冷却塔及冷却水的各项数据进行跟踪和检测，智能判断冷却塔中是否需要注入新水和是否需要打开排污通道。当然要想加快电化学水处理的效率，提高水处理的质量或多或少还需要依靠化学物质进行辅助。电化学技术的使用标准很低，常温常压下即可，并且其运行的主要条件是电流和电位的大小，能够实现系统工作及设备各方面的自主控制也是其一大优点。更重要的是，电化学技术的使用不需要投入大量的化学试剂，既减少了处理成本，又加快了处理速率，就其优势而言，未来的发展前景是非常广阔的。

4 结语

综上所述，虽然目前电化学水处理技术相较于传统技术已经有了很大进步，但是目前为止该技术还具有很多的不稳定性，如处理质量的不稳定等，并且还没有真正实现 节能减耗的目标。因此，在电化学水处理技术的探索道路上我们还需要不断奋斗。