还原电芬顿工艺在高浓度废水处理工程中的应用

张巍

（厦门绿动力环境治理工程有限公司，福建 厦门 361009）

常见的工业有机废水处理工艺主要是芬顿工艺，其具有反应速度快、装置简便、降解有机物效率高等特点[1]，但其氧化后调节pH 值导致了大量含铁污泥的产生。当H2O2加药量提高时，铁盐加药量也对应增大，使铁盐试剂成本增加，并且将产生大量的铁盐污泥，导致后续处理污泥量增大。

类芬顿工艺是将光催化技术、电化学反应、超声技术等与传统芬顿工艺结合，不但能解决传统芬顿工艺的不足，还能有效结合各技术的优势，达到处理废水的目的[2]。电芬顿工艺是采用电化学法，使Fe2+和H2O2持续反应，两者生成羟基自由基（·OH）,将有机物直接氧化降解[3]。与传统芬顿工艺相比，电芬顿工艺可原位产生H2O2或Fe2+，而且药剂利用率高。

还原电芬顿工艺是在初始阶段加入一定量的亚铁离子催化H2O2产生·OH，将有机物氧化，再通过电化学作用，将Fe3+还原为Fe2+，实现了铁盐催化剂的循环利用，减少反应后污泥的产量，同时提高了COD 的去除效率。

1 还原电芬顿工艺原理及工艺流程

1.1 还原电芬顿工艺原理

还原电芬顿工艺可提高COD 的去除率，减少铁盐污泥的产生，减少占地面积。还原电芬顿工艺采用电化学反应，将Fe3+还原为Fe2+，减少铁盐催化剂的的投加量，从而减少了后续反应中铁盐污泥的产生，既可减少污泥的处理费用，又可减少铁盐药剂的费用。

还原电芬顿工艺利用阴极极板提供电子，将Fe3+还原为Fe2+，反应方程式如下：

Fe3++e →Fe2+

H2O+2e →H2+OH-

根据上述方程式可以看出，当电流密度过大时，会产生氢气，当氢气大量产生时，会导致pH 值上升，不利于芬顿反应的发生，所以要通过控制电流密度大小或调节反应过程pH 值来加大芬顿反应的效率。

1.2 工艺流程

废水汇集到废水收集池，然后通过水泵进入pH调节池后，进入还原电芬顿反应系统，经过还原电芬顿系统处理后的出水进入中和池，在中和池中进行pH 值的调节，上清液达标排放，铁盐污泥进入污泥池完成后续处理。工艺流程见下图。

1.3 控制参数

pH 调节池主要控制参数为废水pH 值。还原电芬顿系统主要控制参数为电流电压和H2O2的加药量。

2 还原电芬顿工艺的影响因素

2.1 pH 值的影响

还原电芬顿工艺与传统芬顿工艺一样，反应pH值在3—4 时可达到较好的处理效果。当pH 值过高时，将发生以下反应：

O2+H2O+4e →4OH-

当反应pH 值过低时，会使溶液酸性过高，发生以下反应：

·OH+H++e →H2O

上述反应会造成·OH 被过度消耗，增大了H2O2的消耗或降低了反应效率。

2.2 电流密度及电压的影响

当电流密度过大时，还原电芬顿阴极会产生大量的氢气，将导致反应体系pH 值升高，不利于芬顿反应的进行。而当电流密度较低时，电流对反应体系的作用较小，效果不明显，而且对Fe3+的还原作用较小，达不到铁盐的循环利用。

对于电芬顿系统来说，电压为电化学反应提供动力。外加电压高于分解电压时，电芬顿反应才能发生[4]。但当电压过高时，电能消耗增大，能耗过高。

3 还原电芬顿工艺在废水处理中的应用

还原电芬顿工艺是一种新技术，其对于处理高浓废水有较好的效果，同时对污水色度的去除率也很高，接近完全脱色。与传统芬顿工艺相比，还原电芬顿工艺可减少70%的铁泥产量，其具有加药量低、反应效率高、产泥量低、占地面积小等优点，也可应用于难降解的有机废水、印染废水等废水的处理。