電化學降解高COD廢水研究

張冰顧振華嚴成朱君軍趙吉章宏燕

（1．蘇州云瑞環境科技有限公司，江蘇 蘇州 215100；

2．蘇州市鉑瑞工業材料科技有限公司，江蘇 蘇州 215100）

電化學降解高COD廢水研究

張冰1，2顧振華2嚴成2朱君軍2趙吉1章宏燕1

（1．蘇州云瑞環境科技有限公司，江蘇 蘇州 215100；

2．蘇州市鉑瑞工業材料科技有限公司，江蘇 蘇州 215100）

傳統處理廢水中COD主要采用化學法和生化法。化學法是向廢水中加入強氧化劑，很難控制加入氧化劑量，易造成二次污染；生化法對環境溫度及廢水成分要求較高。對于處理高污染廢水COD，傳統方法投入及運行成本非常高，或較難處理。

電化學氧化處理廢水中COD[1-3]，采用綠色試劑——“電子”[4]作為氧化劑和催化劑，為真正的清潔技術，對環境友好，該方法不需要向水樣中添加氧化劑，不會引入其它化學物質，無二次污染，其反應條件溫和，可在常溫常壓[4-6]下進行，大部分有機物最后可電化學燃燒成二氧化碳和水，小部分大分子難降解有機物可降解成小分子物質，同時兼具氣浮、絮凝、殺菌[7]等作用，已被認為是適合高污染廢水處理COD的最好方法之一。

1 實驗部分

1.1 材料及儀器

電極組（自制），FE320型pH計（瑞士梅特勒-托利多）、DDS-11A電導率儀（上海大普儀器有限公司），DDK型直流穩壓開關電源（紹興市承天電器有限公司），電解裝置見圖1。

圖1 電解裝置

1.2 實驗步驟

取廢水樣2L置于5L燒杯中，放入電解組，接通直流電源，調至電流為102A進行電解。在不同電解時間取樣，觀察并測試對應pH、電導率及COD，COD測試方法參照文獻[8]。

2 實驗結果與討論

2.1 廢水表觀變化

三種試樣分別電解5h，每1h取樣一次，結果如圖3-1到3-3，隨著電解時間的增加，試樣顏色由深變淺；1號水樣電解3h時，水樣顏色基本變澄清；2號水樣電解1h時，水樣顏色基本變澄清；3號水樣電解2h時，水樣顏色基本變澄清。原水樣顏色越淺，電解去除水樣顏色時間越短。

圖1 不同廢水樣隨電解時間的表觀變化

2.2 廢水的pH和電導率變化

如表3-1，水樣的pH偏堿性，電解后略微下降，電解處理廢水對水樣中的pH影響不大，這也表明電解反應主要為COD的去除反應。

水樣電導率較大，導電性較好，可有效提高電解時的效率，無需額外添加電解質；電解后的電導率基本保持不變，表面電解對導電離子沒有去除作用，由于電導率保持不變，水樣在電解時由于濃差極化，可使陰陽極間支持電解質濃度上升，槽壓不斷下降，有利于降低能耗。

表1 不同水樣的pH和電導率

2.3 廢水的COD變化

不同電解時間的廢水的COD變化如表3-2，其COD去除率如表3-3，原水樣的COD較高，電解1h，COD去除量最高，去除率最高可達到50%；電解2h，COD可降低到5000mg∕L以下，去除率最高可達89%；電解2h以后，由于COD含量的急劇下降，COD去除率變化趨于平緩，其電解效率下降。

理論上，當電解時間足夠長時，COD可完全去除，實驗中，電解5h，COD去除率可達95%，此時由于電解效率的下降，電解時電極的熱轉換率提高，水樣溫度明顯上升。

表2 不同電解時間水樣的COD

表3 不同電解時間水樣的COD去除率

3 26152 45．59 86．77 89．06 92．68 94．98

2.4 電解效率

表3-4為不同電解的電解效率，原水樣的COD值越高，電解效率越高。結果表明，對于高污染廢水，電化學降解效果較好。

表4 不同電解時間水樣的電解效率

2.5 直流電耗

本文中，電流為102A，槽電壓為4.5-3.4V之間（按取樣時槽壓和初始槽壓平均數計算），處理廢水體積為2L，處理每升廢水能耗隨電解時間的變化如表5-1。實際運行時，能耗還與整流器的轉化率有關，整流器轉化率越高，實際能耗越低，而且降低槽壓亦可以降低能耗。

表5 每升廢水在不同電解時間的直流電耗

3 結語

電化學氧化法可降解廢水中的色度、COD等，而無法脫除掉廢水中導電物質；原水樣COD值越高，COD去除率、電解效率越高。因此，廢水中COD越高，采用電化學處理法成本越低。

[1]林海波,張恒彬,孫治權,等.電催化氧化法降解煉油二級出水CODcr的研究[J].工業用水與廢水,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]雷樂成,陳琳,張瑞成.油田廢水的COD構成分析及生物可降解性研究[J].給水排水,2002,28:44-47.

[4]周文華,楊輝榮,方巖雄.有機電合成技術進展[J].遼寧化工,2013,32(4):175-177.

[5]陳銀生,張新勝,戴迎春,等.電化學世紀的綠色化學和熱門學科江蘇化工[J].2012,30(3):11-15.

[6]徐海升,白汝江,趙建宏,等.一種“綠色合成”技術一有機電合成[J].鄭州工業大學學報,2001,22(3):17-21.

[7]馮玉杰,李曉巖.電化學技術在環境工程中的應用[M].化學工業出社,2002:176-221.

[8]GB 11914-89,水質化學需氧量的測定重鉻酸鉀法[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)

本文對高COD廢水進行電化學降解測試分析，結果表明：電化學降解不僅可去除廢水中的色度，還可以降解化學需氧量（COD），且COD越高，電解效率越高，而電導率和pH基本不變。

鈦陽極；電氧化；COD；電導率；pH；電解效率；直流電耗

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

張冰（1987-），男，江蘇徐州人，碩士，從事電化學研究