關于電化學水處理技術的研究及應用進展

高曉連

摘 要：基于推動水處理技術發展的目的，圍繞電化學水處理技術的應用，做簡單的論述，整理技術研究相關信息，共享給相關人員參考借鑒。從電化學水處理技術的研究現狀分析，技術成熟度不斷提高，為很多領域的水處理提供支持和保障，具有推廣應用價值。

關鍵詞：電化學;水處理;環保標準

水處理指的是利用專業水處理設備，采用物理和化學以及生物等多種手段，去除水中含有的有害物質，通過沉降和過濾以及混凝等方式，使其能夠達到特定的用途標準。目前，國內水處理技術水平不斷提高，涌現出很多高性能水平的技術，為相關領域的應用提供支持。

1 我國水處理現狀

按照《水污染防治行動計劃》，各地區不斷加大水處理投入和研究力度，力求通過提高水處理技術水平，配套完善的處理設施，提高處理水平，推動社會持續化發展。根據公開數據顯示，截止到2019年6月末，我國設市城市建成運行污水處理廠總計2327座，污水日處理能力達到1.48億m3，全國城鎮污水處理廠累計處理污水269.39億m3。與此同時，36個重點城市建成運行污水處理廠總計570座，日處理能力達到0.65億m3。目前，水處理實踐中采用的技術手段，主要分為物理技術、化學技術、生物技術等，可供選擇的技術很多。現結合電化學處理技術的研究與應用，進行重點分析。

2 電化學水處理技術的研究

2.1 新技術

從水處理領域分析，電化學水處理技術的研究，圍繞多個方向開展。其中，電滲析為主要方向。采用的電滲析（ED）技術，主要是膜分離原理，利用兩種功能相反的膜，同時巧妙操控水中帶電離子遷移，實現對水的處理與分離，在苦咸水淡化和海水濃縮以及廢水回收利用等多個領域，被廣泛應用。電滲析技術的應用，常規技術重點為脫鹽與濃縮。從脫鹽角度分析，注重淡水水質;濃縮方面則注重濃水水質。早期的水處理領域，多運用電滲析技術進行海水處理與地表水以及地下水處理。采用此技術進行海水淡化處理，能源消耗很大，同時膜面積要求大，適用范圍很小，多集中于飲用水處理。電滲析苦咸水淡化處理的能源消耗以及膜面積要求有著較強的經濟性。隨著技術日益完善和優化，其在水處理領域的應用日益完善[1]。圖1為工藝圖。

2.2 新裝置

電化學水處理的實現，需借助專業的裝置。使用的水處理裝置，組成部分包括電源部分、電凝聚裝置和進出水口。傳統的水處理裝置，多應用于電鍍廢水處理、紡織印染廢水處理、造紙廢水處理等領域。使用時需要通入空氣攪拌污水，防止極板表面結垢，然而空氣攪拌使得電解過程產生微氣泡，影響電凝聚氣浮作用的發揮，在出水環節要布置沉淀裝置，實現水與渣的分離，使得系統占地面積比較大，使用成本較高。廢水處理環節，因為極板表面污泥不斷沉淀，經過7天運行后，要取下進行清洗，以免電解效率降低影響處理效果。由于高電壓、低電流，使得極板間距很大，電流密度比較低，電解率不高，因此電解時間很長同時效果較差。圍繞傳統裝置存在的問題，進行裝置的優化。以某電凝聚裝置為例，主要由機架、前支撐板、液壓裝置、壓板與前蓋板等組成。其使用弓形攪拌除垢裝置，同時設計為臥式結構，支持推流和攪拌廢水的同時，清潔極板表面，有效處理電凝聚裝置內氣體積聚以及極板結構鈍化問題，確保處理效果，產生的污泥很少且含水率不高[2]。

3 電化學水處理技術的應用分析

3.1 難生物降解有機廢水處理

從技術發展的角度分析，以往多采用混凝過濾與處理磷酸銨鹽技術等，隨著電化學水處理技術的發展，涌現出多元化技術。例如水質處理實踐中，采用膜處理，帶動著交換離子樹脂的增加，同時擴大使用范圍與條件。整個凝結水處理實踐中，使用的粉末樹脂，有著突出優勢。一般來說，工業產生的大規模有機廢水，受到有機物含量高以及污水流量波動大等的影響，采取常規生物處理手段，難以獲得較高的效率，甚至難以達到處理效果。利用電解氧化方法，進行廢水的處理，若選擇涂層電極，當作處理的陽極材料，則可以利用陽極反應，以間接形式進行處理，實現有機污染物的分解。若選擇可溶性鐵或者鋁當作陽極，利用相同電解反應器，以電氧化和電凝聚、電氣浮協同方式，實現有機物的去除，處理效果可達到標準。其中，COD的去除率可超過98%。

3.2 重金屬離子的回收與去除

水處理中重金屬離子的去除，為電化學技術最早的應用領域，多采用電解法技術。經過多年發展，電解法技術成熟度很高。從技術研究前沿分析，以部分標準電極電位較負的金屬為主，比如Ni2+等。隨著水處理標準的不斷提高，環保理念的運用日益廣泛，使得處理技術水平提高[3]。

3.3 垃圾滲濾液與含染料廢水

水處理實踐中常需要進行垃圾滲濾液的處理，其屬于高濃度有機廢水，不僅污染物類型很多，而且水質較為復雜;變化范圍很大;生化性較差，隨著時間的變化，水質會出現相應的變化，如何選擇適宜的滲濾液處理技術，對提高垃圾衛生填埋處理水平起到關鍵作用。采用電化學處理技術，能夠為其提供多樣化選擇，針對難以降解的有機物或者有毒生物等，經過處理將其轉化為可生化物質，進而增強廢水的可降解性。實際應用中，電化學氧化法的應用，除去除滲濾液的色度以及氨氮之外，還實現對部分有毒污染物的降解。從其出水的情況看，可生化性較為突出，為后期的處理提供了支持和幫助。一般來說，染料，廢水有著很為復雜的成分，比如有機染料以及中間體，不僅降解難且毒性強，而且pH值有著大波動變化特點。采用的電解法，運用電解原理，能夠產生余氯，進而達到去除含鹽染色廢水的效果，在色度以及COD的去除方面有著突出的效果。設計的一種運用混凝電化學氧化法--活性污泥法，對印染產生的廢水進行處理，相比傳統的工藝可以實現成本的節約[4]。

3.4 含油廢水與含氯廢水

受到水用途特點的影響，產生的廢水也不同，比如含油廢水與含氯廢水等。對于含油廢水，選擇電絮凝法與電氣浮法處理，通常去油量能夠達到93-95%。若廢水中含油量小于150mg/L，采用上述手段處理，廢水中的含油量可以減少到10%以下。由于含油廢水的成分很是復雜，除了油分外，還有表面活性劑，增加處理的難度，并且污染源很復雜。根據廢水的特點，選擇電凝聚法與電氣浮法，去除水中的懸浮物以及色度等，可達到處理標準。對含氯廢水的處理，采用電解脫氮的方法，去除含有的NO3-。此類廢水中除了放射性元素外，還包括重金屬元素，比如Ru等，選擇其他方法的處理效果不佳，運用電化學法，可達到不錯的效果，具有推廣應用價值，為水處理提供多樣化選擇。

4 結語

綜上所述，水處理實踐中采用電化學水處理技術手段，能為很多水處理工作提供技術支持與保障。文中總結一種水處理研究的新技術和新裝置，同時總結處理技術的應用領域和效果。水處理面臨很多技術難題和挑戰，需繼續加大技術研究力度。

參考文獻：

[1]余晟.電化學水處理技術在工業循環冷卻水中的運用[J].河南科技，2019（19）：64-66.

[2]張瑞，趙霞，李慶維，魏晉飛，李子涵.電化學水處理技術的研究及應用進展[J].水處理技術，2019，45（04）：11-16.

[3]樊旭.電化學水處理技術在工業循環冷卻水處理中的應用[J].煤炭與化工，2018，41（09）：155-158.

[4]段汝元，宋子平，李寧輝.FEC電化學水處理技術在工業循環水處理中的應用[J].山東化工，2018，47（16）：199-201.