关于电化学水处理技术的研究及应用进展

高晓连

摘 要：基于推动水处理技术发展的目的，围绕电化学水处理技术的应用，做简单的论述，整理技术研究相关信息，共享给相关人员参考借鉴。从电化学水处理技术的研究现状分析，技术成熟度不断提高，为很多领域的水处理提供支持和保障，具有推广应用价值。

关键词：电化学;水处理;环保标准

水处理指的是利用专业水处理设备，采用物理和化学以及生物等多种手段，去除水中含有的有害物质，通过沉降和过滤以及混凝等方式，使其能够达到特定的用途标准。目前，国内水处理技术水平不断提高，涌现出很多高性能水平的技术，为相关领域的应用提供支持。

1 我国水处理现状

按照《水污染防治行动计划》，各地区不断加大水處理投入和研究力度，力求通过提高水处理技术水平，配套完善的处理设施，提高处理水平，推动社会持续化发展。根据公开数据显示，截止到2019年6月末，我国设市城市建成运行污水处理厂总计2327座，污水日处理能力达到1.48亿m3，全国城镇污水处理厂累计处理污水269.39亿m3。与此同时，36个重点城市建成运行污水处理厂总计570座，日处理能力达到0.65亿m3。目前，水处理实践中采用的技术手段，主要分为物理技术、化学技术、生物技术等，可供选择的技术很多。现结合电化学处理技术的研究与应用，进行重点分析。

2 电化学水处理技术的研究

2.1 新技术

从水处理领域分析，电化学水处理技术的研究，围绕多个方向开展。其中，电渗析为主要方向。采用的电渗析（ED）技术，主要是膜分离原理，利用两种功能相反的膜，同时巧妙操控水中带电离子迁移，实现对水的处理与分离，在苦咸水淡化和海水浓缩以及废水回收利用等多个领域，被广泛应用。电渗析技术的应用，常规技术重点为脱盐与浓缩。从脱盐角度分析，注重淡水水质;浓缩方面则注重浓水水质。早期的水处理领域，多运用电渗析技术进行海水处理与地表水以及地下水处理。采用此技术进行海水淡化处理，能源消耗很大，同时膜面积要求大，适用范围很小，多集中于饮用水处理。电渗析苦咸水淡化处理的能源消耗以及膜面积要求有着较强的经济性。随着技术日益完善和优化，其在水处理领域的应用日益完善[1]。图1为工艺图。

2.2 新装置

电化学水处理的实现，需借助专业的装置。使用的水处理装置，组成部分包括电源部分、电凝聚装置和进出水口。传统的水处理装置，多应用于电镀废水处理、纺织印染废水处理、造纸废水处理等领域。使用时需要通入空气搅拌污水，防止极板表面结垢，然而空气搅拌使得电解过程产生微气泡，影响电凝聚气浮作用的发挥，在出水环节要布置沉淀装置，实现水与渣的分离，使得系统占地面积比较大，使用成本较高。废水处理环节，因为极板表面污泥不断沉淀，经过7天运行后，要取下进行清洗，以免电解效率降低影响处理效果。由于高电压、低电流，使得极板间距很大，电流密度比较低，电解率不高，因此电解时间很长同时效果较差。围绕传统装置存在的问题，进行装置的优化。以某电凝聚装置为例，主要由机架、前支撑板、液压装置、压板与前盖板等组成。其使用弓形搅拌除垢装置，同时设计为卧式结构，支持推流和搅拌废水的同时，清洁极板表面，有效处理电凝聚装置内气体积聚以及极板结构钝化问题，确保处理效果，产生的污泥很少且含水率不高[2]。

3 电化学水处理技术的应用分析

3.1 难生物降解有机废水处理

从技术发展的角度分析，以往多采用混凝过滤与处理磷酸铵盐技术等，随着电化学水处理技术的发展，涌现出多元化技术。例如水质处理实践中，采用膜处理，带动着交换离子树脂的增加，同时扩大使用范围与条件。整个凝结水处理实践中，使用的粉末树脂，有着突出优势。一般来说，工业产生的大规模有机废水，受到有机物含量高以及污水流量波动大等的影响，采取常规生物处理手段，难以获得较高的效率，甚至难以达到处理效果。利用电解氧化方法，进行废水的处理，若选择涂层电极，当作处理的阳极材料，则可以利用阳极反应，以间接形式进行处理，实现有机污染物的分解。若选择可溶性铁或者铝当作阳极，利用相同电解反应器，以电氧化和电凝聚、电气浮协同方式，实现有机物的去除，处理效果可达到标准。其中，COD的去除率可超过98%。

3.2 重金属离子的回收与去除

水处理中重金属离子的去除，为电化学技术最早的应用领域，多采用电解法技术。经过多年发展，电解法技术成熟度很高。从技术研究前沿分析，以部分标准电极电位较负的金属为主，比如Ni2+等。随着水处理标准的不断提高，环保理念的运用日益广泛，使得处理技术水平提高[3]。

3.3 垃圾渗滤液与含染料废水

水处理实践中常需要进行垃圾渗滤液的处理，其属于高浓度有机废水，不仅污染物类型很多，而且水质较为复杂;变化范围很大;生化性较差，随着时间的变化，水质会出现相应的变化，如何选择适宜的渗滤液处理技术，对提高垃圾卫生填埋处理水平起到关键作用。采用电化学处理技术，能够为其提供多样化选择，针对难以降解的有机物或者有毒生物等，经过处理将其转化为可生化物质，进而增强废水的可降解性。实际应用中，电化学氧化法的应用，除去除渗滤液的色度以及氨氮之外，还实现对部分有毒污染物的降解。从其出水的情况看，可生化性较为突出，为后期的处理提供了支持和帮助。一般来说，染料，废水有着很为复杂的成分，比如有机染料以及中间体，不仅降解难且毒性强，而且pH值有着大波动变化特点。采用的电解法，运用电解原理，能够产生余氯，进而达到去除含盐染色废水的效果，在色度以及COD的去除方面有着突出的效果。设计的一种运用混凝电化学氧化法--活性污泥法，对印染产生的废水进行处理，相比传统的工艺可以实现成本的节约[4]。

3.4 含油废水与含氯废水

受到水用途特点的影响，产生的废水也不同，比如含油废水与含氯废水等。对于含油废水，选择电絮凝法与电气浮法处理，通常去油量能够达到93-95%。若废水中含油量小于150mg/L，采用上述手段处理，废水中的含油量可以减少到10%以下。由于含油废水的成分很是复杂，除了油分外，还有表面活性剂，增加处理的难度，并且污染源很复杂。根据废水的特点，选择电凝聚法与电气浮法，去除水中的悬浮物以及色度等，可达到处理标准。对含氯废水的处理，采用电解脱氮的方法，去除含有的NO3-。此类废水中除了放射性元素外，还包括重金属元素，比如Ru等，选择其他方法的处理效果不佳，运用电化学法，可达到不错的效果，具有推广应用价值，为水处理提供多样化选择。

4 结语

综上所述，水处理实践中采用电化学水处理技术手段，能为很多水处理工作提供技术支持与保障。文中总结一种水处理研究的新技术和新装置，同时总结处理技术的应用领域和效果。水处理面临很多技术难题和挑战，需继续加大技术研究力度。

参考文献：

[1]余晟.电化学水处理技术在工业循环冷却水中的运用[J].河南科技，2019（19）：64-66.

[2]张瑞，赵霞，李庆维，魏晋飞，李子涵.电化学水处理技术的研究及应用进展[J].水处理技术，2019，45（04）：11-16.

[3]樊旭.电化学水处理技术在工业循环冷却水处理中的应用[J].煤炭与化工，2018，41（09）：155-158.

[4]段汝元，宋子平，李宁辉.FEC电化学水处理技术在工业循环水处理中的应用[J].山东化工，2018，47（16）：199-201.