微电解技术在工业废水治理工作中的应用

郭杰 王芳 肖建强

摘 要：随着我国工业化进程的推进，工业废水的种类也随之增加，工业废水的治理工作难度也不断上升。文章通过探讨微电解技术，并阐释其应用于工业废水治理的原理，分析微电解技术应用于工业废水治理的可行性。

关键词：微电解技术;工业废水;治理工作

中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）07-014-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.007

为积极适应全球气候变化，开展环境保护及节能减排工作是我国走新型产业化之路的重要战略举措。而减少工业污染、预防环境破坏，不仅是节能减排工作的关键环节，也是促进工业行业健康发展的重要举措。将不同形式的微电解技术应用于工业废水治理环节，能大大降低工业废水的治理难度，提高资源利用率，符合发展绿色工业的需求。

1 微电解技术及其工业废水治理原理

1.1 微电解技术

微电解法的基本原理是金属度蚀，通过运用电解质溶液中铁-碳之间形成的微电池效应，以清除废水中的污染物的一种电化学技术，又称为内电解法、零价铁法、铁屑过滤法、铁碳法。微电解技术集多种优点于一身，其使用范围广、净化效果好、使用周期长、成本低廉，操作流程简单。此外，通过使用废铁屑为原料，所需的能量及原材料耗度低，即环保又节能。所以，自从微电解技术诞生以来，就受到多个国家，如美国、前苏联、日本等青睐。20世纪80年代，我国引入了微电解技术，并运用于废水治理工作。生物难降解废水，可用微电解作为预处理手段，实现大分子有机污染物的断链，发色及助色基团的破坏而脱色，从而提高废水的循环使用性，并能降低后续废水治理工作的负担与成本。目前，微电解法已被成功应用于印染、石化、重金属、农药、制药、油分等废水的处理。

1.2 微电解技术治理工业废水的原理

微电解技术以金属腐蚀为原理，通过在高传导性的工业废水中放置电极电位，使其中的金属在水中进行电解反应，来达到治理工业废水的目的。不同工业废水需要运用不同的电解材料，常用的电解材料主要为铸铁屑和活性炭。

微电解技术用于工业废水治理的原理，主要有以下五类：当工业废水呈酸性时，通过气浮原理，在阴极释放氢离子，此时废水产生气泡会吸附悬浮污染物，并与水体出现分离。运用具有强吸附性的活性炭来吸附废水中的铁屑，可以使重金属离子和有机污染物从废水中分离出来。应用微电场效应使具有Fe和C的废水形成电极电位差，进行物质吸附，使污染物从废水中分离。应用铁离子的絮凝效应，电解废水使其与产生的氢氧化物与悬浮和胶质物结合，达到净化工业废水的目的。在电解溶液中，可以运用铁碳的两极，使亚铁离子与溶液中的污染物进行氧化还原过程，从而净化废水。

2 微电解技术在工业废水治理中的应用

2.1 化工废水的治理方法

含有CHCIN（氯代苯）类、ArOH（酚类）、CHNO2（硝基苯）类等化合物的工业废水，被称为化工废水。治理这类废水，主要通过物理过滤及吸附，化学混凝和氧化来达到治理目的。应用微电解技术能通过电碳层过滤、氢气气浮、氧化还原及活性炭吸附等手段，达到治理化工废水的目的。

2.2 印染废水的治理方法

印染废水常见于纺织业，其主要成分为染料、中间体反应原料及基液，并具有酸碱性大数值浮动、温度不稳定、颜色浓度高、需氧量高、固体杂质多和成分复杂的特点。常见的治理印染废水的微电解技术主要有，通过活性炭对可溶性污染物进行吸附，先吸附后排放;运用铁离子水解反应，使色料成分沉淀与水利分离;运用阴极产生的氢离子和氧离子来中和废水的酸碱度，与此同时，电解反应能够在废水中释放氢离子和铁离子，从而净化废水，降低废水色度，提升废水的生化含氧量。微电解法处理印染及染料废水的作用原理包括了电化学、凝聚、吸附和氧化还原等作用，其治理效果与染料性质、印染废水的pH值、温度、做电解时间等各种因素都有一定关系。相关实验数据表明，当pH值保持在5～6，温度30℃～40℃，时间30min～40min时，可以取得较好的污水治理效果。到目前为止，微电解技术用于印染废水处理领域，已被证实可取得较好的效果。

2.3 含油废水的治理方法

油性物质特指天然类石油及石油产品、煤焦油和常见的动植物油脂等。带有油的废水主要被化工业或者重工业生产排放。其主要特点是，化学及生化需氧量较高、难溶于水及生化降解难度大等三点。油性废水的重复利用价值高，若能做好相关治理工作，能够在保护环境、降低污染的同时，提升资源利用率。相关研究表明，在含油废水中使用微电解技术，能够去除油性物质的比例高达70%～80%。目前，我国在处理油性废水的实际工作中，主要采用混凝、沉淀、再过滤等三个工序开展工作，应用了重力分离、絮凝、气浮等多种方法来达到治理含油废水的目的。虽然含油废水可以通过生化法产生较好的废水治理效果，但是运用生化法需要培养驯化生物膜，操作流程过于复杂，花费的资金也比较昂贵。石油企业一般使用微电解技术处理石油化工废水，通过利用铁的还原性实现硝基化合物向氨基化合物的转变。这种方法不仅有效降低了含油废水中的毒性，还能够提高含油废水的生物可降解性。

2.4 电镀废水的治理方法

电镀废水是工业废水的一个主要种类，其原液中含有高浓度且毒性强烈的污染物，这些物质对人体毒性极大，同时，电镀废水中也富含铁、铜等重金属及金、银等贵重金属。如果能做好电镀废水的治理工作，不仅能保障人民群众的生命安全，保护自然环境，还能促进资源的有效利用。行业内通常采用氧化还原及沉淀过滤的方法处理电镀废水。通过采用微电解技术，能提高杂质去除率，并能有效降低二次污染风险，与此同时，电镀废水中沉淀后的重金属及贵重金属物质也能被重新利用。研究人员发现，在酸性條件下，对富含铁屑的电镀废水采用微电解技术，能有效提高重金属物质的分离率[1]。与此同时，采用铁屑微电解技术处理含钒废水，在常温状态下，使其充分反应90min后，废水中的钒含量的去除率高达97%。我国四川江津增压器厂也采用微电解技术治理电镀废水，据测量，经过治理后的电镀废水的pH为6～8，Cr含量为0.009mg/L，Zn含量为1.53mg/L，出水的各项指标均能符合国家排放标准。

2.5 精细化工行业污水的处理方法

精细化工行业的工业废水，具备了处理过程复杂、污染因子多样化、有间断性排放现象等特点。如某化工企业的生产车间及其附带的废水处理系统，原系统流程为，调节-电解系统-反应-沉淀-再次沉淀-检验-达标排放[2]。虽然最后排放的水质满足了当地工业区污水处理厂的要求，但在工業废水处理过程中检测出高浓度的CODcr，以及少数NH3-N。经过对处理工艺的改善及路线调整，在沉淀环节后增加ABR厌氧系统，并延长微电解装置的放置时间，提高曝光度来提升原液中可生化物的浓度。并对有机大分子物质采取断链处理，如C13H9NO、C3H4O3、HONH3Cl、C3H5ClO等;针对硝基苯类，氯苯类，苯胺类，苯酚类物质，进行开环处理，来优化处理结果。由于厌氧系统进行改造后，硝化液设置为60%来提升氮和氨氮的处理效率，并在缺氧池中添加甲醇，通过30d的工艺调试，提升总氮去除率。经过多次调试，系统能良好运行，出水要求达到了工业废水排放的标准及当地工业区水厂接纳管理的标准。

3 微电解技术的其他运用途径

微电解技术除了运用在各种工业废水的治理工作中，还被广泛研究与应用于其他废水处理领域。比如用于治理含氯有机物废水、处理含砷氟废水，甚至还可用于农药废水及地下污水处理领域。微电解技术作为农药合成废水的预处理技术，能够克服传统的化学混凝法、高压水解法、吸附法、生化法的降解程度差、出水质量达不到要求等问题。微电解技术对农药废水中的苯来特、毒落定、麦草畏、s-三嗪类等物质有良好的降解作用，并且有反应速度短、降解效率高的优点。

除此之外，国外不少学者研究通过微电解技术来治理及修复地下水，处理土地污染问题。如美国某著名企业工厂的周围土地，长期且持续被工业溶剂和铅污染，导致关闭。其通过在工厂周围建造了两道全长150英尺、深达34英尺的“去卤还原”零价铁渗透反应墙，来治理工业溶剂及铅污染，并且取得了很好的净化效果。

4 微电解技术存在的问题及今后的发展方向

4.1 存在的问题

目前，业内进行微电解填料的装填，主要通过固定床形式来完成，虽然操作简便，但在实际运用过程中容易导致较多问题。首先，微电解法主要适用于酸性条件的污染治理环境。但是，在酸性环境中，容易发生溶出的铁量过大的问题。这个问题会导致废水治理工作效果不显著，并且在微电解反应后会絮凝沉淀产生大量铁泥，一旦处理不当就会使污染发生转移，导致二次污染问题发生。另一方面，因为铁屑在反应中消耗过多，但是炭的消耗较少，要通过补充铁屑的方式来让铁屑与炭能够混合均匀，需要消耗大量的人力以及资金成本。其次，填充床经过一段时间的使用后，其填料表面会形成一层钝化膜，而且在间歇式作业过程中，床层因为闲置会暴露在空气中，导致生锈板结问题。在连续式作业时，床层也会因铁屑结块，造成填料与废水反应效率低下，从而严重影响废水治理效果。

4.2 发展方向

首先，要探究影响填料表面钝化以及填料板结的因素，针对不同因素寻找解决方法。其次，基于动态实验条件，探究不同种类废水的治理方法，并且探究如何实现微电解法与其他处理方法的有机结合，从而设计出操作简单并且可行性高、节能环保的废水处理工艺。最后，针对上述固定床存在的问题，探索研究微电解流化床反应器，以有效解决上述问题。

5 结语

通过阐述微电解技术及其用于工业废水的原理，并解析微电解技术如何治理化工废水、印染废水、含油废水、电镀废水及精细化工行业污水，不难看出微电解技术由于其便捷节能的优势，能被用于处理各类工业废水，并在处理工序繁杂的污水时，功效显著，应用范围广泛。将微电解技术运用在工业废水治理中，还需要不断突破技术难关，完善废水处理系统，以提升治理效果。

参考文献

[1] 付丽霞，李瑞贤，李洪瑞.改进型铁碳微电解设备预处理络合铜废水[J].工业水处理，2019（1）：53-57.

[2] 田帅慧，康济溢.微电解-Fenton技术在工业废水处理中的应用分析[J].低碳世界，2019，9（5）：27-28.