工业废水处理中微电解技术的应用

王琳娜

（深水海纳水务集团股份有限公司，广东 深圳 518000）

微电解技术完全满足环境污染处理的要求，特别是在高浓度工业废水处理中起着重要的作用。与传统高浓度工业废水处理方法如芬顿法、高级氧化法等相比，微电解技术应用成本低、操作简单、容易控制，没有二次污染，受到广泛的欢迎，得到了研究者的重视，特别是在高COD、高矿化度废水处理中的应用，效果更为显著。

1 微电解技术原理

1.1 氧化还原作用

电池反应会出现铁碳的微电解，因此必须将碳和铁放进电解质溶液中，以形成二价铁离子的新形态，把一部分可以降解的有机物分解为小分子H+，大大提升了可生化性。在阴极反应的过程中，会产生许多H+和O2-，如果进行合成的为偏酸性状态，那么氧化还原反应会出现在这些废水的合成中，有机大分子通过断链降解，促使有机废水的色度完全消除，显著提升了废水的可生化性。

1.2 铁离子的絮凝沉淀作用

微电解反应中会产生大量的Fe2+及其水合物，这些元素的吸附—絮凝活性都非常高。在有氧以及碱性的环境里能够形成氢氧化物，比如Fe（OH）2、Fe（OH）3等，这些氢氧化物能够有效吸附废水中的有机分子、胶体态或者悬浮状态的微小颗粒，以去除有机污染物和降低废水的色度。

1.3 微电场作用

在电解液中Fe、C存在1.2 V的电位差，电位差促进了小型微电池系统的形成，其电场也在系统中逐渐形成，加强了两电极的作用，基于电场的作用粒子向两极游动并粘附在电极上，因此形成可以看见的颗粒状沉淀。

1.4 活性炭的物理吸附作用

UIishi多孔为活性炭最典型的性能，并且呈现大范围的表面积，为吸附剂的一种类型，因为多孔和表面积大的特点，同时还有多孔的铁屑，所以两者的吸附性能都很强，可以有效吸附废水中的有机物以及其他重金属，达到净化水质的效果。

1.5 气浮作用

阴极在酸性和微酸性溶液条件下可以生成H2，导致大量的小气泡出现在废水中，这些气泡逐渐吸附一些小污染物，然后在水面上漂浮，并能够利用搅拌作用，让各种反应快速发 生[1]。

2 影响因素研究

影响因素的研究是微电解处理技术的主要研究内容之一，表1为微电解处理几种工业废水的试验结果。试验结果参见相关文献[1-3]。

表1 微电解处理工业废水的试验条件与处理效果

3 微电解技术新型工艺的优化分析

3.1 微波耦合工艺

该工艺通过微波技术的快速加热功能实现对废水的降解和消毒，其过程为通过加热将废水中的大分子有机污染物断裂为小分子，同时通过微波技术削弱微电解反应强度，控制反应处理速率，完全避免了填料表面板结的现象，确保处理后的废水可生化性的改善。研究人员在处理高浓度含油工业废水时应用了微波耦合工艺，经处理后的废水中油污含量降低了96%左右，腐蚀性细菌含量降低了96.6%，悬浮固体颗粒物含量降低了97.3%，处理后的废水腐蚀性下降了0.025 mm/a，经处理后的废水水质已经达标[2]。

3.2 电场耦合工艺

该工艺通过施加外部电场的方式在微电解反应器中生成一定强度的电位差，通过电位差削弱微电解的反应强度，从而有效控制处理流程。在工业废水处理中应用该技术时，电场耦合工艺能够抑制填料表面发生板结和堵塞现象。研究还显示，该工艺在碱性和中性条件下处理效果也很理想，可以应用于不同pH值工业废水的处理。通过该工艺处理，显著改善了废水的可生化性能，充分表现出该工艺高效、稳定、适用广泛的特 点[3]。

3.3 添加其他金属的工艺

将锰铁末制成作为新型电解填料的锰铁碳，然后添加到传统的微电解材料中。具体做法是用新型填料处理浓度为1 000 mg/L的苯二酚工业废水，试验数据显示，处理后废水中苯二酚的含量降低了94.6%，与传统处理工艺相比，改善效果明显，适用于处理各种PH值的工业废水。科研人员利用相同的方式添加其他的新型金属填料进行试验，处理效果同样良好。本研究采用了一种目前最新型的微电解技术反应装置，如图1所示。

图1 新型微电解反应装置

4 工业废水处理中微电解技术的应用

4.1 处理化工废水

在我国经济向质量型转型过程中，化工和石油企业生产规模不断扩大，这些企业在生产中都会产生大量污染物，产生污染物最多的是化工企业，最典型的污染物就是化工废水。这些化工废水颜色发黑发白、气味刺鼻，但其中也含有可利用资源，因此利用微电解技术进行处理具有重要意义。通常利用物理处理方式中的过滤、沉淀、气浮和吸附，化学方法中的混凝和氧化。在微电解处理过程中，可通过化合物的氧化还原反应生成可利用的原材料，实现资源的重复利用，如氢离子和铁离子等化合物可还原工业废水，形成新的可利用原材料。化工废水处理流程见图2。

图2 化工废水的处理流程

4.2 电镀废水处理

电镀废水属于重金属废水，能够引起人体畸形或细胞癌变，主要以铬、锌、镍、铜等重金属为主，最适合选择微电解技术。利用该技术对电镀废水进行氧化还原、凝结沉淀、吸附脱离等可有效分离重金属。首先，遵循铁元素的化学性质和金属活动顺序，对铁之后的金属物质进行置换，使金属离子在贴附表层形成沉淀；其次，重金属离子被二价铁离子络合物富集后，会形成金属物质沉淀。

4.3 处理印染废水

纺织行业废水是工业废水的主要来源，源头是染料和中间体。印染行业中各种产品中间体结晶的母液、生产工序中流失的物料及清洗地面污水等形成了印染废水。这种废水具有成分复杂、温度、色度高、pH值变化大、COD和固体悬浮物浓度高等特点。微电解技术处理印染废水包括利用活性炭吸附印染废水中溶解的污染物、借助Fe2+及Fe3+水解生成的络离子、混凝废水中胶体物质和分散的染料以及有效氧化废水中的还原物质，加快硫化染料和还原染料的沉淀，再通过阴极产生的H+和O2-调节酸碱度，新形态的H+和Fe2+可以与废水中许多组分发生氧化还原反应，破坏染料中间体分子的发色基团，显著降低废水色度，提升了废水的可生化性[4]。

5 结语

国内外大量实践证明，微电解技术与同类工业废水处理技术相比，不仅应用成本低、处理效果好、更容易控制和操作，由于使用的是机械加工中的废屑，实现了废弃物的再利用。目前，虽然微电解技术可与其他技术实现协同处理，并取得显著效果，但仍停留在实践层面，缺乏深入的理论研究，这是未来需要重点关注的问题。