电催化氧化处理市政污水的实验研究

潘 宇， 李立新， 孙彩玉

(黑龙江科技大学 环境与化工学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

1 材料与方法

1.1 污水来源

中试污水来源为东营市某市政污水处理厂生化出水。该污水处理厂主要处理当地居民生活污水和工业废水，设计处理量为20 000 m3/d。目前该污水厂设计出水标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中一级A标准。鉴于环保政策要求，需进行提标改造。

1.2 出水标准

1.3 中试装置

中试装置采用集装箱式电催化氧化装置，单台装置处理量为1 m3/h，设计停留时间15 min。电催化氧化装置内设2块阳极板，材质为钛材涂钌铱；阴极板为4块，材质为钛材，单个极板尺寸均为0.3 m×0.5 m，极板间距为3 cm，极板使用寿命5 a以上。阳阴极板之间设直流稳压电源(WYJ-9601型，电源效率92%)，电流密度可调，电位通过Ag/AgCl参比电极(西安岛光电子技术有限公司)进行检测。生活污水由离心泵从污水处理厂排放检测池抽水，输送至电催化氧化装置内进行处理。装置设引风口，经风机抽吸运行过程中产生的少量氯气至废气吸收塔，通过液碱喷淋吸收氯气。

1.4 检测方法

2 结果与讨论

2.1 电流密度对COD处理效果的影响

图1为不同电流密度下电催化氧化装置对污水中COD的去除效果。从图1可以看出，在20 d的运行周期内，装置进水COD质量浓度在44～51 mg/L之间波动。随着电流密度的升高，装置出水COD质量浓度逐渐降低，从而COD去除率逐步升高。这是因为随着电流密度的提高，阴阳之间电子迁移量增多，阳极直接氧化作用加强。另外，阳极产生的·OH也增多，间接氧化程度提高。电流密度在2～4 mA/cm2范围内，装置出水COD质量浓度分别在41～46 mg/L、39～44 mg/L和30～36 mg/L之间，均未达到设计出水要求。当电流密度为5 mA/cm2时，装置出水COD质量浓度可降至30 mg/L以下，在24～26 mg/L之间波动，可达到IV类水标准要求，COD平均去除率为50%。当电流密度进一步升高至6 mA/cm2时，出水COD质量浓度进一步降低至18～23 mg/L之间，COD去除率为56%。

图1 不同电流密度下COD质量浓度的变化Fig. 1 Variation of COD mass concentration under different current density

2.2 电流密度对处理效果的影响

图2 不同电流密度下质量浓度的变化 Fig. 2 Variation of mass concentration under different current density

图3为不同电流密度下水中Cl-质量浓度变化情况。由图3可知，原水中平均Cl-质量浓度为(167.9±4.3 ) mg/L，电流密度不同，装置出水Cl-质量浓度会发生变化。当电流密度为2～6 mA/cm2时，装置出水平均Cl-质量浓度分别为152.5±2.3、143.9±1.9、136.3±3.7、130.5±2.9和(127.6±3.4) mg/L。

图3 不同电流密度下Cl-质量浓度的变化 Fig. 3 Variation of Cl- mass concentration under different current density

2.3 系统运行费用

图4 电流密度5 mA/cm2下各数据变化曲线Fig. 4 Curves of data change under current density of 5 mA/cm2

3 结 论