电化学技术在冶金废水处理中的应用研究

工业化的发展促进了冶金企业进步，在大规模冶金的过程中往往产生了很多冶金废水

。经过调查发现

，目前产生的冶金废水的酸度很高，且含有悬浮物，在大多数的冶金废水中都含有较多的重金属

，例如铅、锌等。这些重金属如果不经处理就排放出来很可能对人体产生非常严重的影响

，因此为了避免冶金重金属废水对人体和环境造成巨大的影响，需要使用恰当的方法进行处理。国家也颁布了相关的法律法规

，监督和保障重金属处理的效果。

两下总算是谈妥了，冯一余每天出20块钱，周一到周五，大爷负责帮他占住车位。冯一余怕夜长梦多，提出先付一个月的钱。大爷却不要，说，占一天算一天，而且要先占后付钱。冯一余坚持先付钱后占位，左说右说，大爷才收下了头一次的20块钱，揣到口袋里，走了。

在冶金废水处理的过程中，为了解决废水成分复杂、微生物技术难以处理的问题，研究人员引入了电化学技术，电化学技术可以根据需要的处理结果设计相应的处理电极，保证经该电极处理的废水可以发生某些特定的化学反应，从而达到废水处理的目的，这种技术往往依赖电化学处理系统，具有成本低，效率高，且能实现实时控制的优势，除此之外，该技术不受微生物毒性所影响，可以有效减少二次污染。因此，为了有效处理冶金过程中产生的废水，充分降低废水色度，降低处理成本，需要研究电化学技术在冶金废水处理中的应用。

1 电化学技术的原理及方法

在冶金污水处理的研究中，经历了多重变革，电化学技术脱颖而出，电化学技术可以利用特定的反应容器，在其中添加符合处理需求的电极，引发化学反应，促进污染物降解，保证污染物的含量在标准的范围内，由于电化学技术具有操作简单，设备需求量低，且产生的污染物可以忽略不计的优点，其可以很好的避免出现二次污染，在反应中，可以实现分层控制，保证反应发生的稳定性。将其与生物化学处理进行对比可以发现，电化学技术不受到生物毒性控制，可以直接发生处理反应，保证了污染处理的有效性。

在发生化学反应时，电化学技术可以添加电子，设计标准的电场，即可发生反应，无须添加其他的污染材料，只需要配比特定的电压电流比。除了上述优点外，电化学技术在进行污水处理时可以有效的降低污水的色度，增加处理的转化速率，因此，该技术在多种废水处理中起着重要作用。

在电化学技术进行反应的初期，往往利用了电极氧化反应，在电场作用力影响下，添加了自由基，保证污染物可以在自由基上被氧化，研究人员曾经将污染物指数分别为0.01236、0.54454、0.54997、0.13478、0.14544的污水利用电化学技术进行处理，处理后经过检测可以发现，进行电化学处理后的污水污染物的含量分别为0.00012、0.00035、0.00147、0.00584、0.00014，证明处理后的污水污染物含量确实有所降低，检测这几组污水的污染物排放量指标，分别为0.00123、0.00141、0.00065、0.00012、0.00023，可以发现经过电化学技术处理后的污染物排放量可以忽略不计，证明该技术可以有效避免二次污染，更具有使用意义。

第三种类型时电镀漂洗法，这种类型的处理方法对重金属处理有明显优势，可以利用EDI技术，结合电化学处理原则创造一个酸性的处理环境进行处理，可以有效地去除重金属污染废水中的重金属，还可以结合光催化作用增加反应的效率。为了降低电化学处理中的处理消耗成本，可以使用电场协助，电场协助可以进行辅助催化降解，将电化学与电极氧化相结合，保证光电离子始终在催化剂的表面，以此来增加化学反应的速率。

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电化学技术在化工生产中可以增加污染物的降解率，减少污染物处理的能耗，为此研究了不同种类电极下污染物的处理效果，首先是二氧化铅电极，在降解污染物，增加氧化性方面有明显优势，其次是其他种类的电极，需要与其他技术混合使用才能实现高效降解，根据电化学技术的具体状态，对其进行分析，得到电化学技术的主要类型。

第一种类型时铁碳微电解法，该方法可以在简单的工业设备条件下进行，设备要求条件低，价格较低，且处理效果较明显，但其在污水处理的过程中可能形成板结，产生微型原电池，影响微电解的活性，除此之外，该类型在进行污水处理时经常产生各种类型的铁离子，形成阴极，导致电化学产物增多，可以在其中添加碳粒料，保证在微电解的情况下仍能进行污水处理。

第二种类型是填充床电渗析，该方法在进行处理中对水质的要求较高，该方法必须利用热网回收床和钠离子交换系统，利用该方法处理可以增加污染物的处理效率，但其对设备的要求高，成本消耗高，不建议在冶金污水处理中应用。

研究该技术在矿化方面的作用，发现经过电化学技术处理后的金属基体上几乎都产生了一定厚度的氧化膜，为了验证该理论的正确性，分别检验经过电化学处理的5块金属的氧化膜厚度，分别为0.1234mm、0.1564mm、0.4789mm、0.4873mm、0.1723mm，证明氧化膜的厚度得到了不同程度的增加。此时分贝检验电极的稳定性，发现即时在析氧电位过高的情况下，电极依然能保证稳定性。

根据上述的处理方法，进行处理工艺设计，首先，调整处理中的废水比值，将含有砷的冶金废水与酸性较高的冶金废水的比值设置为1：4，其次将两种废水输入到均化池中，与中和剂发生中和反应，然后分离废水中的固态物质，此时冶金废水的PH值在标准的范围内。提取反应后的上清液，进行再次反应，将冶金废水的PH值调整到碱性后，输送至沉淀池，进行金属离子脱除，然后再进行PH二次调节，调节好的废水此时可以输入设计的电化学处理系统，发生的反应如下图1所示。

2 电化学技术在冶金废水处理中的应用

2.1 冶金废水处理技术对比

冶金废水处理的技术种类很多，为了研究电化学技术在冶金废水处理中的应用，将常用的废水处理技术进行对比，对比表如下表1所示。

由表1可知，以上几种冶金废水的处理技术中，电化学技术具有明显优势，可以将污染物分解处理，实现高效低损耗处理。

2.2 水质分析

选取某冶炼股份有限公司的冶金重金属废水，改造该公司原有的污水处理站，增加污水处理站的处理能力，该处理站共有几个入水口，主要处理冶金制酸车间废水和电解废水，此时的水质指标如下表2所示。

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根据表2的水质指标可知，此时的污染离子数量较多，包含铜、锌等重金属离子，该水质指标是根据冶金企业污水水质标准制定的，符合指标中的三级标准，此时冶金污水在进站时的各项重金属指标都较高。

3 处理方法及工艺设计

3.1 处理方法

首先，需要利用电场作用产生的自由基，进行电极电氧化，避免产生二次污染废水，需要在自由基中布设金属氧化膜，保证电极的活性，其次利用微电解法，设计微阴电极，形成电解处理原电池，保证冶金废水可充分进行氧化还原反应，为了保证该步骤处理的效果需要在进行冶金废水处理前，进行废水沉淀，滤除废水中的杂质，提高反应的效率，最后使用电渗析法搭建电化学处理系统，实现冶金废水的实时高效处理。

由图1可知，首先将废水输送到曝气池，进行电解凝聚还原反应，生成部分氢氧化沉淀物，然后将反应后的废水输送到斜板沉淀池，去除上一步产生的沉淀物后，将其输送至浓密机中，去除碳酸钙沉淀，进入沉降槽，输送至压滤机，完成废水处理。

“译者行为”狭义上指的是译者身份下译者所应具有的译者角色行为，是源语文本意义的再现者，彰显的是其语言性，包括译者身份下译者的社会性角色行为，译者是目的语文本的调试者，彰显的是其社会性。译者行为批评是指以译者行为为切入口，在翻译内将译者看成语言人，在翻译外将译者看作凸显某种社会性的社会人两者结合的研究。译者行为批评思想可以粗略地图解为：

3.2 工艺设计

第四种类型目前的应用范围较广，可以将生物技术与电化学技术相融合，设置含有生物膜的反应电极，添加光催化离子，在反应速率的影响下光子的吸收率得到了有效的激发，即可以利用生物膜的优点，又可以实现高效降解。将其与标准的电化学处理方法进行对比，原本的处理指数为0.1654、0.3946、0.4859、0.8633、0.1545，处理后，化学污染物指数变为0.00165、0.00459、0.00146、0.00487、0.00645，经过对比可以看出，此时的化学污染物指数明显降低，可以证明将微生物电解技术与电化学电解技术相结合对冶金污水进行处理可以有效降低处理后各个污染物的含量，提升污染物处理的效果，十分有效，因此后续进行了电化学技术在冶金废水中的处理实验。

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3.3 参数选取

根据上述的工艺设计，对涉及的反应处理装置的参数进行设置选取，第一步是选取均化池的参数，为了保证均化池调节水质，保证处理装置正常运行的作用，本文将均化池的水池容量参数设置为2000m

/h，调节功率设置为5.54W/m

。第二步设计电化学处理系统的参数，本文设计的电化学处理系统选用了可溶性铁电极，便于重金属的沉淀，该系统的处理量设计为5500m

/d，第三步，设计曝气池参数，将曝气池的尺寸调整为7m×4m，即总面积28m

，深度约为8m，第四步，设计斜板沉淀池的参数，为了保证斜板沉淀池的沉淀效果，需要适当增加沉淀池的平面尺寸，因此本文设计的沉淀池尺寸约为268m

，保证污水处理中生化池的污泥量，最后，设计电化学处理设备间参数，保证其满足该冶金厂的电化学处理需求。

在单因素试验结果的基础上，对紫薯粉添加量、白糖添加量、黄油添加量和柠檬酸添加量4个因素进行L9（34）正交试验（见表3）。由正交试验结果可知，影响紫薯酥性饼干的主要因素是柠檬酸添加量＞紫薯粉添加量＞白糖添加量＞黄油添加量，最佳工艺组合为A2B3C2D2，即紫薯粉40%，白糖25%，黄油40%，柠檬酸0.4%，其它辅料与基本配方相同。

4 实验结果

使用本文设计的PLC污水处理控制系统进行污水处理，通过系统的远程监控与局部控制功能，检测应用电化学处理后水质的变化状态，实验结果如下表3所示。

由表3可知，应用电化学技术进行污水处理后，冶金废水的水质得到了明显的改善，证明应用电化学技术进行污水处理的去除率高，处理效果好。

5 结论

在电化学处理系统正常运行的情况下，对整个电化学处理的成本进行计算，发现电化学处理产生的成本比微生物处理的成本低，且重金属的脱除率高，脱除效果好，因此，电化学技术在冶金废水处理中具有重要的应用价值。

6 结语

综上所述，本文对某冶金公司连续5天的产生的冶金废水进行研究，利用电化学技术进行废水处理，检验废水处理的效果，经过实验证明，电化学技术进行污水处理后，冶金废水的水质得到了明显的改善，证明应用电化学技术进行污水处理的去除率高，处理效果好，且对电化学技术的处理成本进行研究，发现其处理成本也较低，因此电化学技术对后续的冶金废水处理有重要意义，可以作为后续处理的参考。

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