污水處理多維體系研究

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摘要：在經濟發展中，相關企業在為城市不斷提供便捷的同時也產生了很多污染環境的廢水，工業廢水難以降解和處理是企業和相關部門面臨的重要問題。電催化氧化技術因其對有機物可以進行很好的處理，受到大家的廣泛關注。本文通過對某市污水處理廠工藝改造的背景和應用到的電催化氧化技術進行分析，簡要闡述了通過建立電催化氧化體系來進行工藝的改進，以達到的出水標準，希望對相關人士有所幫助。

關鍵詞：電催化氧化；污水處理；多維體系

重工業是我國經濟發展的來源之一，但由此帶來的高污染、高排放也是相關部門對重工業建設的痛點，尤其是廢水的排放具有數量龐大、成分復雜、難以降解的特點，為污水處理部門帶來很大的工作難度。應用電催化氧化技術，對相關工業企業排放的廢水進行良好、快速的降解和處理，可以提高出水的質量，對環境保護和可持續發展作出貢獻。

1某市污水處理廠改造的背景和意義

某市污水處理廠作為市工業園區的主要污水處理設施，肩負著工業園區污水處理的重任，而該區擁有一家制藥廠和一家造紙廠，這兩家工廠因生產工藝的特殊會排放出大量難以降解的污水，當前污水處理廠中使用的生物降解辦法很難對這兩家工廠排出的廢水進行徹底降解處理，而這些廢水的濃度比較高、成分也很復雜，如果不能及時處理會對周邊人民的生活造成不良影響，同時也因為這些污水成分的復雜，簡單處理后就排出會影響周圍水體的質量，對水生植物也造成很大的損害。相關部門通過對該家污水處理廠的情況進行分析，現有的生物降解技術已經不能滿足日常污水處理的需求，同時考慮到污水處理的成本和實用性。電催化氧化法因其操作簡單、處理速度快、實施成本較低的優點被采納到改造中，試圖通過引進該降解辦法的引入提高對制藥廠、造紙廠的污水的處理質量，同時也保證了污水處理廠的運營成本在可承受的范圍內。對污水處理廠進行合理、有效的改造，不但可以加強對該工業園區污水的處理效果，同時通過技術和設備的更迭也可以提高對污水處理的效率，這樣可以排放可以達到國家排水工藝標準。出水可以得到良好的運用，對城市綠化的園林景觀、市政設施用水等提供良好的幫助，這也符合可持續發展戰略對相關行業的要求。

2電催化氧化技術

2.1電催化氧化技術的原理。顧名思義，電催化氧化技術是將催化氧化技術與相關電化學進行結合，原本可以通過相應的化學反應來實現降解、交換等目的，后來再通過外加電場等方式，通過電極的作用實現電解質不斷的交換、反應，實現了催化化學反應的目的。電催化氧化技術在實際應用中會根據不同的化學式、不同的電子轉移方式分為以下兩種氧化法：2.1.1 直接氧化法。直接氧化法是相對比較簡單、容易處理的方法，也就是說電子通過傳遞可以直接在電極上進行氧化反應。通過在污水處理系統中設置電極，污染物會受到電場作用被吸附到陽極附近，這時可以根據污染物的濃度來確定處理方法，當污染物沒有完全、充分的氧化時通過電化學反應給予相應的催化，促使其快速反應轉化為其他物質，也可以通過電極附近電子的輔助控制燃燒相應有機物，直接將難以降解的有機物氧化為水和二氧化碳。2.1.2 間接氧化法。則屬于一種中間轉換的方式來協助污水處理，在污水處理的電催化過程中，會產生羥基、氫離子等氧化劑，這些離子可以與有機物進行充分的反映，將難以降解的有機物變為相對比較好處理的有機污染物。在大量的氧化反應中，產生物與有機物進行反應，可以良好氧化分解，通過產生二氧化碳、水和其他小分子物質的形式完成污染物的降解工作。2.2電催化氧化技術的特點。與其他污水處理辦法相比，電催化氧化技術具有以下幾個優點：（1）控制反應范圍，電催化技術的電子轉移只在污水中進行，避免了因為收集污水統一處理再排放造成的二次污染。（2）反應條件較少，相對于其他應用化學方式進行污水處理的技術來說，電催化氧化技術的反應原理更為簡單，通過降解污水實現對有機物的分解，產生水和二氧化碳。（3）設備安裝簡易，由于電催化氧化技術所需要的技術易于實現，所以相對于其他技術來說這樣的設備更加易于安裝和維護。（4）設備占地較小，作為污水清潔工藝的一種，該技術實現的設備占地較少，可以靈活運用到各種類型的污水處理廠、工廠污水排放出口等各類場景，對于環境較小、污水處理壓力較低的情況下可以實現就地的異步處理，同時還可以與其他污水處理工藝同時使用，提高污水處理的質量。（5）反應全程可控，電催化氧化工藝的整個化學反應過程是可控的，隨著電催化的增大和減小，整個反應的速度都會得到控制，整個體系較為職能可控，并可以根據出口水質的分析對反應條件進行相應的改變，通過改變電壓的形式影響電催化反應的速度。2.3三維電催化氧化反應技術。在簡易的二維電解裝置中，由于裝置過于簡單難免會造成污染物傳輸距離過短，不能進行良好的降解，所以相關人士著手利用第三個電極的引入，來推動電催化氧化的發展。與普通兩級電解裝置相比，該技術電極表面積更大，粒子電極之間距離也相對較小，對有機物降解的效率更高。

3某市污水處理廠改造中對電催化氧化技術的應用

3.1設備組成。整個電催化氧化裝置由緩存緩沖罐、粉碎泵、電催化氧化處理器和電氣控制系統組成。其中電催化氧化處理器是整個系統的核心，可以通過電催化單元和電磁單元進行電解水，產生的羥基可以快速對有機物進行分解反應。而電氣控制系統中包含著參數采集系統和報警系統，這樣可以方便相關人員及時獲知設備運行的各項參數，同時也能對污水處理的各流程進行跟蹤，當污水處理異?；蛘咴O備故障時可以及時報警，在最短時間內進行故障的定位和排查。3.2技術應用。在本次工藝的改造中，通過對污水樣本進行采樣和分析，結合不同電解質濃度和電流密度在不同樣本中對處理效果進行的影響，最終采用間接氧化的工藝進行改造。在對樣本進行分析中發現電極中電流密度對污水處理的速度影響很大，隨著電流的增大，污水中有機物分解的速度逐步加快。但是考慮到整個處理設備的運行成本，要控制電流密度在120mA/m2以內，同時在測試中發現當電流密度持續過高時，會對電極進行腐蝕影響使用壽命，所以在電氣控制系統中對電流密度進行了控制。3.3改造后效果。該污水處理廠在最終的參數制定中，確定電流密度為120mA/m2，水力停留時間為20min，電解質采用氯化鈉，污水與含有氯化鈉的水總量相等。整個污水系統集成在一起，易于安裝和移動，同時維護也比較方便。通過對污水處理廠的排出水進行監測，BOD、COD等污染指標均符合國家一級排放標準，污染物去除率及有機物降解率達到80%。

4結束語

本文通過對某污水處理廠的電催化氧化工藝改造進行分析，通過改造后效果可以看到利用該工藝可以對難以降解的有機物進行有效的處理，同時保證了污水處理廠運營成本在可接受的范圍內，這樣有效處理了該工業園區造紙廠、制藥廠排出的工業廢水，對當地生態環境的保護作出積極貢獻，由此可見，電催化氧化工藝的處理速度快、降解效果好，完全可以滿足目前城市污水的處理工作。相關部門和從業人員也應不斷完善自身知識，靈活運用新技術、新工藝，對設備的運行參數做到熟悉和理解，這樣可以更好地將該技術運用到污水處理工作中，為城市建設作出自己的貢獻。

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作者:張杰 楊冰川 劉港 單位:1.東營市不動產登記中心 2.聊城大學化學化工學院