給排水工程師考試考點6

電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化，即直接電解和間接電解。

1.直接電解

直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。直接電解可分為陽極過程和陰極過程。陽極過程就是污染物在陽極表面氧化而轉(zhuǎn)化成毒性較小的物質(zhì)或易生物降解的物質(zhì)，甚至發(fā)生有機物無機化，從而達到削減、去除污染物的目的。陰極過程就是污染物在陰極表面還原而得以去除，主要用于鹵代烴的還原脫鹵和重金屬的回收。

2.間接電解

間接電解是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。間接電解分為可逆過程和不可逆過程?？赡孢^程(媒介電化學(xué)氧化)是指氧化還原物在電解過程中可電化學(xué)再生和循環(huán)使用。不可逆過程是指利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，如具有強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、H2O2和O3等氧化有機物的過程，還可以利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強氧化性的中間體，包括溶劑化電子、?HO、?HO2、O2-等自由基。

濕式氧化法

濕式氧化法(Wet Air Oxidation，簡稱WAO)是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的。與常規(guī)方法相比，具有適用范圍廣，處理效率高，極少有二次污染，氧化速率快，可回收能量及有用物科等特點，因而受到了世界各國科研人員的廣泛重視，是一項很有發(fā)展前途的水處理方法。

濕式氧化工藝最初由美國的F.J.Zimmermann于1958年研究提出，用于處理造紙黑液，其工作條件是控制反應(yīng)溫度為150～350℃，壓力為5～20Mpa，處理后廢水COD去除率可達90%以上。在20世紀(jì)70年代以前，濕式氧化工藝主要用于城市污泥的處理，造紙黑液中堿液回收，活性炭的再生等。進入70年代后，濕式氧化工藝得到迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍從回收有用化學(xué)品和能量進一步擴展到有毒有害廢棄物的處理，尤其是在處理含酚、磷、氰等有毒有害物質(zhì)方面已有大量文獻報道，研究內(nèi)容也從初始的適用性和摸索最佳工藝條件深入到反應(yīng)機理及動力學(xué)，而且裝置數(shù)目和規(guī)模也有所增大。在國外，WAO技術(shù)已實現(xiàn)工業(yè)化，主要應(yīng)用于活性炭再生、含氰廢水、煤氣化廢水、造紙黑液以及城市污泥及垃圾滲出液處理。國內(nèi)從80年代才開始進行WAO的研究，先后進行了造紙黑液、含硫廢水、酚水及煤制氣廢水、農(nóng)藥廢水和印染廢水等實驗研究。目前，WAO技術(shù)在國內(nèi)尚處于試驗階段。

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展，各種廢水的排放量逐年增加，且大都具有有機物濃度高、生物降解性差甚至有生物毒性等特點，國內(nèi)外對此類高濃度降解有機廢水的綜合治理都予以高度重視并制定了更為嚴格的標(biāo)準(zhǔn)。目前，部分成分簡單、生物降解性略好、濃度較低的廢水都可通過組合傳統(tǒng)的工藝得到處理，而濃度高、難以生長物降解的廢水卻很難得到徹底處理，且在經(jīng)濟上也存在很大困難，因此發(fā)展新型實用的環(huán)保技術(shù)是非常必要的。濕式氧化法即為針對這一問題而開發(fā)的一項有效的新型水處理技術(shù)。

濕式氧化法在實際推廣應(yīng)用方面仍存在著一定的局限性：①濕式氧化一般要求在高溫高壓的條件下進行，其中間產(chǎn)物往往為有機酸，故對設(shè)備材料的要求較高，須耐高溫、高壓，并耐腐蝕，因此設(shè)備費用大，系統(tǒng)的一次性投資高;②由于濕式氧化反應(yīng)中需維持在高溫高壓的條件下進行，故僅適于小流量高濃度的廢水處理，對于低濃度大水量的廢水則很不經(jīng)濟;③即使在很高的溫度下，對某些有機物如多氯聯(lián)苯、小分子羧酸的去除效果也不理想，難以做到完全氧化;④濕式氧化過程中可能會產(chǎn)生毒性題解強的中間產(chǎn)物。

污泥是污水處理廠和污水處理的必然產(chǎn)物。未經(jīng)恰當(dāng)處理處置的污泥進入環(huán)境后，直接給水體和大氣帶來二次污染，不但降低了污水處理系統(tǒng)的有效處理能力，而且對生態(tài)環(huán)境和人類的活動構(gòu)成了嚴重的威脅。

在污水處理過程中，產(chǎn)生大量污泥，其數(shù)量約占處理水量的0.3%～0.5%左右(含水率約97%)。污水處理廠的全部建設(shè)費用中，用于處理污泥的約占20%～50%，甚至占70%。所以污泥處理是污水處理系統(tǒng)的重要組成部分，必須予以充分重視。污泥含有大量的有害有毒物質(zhì)，如寄生蟲卵、重金屬等;有用物質(zhì)如植物營養(yǎng)素、有機物及水分。污泥處理的目的是使污泥減量、穩(wěn)定、無害化、及綜合利用。通常使用的單元工藝過程有：濃縮、穩(wěn)定、污泥調(diào)節(jié)、脫水。

污泥經(jīng)濃縮、消化后尚有約95%～97%的含水量，體積仍很大。為了綜合利用和最終處置，需對污泥作脫水處理。脫水的作用是去除存在于污泥顆粒間以及顆粒內(nèi)的水，從而使液態(tài)的污泥的物理性能改變成半固態(tài)、理想的脫水應(yīng)當(dāng)是最大限度地把水去除，同時污泥的固體顆粒則應(yīng)當(dāng)全部保留在脫水后的泥餅上，并要求這種操作所花投資最低。

我國城市污水處理廠污泥處理起步較晚，全國現(xiàn)有污水處理設(shè)施中有污泥穩(wěn)定處理設(shè)施的還不到1/4，處理工藝和配套設(shè)備較為完善的還不到1/10。污泥處理部分只是簡單的進行濃縮脫水外運，其中存在許多問題。