如何高效(xiao)去除水中的(de)污染物，這一直(zhi)是一個(ge)很頭(tou)疼(teng)的(de)問題(ti)。

原因(yin)嘛，也不(bu)難(nan)分析，一是大量傳統方法難(nan)處(chu)理(li)的工業(ye)廢(fei)水超標排(pai)(pai)放；二是缺乏污水排(pai)(pai)放和集中處(chu)理(li)設施，部分生活污水未(wei)經處(chu)理(li)直(zhi)接排(pai)(pai)放造(zao)成環(huan)境污染(ran)。

可能很多水(shui)友會用生化法處理，其實這很容易受到(dao)污水(shui)可生化性和微生物生存條件(jian)的限制，處理一(yi)些難生化降解工業廢水(shui)的效(xiao)果也很不好。

因(yin)此，越來越多人開始把目光投向了電化(hua)學技(ji)術。

電(dian)化學技術原理

什(shen)么是電化(hua)學技術呢？

就是通(tong)過在特定(ding)的(de)電化(hua)學反應(ying)(ying)器中(zhong)(zhong)外加電場，調控(kong)電子定(ding)向轉(zhuan)移，使水中(zhong)(zhong)污染物在反應(ying)(ying)器中(zhong)(zhong)發(fa)生(sheng)特定(ding)的(de)物理、化(hua)學反應(ying)(ying)，從而被去除的(de)過程。

其中物理過程主要包括(kuo)吸附、絮凝和膜分離等。

化(hua)(hua)(hua)學過程分為直接(jie)電(dian)解(jie)和間(jian)(jian)接(jie)電(dian)解(jie)。直接(jie)電(dian)解(jie)指污(wu)染(ran)物在(zai)電(dian)極上直接(jie)被(bei)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)或被(bei)還(huan)原(yuan)，間(jian)(jian)接(jie)電(dian)解(jie)則(ze)是(shi)利(li)用電(dian)化(hua)(hua)(hua)學反(fan)應產生的強氧(yang)化(hua)(hua)(hua)或還(huan)原(yuan)性中間(jian)(jian)物質實(shi)現污(wu)染(ran)物的降解(jie)或轉化(hua)(hua)(hua)。

原(yuan)理看起來很復(fu)雜，其實整個過程(cheng)非常的“綠色”，而(er)且(qie)與傳統(tong)的水(shui)處理技術相比(bi)，具有(you)無可比(bi)擬的優勢：

1）反應條(tiao)件溫(wen)和，反應條(tiao)件一般為常溫(wen)常壓。

2）可(ke)控(kong)性(xing)強，通(tong)過(guo)調節(jie)電流和電壓可(ke)以控(kong)制電化學(xue)反應過(guo)程(cheng)，同時提高反應的(de)選擇(ze)性(xing)，防止副反應發生(sheng)。

3）易(yi)于自(zi)動(dong)化，能量效率高。

4）電(dian)化(hua)學反(fan)應中的(de)電(dian)極反(fan)應主要由電(dian)子參與(yu)，不需要外(wai)加(jia)氧化(hua)劑或還原(yuan)劑，催化(hua)劑的(de)使(shi)用量也(ye)大大減少，有效避免(mian)了二(er)次污染。

5）反(fan)應靈活性高，在降(jiang)解水中(zhong)污染物的(de)同時，還可通過選(xuan)用特殊的(de)電極使其具有絮凝、殺(sha)菌等功能(neng)，當廢水中(zhong)含有金屬(shu)離子時，陰極和陽極可同時工作，提高處理效率(lv)。

6）反應裝置簡單，工藝靈活，既可作(zuo)為單獨水處理(li)工藝，也可以作(zuo)為預處理(li)或深度(du)處理(li)過程與其他處理(li)技(ji)術(shu)相結合。

電(dian)化(hua)學水處理分(fen)類

電氧化

電化學氧化法分為直(zhi)接(jie)氧化和(he)間接(jie)氧化2種(zhong)。

直接氧化(hua)，也就(jiu)是使(shi)水中的(de)污(wu)染(ran)物失(shi)去電子發生氧化(hua)，以此達到處理效果。

間接氧(yang)化過程稍微復(fu)雜了點，是溶液(ye)中(zhong)的Fe2＋、CI-等失去電子生成強氧(yang)化性物(wu)質，進而(er)將溶液(ye)中(zhong)的污染物(wu)通過氧(yang)化去除。

一般情況下，這2種方式是同時存在，同時在起作用。

目(mu)前來看，電(dian)氧化算(suan)是最為(wei)常見(jian)的(de)電(dian)化學水處理技術了，除了可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)常規水處理技術不易(yi)解(jie)決(jue)的(de)難題之外，還(huan)可(ke)以(yi)實現污染物(wu)的(de)超低排放(fang)要求，想想國家提出的(de)碳(tan)中和(he)目(mu)標，是不是感(gan)覺很有前景(jing)呢。

不(bu)過(guo)有(you)個缺(que)點(dian)就是，H2O2是間(jian)接氧(yang)化中使(shi)用較多的(de)中間(jian)物，產率低，只能在(zai)酸性條件(jian)中進行(xing)催化降解。

電絮凝

電(dian)絮(xu)(xu)凝的作用原理比較簡(jian)單，就是在電(dian)解過(guo)程中大量(liang)的金屬陽離(li)子與(yu)OH-發生聚(ju)合反應，生成(cheng)多核羥基絡合物及氫氧化物，使(shi)水中的懸(xuan)浮物和有機物通(tong)過(guo)絮(xu)(xu)凝作用去除。

此過程與(yu)傳統的絮凝過程相似(si)，但電解絮凝的效果更好。

在(zai)水處理(li)中，電(dian)絮(xu)凝多用于在(zai)工業污水，比如制革、印染(ran)、電(dian)鍍等，經常是在(zai)廢(fei)水預處理(li)和二級(ji)出水處理(li)中去除懸浮性顆粒物質(zhi)、重金屬等。

不過在給(gei)(gei)水處理中，電(dian)絮(xu)凝(ning)就比較難了。主要(yao)原(yuan)因是給(gei)(gei)水水質要(yao)求太(tai)高了，電(dian)絮(xu)凝(ning)技(ji)術在水處理過程(cheng)中會(hui)產生起作用的金(jin)屬陽離子，金(jin)屬離子進(jin)入水中很(hen)可(ke)能產生二次(ci)污染(ran)。

電絮(xu)凝一般作為預處理技術與生物(wu)法(fa)、膜分(fen)離技術或其他電化學技術聯用。缺點就是過程中會大(da)量消(xiao)耗電極和能(neng)源，造成(cheng)鐵泥或(huo)鋁泥等二次(ci)污(wu)染，這也是(shi)限(xian)制電絮凝法大規(gui)模(mo)應用(yong)的(de)原(yuan)因。

電氣浮

電氣浮(fu)主要(yao)是利用電解作(zuo)用，在直流(liu)電場的(de)作(zuo)用下產生許多(duo)微(wei)小的(de)氣泡，在這些微(wei)小氣泡上(shang)浮(fu)的(de)過(guo)程中帶走水(shui)中的(de)部分(fen)懸浮(fu)物質和油類(lei)。

電氣浮技術(shu)一(yi)般與其它處理工藝相結合以達到更高的處理效率(lv)。比如，用電氣浮—微(wei)電解(jie)—生化組合工藝(yi)聯合處理(li)農藥廢(fei)水，在實(shi)驗(yan)室條件(jian)下COD的去(qu)(qu)除率(lv)可(ke)以(yi)達(da)(da)到(dao)99.1%，NH3—N去(qu)(qu)除率(lv)達(da)(da)97.5%，并且(qie)可(ke)以(yi)長期保證處理(li)效果(guo)穩定。出水水質符合污(wu)水綜合排放三級標(biao)準。

電滲析

電滲析法是一種利(li)用離(li)子交換膜分離(li)溶(rong)液中(zhong)電解質的電化學水處理技(ji)術。

整個處(chu)理裝(zhuang)置主要由電極、陰陽(yang)離(li)子交換(huan)(huan)膜和特制(zhi)的隔板構(gou)成。在直流電場作(zuo)用下，以(yi)電位差(cha)為動力，利用離(li)子交換(huan)(huan)膜的選擇透過性把電解質從(cong)溶(rong)(rong)液中分離(li)出來，從(cong)而實現溶(rong)(rong)液的濃縮、淡化(hua)、精制(zhi)和提(ti)純。

以分(fen)離氯化(hua)鈉為例，電(dian)滲析(xi)過程如下：

上面這個圖(tu)就能看到，電滲析反應器內設置(zhi)了(le)多組交替排列的陰(yin)(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)和陽(yang)(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)交換(huan)膜(mo)，外(wai)加直流電場后(hou)(hou)，陽(yang)(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)就會穿(chuan)過(guo)陽(yang)(yang)膜(mo)向陰(yin)(yin)(yin)極方向運動(dong)，陰(yin)(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)穿(chuan)過(guo)陰(yin)(yin)(yin)膜(mo)向陽(yang)(yang)極方向運動(dong)，從而形成(cheng)了(le)去除水(shui)(shui)中離(li)(li)子(zi)(zi)的淡水(shui)(shui)室和濃縮離(li)(li)子(zi)(zi)的濃水(shui)(shui)室，將濃水(shui)(shui)排放，淡化(hua)后(hou)(hou)的水(shui)(shui)即為去鹽水(shui)(shui)。

電化學水處理(li)技術(shu)的應用(yong)

工業廢(fei)水處理

電(dian)化(hua)學水處理技術(shu)在高(gao)COD、高(gao)鹽度、難生(sheng)物降解工業廢(fei)水的處理上具有獨(du)特優勢。

這(zhe)類廢水一般可生化性(xing)差，并且具(ju)有生物毒性(xing)，不能(neng)直接通過微生物法處理。

電化學技(ji)術可以(yi)作(zuo)(zuo)為這類廢(fei)水的(de)預處理方法，不僅去除掉(diao)部分(fen)有(you)機物(wu)，減輕后續工藝的(de)負荷，更重要的(de)是能去除對微生物(wu)有(you)毒害作(zuo)(zuo)用的(de)物(wu)質(zhi)，提高廢(fei)水的(de)可生化性。

分散式污水處理

對(dui)(dui)于集中收(shou)集的(de)污(wu)水(shui)，傳統生(sheng)物處理方法效果很好而(er)且(qie)處理成(cheng)本低。而(er)對(dui)(dui)于分散式污(wu)水(shui)，如(ru)船舶生(sheng)活污(wu)水(shui)、農村生(sheng)活污(wu)水(shui)和部分難(nan)以收(shou)集的(de)公共衛生(sheng)間污(wu)水(shui)，則會面(mian)臨(lin)投資成(cheng)本高，處理時(shi)間長等(deng)問題。

電化學水處(chu)理(li)技(ji)術正好(hao)可以派上用場，其裝置體積小、水力停(ting)留時間短(duan)、處(chu)理(li)效果穩定(ding)，并(bing)且控制方便(bian)、啟動(dong)快捷(jie)、無二(er)次(ci)污染(ran)，正適合用來(lai)處(chu)理(li)分散式污水。

污水深度(du)處(chu)理

最近幾年，出水(shui)標準的提高對污水(shui)深度處理(li)提出了新的要求。

要知道，經過污水處理(li)廠二級(ji)處理(li)的污水仍含(han)有大量細(xi)菌和病原體(ti)，如果得不到有效(xiao)處理(li)的話，直接排放會(hui)對農作物、水體(ti)環境甚至飲用水安(an)全造(zao)成(cheng)嚴重影(ying)響，并且病原體(ti)還(huan)會(hui)造(zao)成(cheng)許多水生疾(ji)病的傳(chuan)播。

電化(hua)學技術(shu)不僅(jin)能高(gao)效去除有(you)機物，還有(you)很好的吸(xi)附、殺菌效果，作(zuo)為污(wu)水(shui)的深度處理技術(shu)具有(you)廣闊的前景。

電化學水處理技術的趨勢

最(zui)后，電(dian)化學水處(chu)理技(ji)術雖然不需要外加大量化學試劑，可以(yi)處(chu)理一些傳統方法(fa)不能有效處(chu)理的污水。但同時，電(dian)流效(xiao)率(lv)低(di)、處(chu)理能耗高(gao)及電(dian)極材料昂貴等問題也限制著它的實際應(ying)用。

電化學水處(chu)理技術(shu)的的趨勢將(jiang)在以(yi)下幾個方面：

1）新型電極材料的(de)開發。

2）高(gao)效一體化反應器的設計。

3）可再生能源的使(shi)用(yong)。

隨著技術的(de)(de)發展，或許在未來我們可以看(kan)到，電化學和污水處(chu)理的(de)(de)碰撞，會擦出(chu)一些不一樣的(de)(de)火花(hua)。