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        太陽光伏電化學(xué)技術(shù)處理廢水研究

        2012-08-15 00:54:58解宇峰
        環(huán)境影響評價 2012年2期
        關(guān)鍵詞:廢水處理電化學(xué)廢水

        解宇峰

        (1.北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京100871;2.環(huán)境保護部南京環(huán)境科學(xué)研究所,江蘇南京210042)

        隨著我國經(jīng)濟的增長及工業(yè)的迅速發(fā)展,工業(yè)排放的廢水呈現(xiàn)出成分復(fù)雜、種類多、毒害大等特點,若未能得到有效治理,將會對環(huán)境和人類健康帶來很大的威脅。處理廢水使其達標排放的技術(shù)方法很多[1-2],目前按照廢水處理的作用原理可分為3大類。第一是物理法:利用物理作用使懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)與廢水分離,在處理過程中污染物質(zhì)的性質(zhì)不發(fā)生變化;第二是化學(xué)法(包括物理化學(xué)法):利用某種化學(xué)反應(yīng)使廢水中污染物質(zhì)的性質(zhì)或形態(tài)發(fā)生改變,而將其從水中除去;第三是生化法(或生物法):利用微生物的作用去除廢水中膠體和溶解性有機物的方法。此外,還有這些方法的綜合應(yīng)用。但是,這些處理方法存在二次污染和占地面積大等不足。

        電化學(xué)法是近年發(fā)展起來的頗具競爭力的廢水處理方法,它利用電化學(xué)原理處理廢水,具有如下優(yōu)點[3]:①無需添加任何氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品;②既可單獨處理又可與其他技術(shù)相結(jié)合,如作為前處理提高廢水的可生化性,或依靠電催化功能選擇性降解氧化有機物;③不會或很少產(chǎn)生二次污染;④設(shè)備體積小,占地少,一般在常溫常壓下操作,簡便靈活。因此該法被稱為環(huán)境友好的處理方法,備受各國學(xué)者關(guān)注,近年來相關(guān)研究十分廣泛,涉及各類污水處理領(lǐng)域,例如染料廢水[4-5]、印染廢水[6-7]、含油廢水、食品廢水等高濃度有機廢水[8-9]以及金屬冶煉廢水[3,10]等。

        1 電化學(xué)水處理技術(shù)

        電化學(xué)水處理技術(shù)是指在外加電場的作用下,在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi),通過一定的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)過程或物理過程,產(chǎn)生大量的自由基,利用自由基的強氧化性對廢水中的污染物進行降解的過程[11]。特別是利用不同電極的陽極氧化[12-15]或者過氧化氫的陰極發(fā)生器[16-18]而對有機污染物進行氧化處理。電化學(xué)技術(shù)的實質(zhì)就是直接或間接地利用電解作用,把水中污染物去除或把有毒物質(zhì)變?yōu)闊o毒、低毒物質(zhì)。廢水處理的電化學(xué)法主要有內(nèi)電解法、電凝聚法、電氣浮法、電化學(xué)氧化法、電還原法和電滲析法等[11,19]。

        電化學(xué)方法處理廢水起源于20世紀40年代,由于當時電力缺乏,其發(fā)展十分緩慢。到了20世紀60年代,伴隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,開始逐步受到研究者的注意。作為一種清潔處理方法,其優(yōu)點是顯而易見的。但是它作為一種新興的廢水處理方法,在實際應(yīng)用中存在著能耗大、成本高、效率不高以及有析氧和析氫副反應(yīng)等弱點[19]。

        2 太陽光伏電化學(xué)水處理研究

        太陽是能量的天然來源,太陽能每天都能無限供應(yīng),而且數(shù)量龐大。能夠?qū)⑻柲苤苯愚D(zhuǎn)變成電能的光伏(PV)發(fā)電系統(tǒng),具有無污染、無噪聲、設(shè)備可分散化放置、壽命長以及維護成本較低等優(yōu)點[20]。將PV發(fā)電系統(tǒng)與電化學(xué)系統(tǒng)耦合使用,可以有效克服電化學(xué)技術(shù)在應(yīng)用中能耗大、成本高的弱點。

        為了避免能量波動,并且在夜間繼續(xù)工作,用于廢水處理的PV系統(tǒng),一般是由連接到蓄電池系統(tǒng)(一般鉛酸類型)的PV模塊組成。Weiner等[21]在一個海水淡化工廠進行研究,用PV發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)與能自動供電2d的蓄電池連接,利用反滲透技術(shù)淡化當?shù)睾}水,研究期間每天能夠生產(chǎn)3m3淡水,將來還能增大至9m3,非常適用于淡水資源稀缺而海水資源豐富的偏遠小區(qū)。Suleimani和Nair[22]在阿曼的一個偏遠地區(qū)進行了實驗,研究利用太陽能供電系統(tǒng)驅(qū)動的反滲透裝置來淡化地下咸水。太陽能供電系統(tǒng)中包括PV發(fā)電器、蓄電池以及其他儀器。實驗達到了每天5m3水設(shè)計出水量的目標,平均生產(chǎn)成本估計為6.52美元/m3(設(shè)備壽命以20年計)。

        然而,這些蓄電池在使用中存在幾個問題:(1)充放電效率僅達到70%~80%[23];(2)電池壽命大大短于PV發(fā)電系統(tǒng)的壽命;(3)需要嚴格控制每1塊電池的電荷狀態(tài);(4)必須考慮電池處置的經(jīng)濟和環(huán)境成本。

        所以有學(xué)者開始研究不用蓄電池而直接將PV發(fā)電系統(tǒng)作為電源為電化學(xué)系統(tǒng)供電。Richards等[24]研究了在無電池情況下,采用PV電池供電的混合超濾-納濾/反滲透(UF-NF/RO)膜脫鹽系統(tǒng)處理澳大利亞內(nèi)陸含鹽地下水。經(jīng)過對4種膜材料的處理效果分析,得出結(jié)論認為,無電池情況下直接由PV電池供電膜系統(tǒng)處理含鹽水,操作簡單,運行可靠,不僅晴天可穩(wěn)定運行,甚至中等云層條件也適用。Sch?fer等[25]也對類似問題進行了研究,并通過調(diào)整操作參數(shù)找出最佳操作條件,最多生產(chǎn)250 L優(yōu)質(zhì)飲用水的同時僅消耗1.2kWh/m3的太陽能。Ortiz等[26]在西班牙南部開展試驗,對直接使用PV能源為電滲析脫鹽系統(tǒng)供電的可行性進行了研究并獲得成功,研究認為PV供電的電滲析脫鹽系統(tǒng)簡單、可靠、成本低。該作者另外還研究了光伏發(fā)電系統(tǒng)與電滲析系統(tǒng)的相互作用機理,在此基礎(chǔ)上進行了實際應(yīng)用,并計算了該系統(tǒng)的運行成本[27-28]。Valero等[29]采用無電池的光電能源供電對合成紡織廢水進行電凝聚處理研究,證明了PV陣列的配置是影響光電電力的重要因素。還有學(xué)者對以太陽能為動力開展以水制氫耦合電化學(xué)氧化有機物過程進行了研究[30-32]。Valero等[33]還開展了直接由PV系統(tǒng)供電的電化學(xué)氧化處理染料廢水的研究,證明了PV發(fā)電器和電化學(xué)反應(yīng)器的配置對實驗的最佳效果有巨大影響,并提出最適宜PV發(fā)電器配置受太陽輻射強度、溶液電導(dǎo)率和污染物濃度3方面因素的影響。

        3 結(jié)語

        各種研究和實例表明,電化學(xué)廢水處理技術(shù)與PV發(fā)電技術(shù)二者可以有效耦合使用,耦合系統(tǒng)具有運行成本低、簡單、適應(yīng)性強等特點,特別適用于為缺乏淡水資源(有海水或苦咸地下水)而電網(wǎng)又難以覆蓋的偏遠地區(qū)供應(yīng)飲用水??紤]到未來化石能源越趨緊缺,該系統(tǒng)也可在電力緊張地區(qū)使用。將來,研究者可以考慮對PV發(fā)電系統(tǒng)直接與其他電化學(xué)處理技術(shù)(如電化學(xué)合成、電化學(xué)去除重金屬、電氣浮等)耦合過程進行研究,尤其應(yīng)關(guān)注耦合系統(tǒng)的能源利用效率以及系統(tǒng)的建設(shè)和運營成本問題。

        [1] Rajeshwar K,Ibanez J.Environmental Electrochemistry Fundamentals and Applications in Pollution Abatement[M].Academic Press Inc.:San Diego,CA,1997.

        [2] Simonsson D.Electrochemistry for a cleaner environment.Chem Soc Rev.1997,26(3):181-189.

        [3] 羅志勇,張勝濤,鄭澤根,等.電化學(xué)法處理重金屬廢水的研究進展[J].中國給水排水,2009,25(16):6-10.

        [4] 丁紹蘭,李鄭坤,王 睿.染料廢水處理技術(shù)綜述[J].水資源保護,2010,26(3):73-78.

        [5] 沈 明,楊夢兵,王中偉.陽離子染料廢水治理技術(shù)[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2009(9):45-48.

        [6] 吳李全.印染廢水處理工藝[J].廣東化工,2010,37(8):281-282.

        [7] 王 斌,管玉江,楊衛(wèi)身.電氧化還原法處理染料廢水的研究進展[J].印染,2005(11):45-48.

        [8] 施國鍵,喬俊蓮,鄭廣宏,等.電化學(xué)氧化處理生物難降解有機廢水的研究進展[J].化工環(huán)保,2009,29(4):326-330.

        [9] 趙劍鋒,鄧志文.電氧化及其在高濃度有機化工廢水處理中的應(yīng)用[J].有色冶金設(shè)計與研究,2006,27(3):64-66.

        [10] 劉紹忠.電化學(xué)法處理重金屬廢水的應(yīng)用研究[J].工業(yè)水處理,2010,30(2):86-88.

        [11] 趙成軍,李玉屏.電化學(xué)方法在治理廢水中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備,2010(2):183-184.

        [12] Brillas E,Cabot PL,Casado J.Electrochemical methods for degradation of organic pollutants in aqueous media[J].Environ Sci Pollut,2003,26:235-304.

        [13] Iniesta J,Expo′sito E,Gonza′lez-Garc1′a J,et al.Electrochemical treatment of industrial wastewater containing phenols[J].J Electrochem Soc,2002,149(5):D57-D62.

        [14] Iniesta J,Gonza′lez-Garc1′a J,Expo′sito E,et al.Influence of chloride ion on electrochemical degradation of phenol in alkalinemediumusing bismuth doped and pure PbO2anodes[J].Water Res.2001,35(14):3291-3300.

        [15] Jiang J,Chang M,Pan P.Simultaneous hydrogen production and electrochemical oxidation of organics using boron-doped diamond electrodes[J].Environ Sci Technol,2008,42(8):3059-3063.

        [16] Expo′sito E,Sa′nchez-Sa′nchez CM,Montiel V.Mineral iron oxides as iron source in electro-Fenton and photoelectro-Fenton mineralization processes[J].J Electrochem Soc,2007,154(8):E116-E122.

        [17] Sa′nchez-Sa′nchez CM,Expo′sito E,Casado J,et al.Goethite as a more effective iron dosage source for mineralization of organic pollutants by electro-Fenton process[J].Electrochem.Commun,2007,9(1):19-24.

        [18] Brillas E,Casado J.Aniline degradation by electro-Fenton and peroxi-coagulation processes using aflowreactor for wastewater treatment[J].Chemosphere,2002,47(3):241-248.

        [19] 蘇丹丹,楊曉霞,賈慶明.電化學(xué)處理廢水研究進展[J].化工技術(shù)與開發(fā),2010,39(9):38-41.

        [20] Sen Z.Solar energy in progress and future research trends[J].Progr Energy Combust Sci 2004,30:367-416.

        [21] Weiner D,F(xiàn)isher D,Moses EJ,et al.Operation experience of a solar-and wind-powered desalination demonstration plant[J].Desalination,2001,137(1-3):7-13.

        [22] Al Suleimani Z,Nair VR.Desalination by solar-powered reverse osmosis in a remote area of the Sultanate of Oman[J].Appl Energy,2000,65(1-4):367-380.

        [23] Linden D,Reddy TB.Handbook of Batteries;Mc Graw Hill:New York,2002.

        [24] Richards BS,Capao DPS,Scha¨fer AI.Renewable energy powered membrane technology.2.The effect of energy fluctuations on performance of a photovoltaic hybrid membrane system[J].Environ Sci Technol,2008,42(12):4563-4569.

        [25] Sch?fer AI,Broeckmann A,Richards BS.Renewable energy powered membrane technology.1.Development and characterization of a photovoltaic hybrid membrane system[J].Environ Sci Technol,2007,41(3):998-1003.

        [26] Ortiz JM,Expo′sito E,Gallud F,et al.Photovoltaic electrodialysis system for brackish water desalination:Modeling of global process[J].J Membr Sci 2006,274(1-2):138-149.

        [27] Ortiz JM,Expo′sito E,Gallud F,et al.Electrodialysis of brackish water powered by photovoltaic energy without batteries:direct connection behaviour[J].Desalination 2007,208(1-3):89-100.

        [28] Ortiz JM,Expo′sito E,Gallud F,et al.Desalination of underground brackish waters using an electrodialysis system powered directly by photovoltaic energy[J].Sol Energy Mater Sol Cells,2008,92(12):1677-1688.

        [29] Valero D,Ortiz JM,Expo′sito E,et al.Electrocoagulation of a synthetic textile effluent powered by photovoltaic energy without batteries:Direct connection behaviour[J].Sol Energy Mater Sol Cells,2008,92(3):291-297.

        [30] Park H,Hoffmann MR.Solar-powered production of molecular hydrogen from water coupled with organic compound oxidation;213th ECS Meeting Abstracts 2008;Phoenix,AZ,2008;p 1123.

        [31] Park H,Vecitis CD,Hoffmann MR.Solar-powered electrochemical oxidation of organic compounds coupled with the cathodic production of molecular hydrogen[J].J Phys Chem A,2008,112(33):7616-7626.

        [32] Park H,Vecitis CD,Hoffmann MR.Electrochemical water splitting coupled with organic compound oxidation:The role of active chlorine species[J].J Phys Chem C,2009,113(18):7935-7945.

        [33] Valero D,Ortiz JM,Expo′sito E,et al.Electrochemical Wastewater Treatment Directly Powered by Photovoltaic Panels:Electrooxidation of a Dye-Containing Wastewater[J].Environ Sci Technol,2010,44(13):5182-5187.

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