薛磊+胡睦周

摘 要：電催化氧化法屬于高級(jí)氧化法，對(duì)含氨氮廢水處理具有良好的作用。本文主要分析了電催化氧化法在含氨氮廢水處理中的應(yīng)用，以期提高廢水處理工藝。

關(guān)鍵詞：電催化氧化法；含氨氮廢水；處理

中圖分類(lèi)號(hào)：X524 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

高級(jí)氧化法是指利用某種手段，致使羥基自由基（·HO）中間體由氧化體系中產(chǎn)生，并與有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)，生成有機(jī)過(guò)氧化自由基或有機(jī)自由基，繼續(xù)反應(yīng)，直至達(dá)到分解有機(jī)物的目的。而電催化氧化法能夠大幅提高羥基自由基的反應(yīng)速率，并且?guī)缀跄軌蚍纸馑杏袡C(jī)物，穩(wěn)定性強(qiáng)，并廣泛地應(yīng)用。本文主要研究了含氨氮廢水使用電催化氧化法的可行性，報(bào)告如下。

一、含氨氮廢水使用電催化氧化法的機(jī)理

如圖1所示，電催化氧化（ECO）法的機(jī)理是利用催化材料和電極的相互作用產(chǎn)生活性基團(tuán)，如H2O2、超氧自由基（·O2）、羥基自由基（·OH），用這些活性基團(tuán)來(lái)分解污染物的方式。并且在Cl-存在溶液的前提下，就表示很有可能同樣存在氧化劑HClO-、Cl2、及ClO-等，這些氧化劑對(duì)污染分解的能力十分強(qiáng)。

電催化氧化法對(duì)廢水中的氨氮的處理主要是通過(guò)陽(yáng)極氧化性氧化氨氮，可以是間接也可以是直接的方式，無(wú)論哪一種方式，對(duì)氨氮的去除率都是非常高的。當(dāng)然利用電催化氧化法處理含氨氮廢水，其劣勢(shì)為耗電量過(guò)大。其優(yōu)勢(shì)為氧化還原劑自主生成，不需要添加；擁有較高的自動(dòng)化，操作方式簡(jiǎn)單方便；使用條件簡(jiǎn)單，常溫常壓就可；能量效率較高，效果好；可減少二次污染；反應(yīng)條件相對(duì)溫和。

二、試驗(yàn)部分

（一）試驗(yàn)裝備

本次試驗(yàn)中所用的裝置如圖2所示，共有20L的有效容積，廢水循環(huán)在3、4之間，且保持每小時(shí)10L的進(jìn)水流量，并用流量計(jì)進(jìn)行流量控制。

（二）試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)?zāi)康?，根?jù)廢水中含氨氮的特點(diǎn)，研究使用電催化氧化法消除氨氮的條件。試驗(yàn)程序，選取一些由生產(chǎn)車(chē)間所排放的含氨氮的廢水，該廢水中有1500mg/L氨氮含量，將其進(jìn)行一定程度的稀釋之后用作試驗(yàn)水，利用電壓和氧化電流的變動(dòng)，氧化時(shí)間的控制，對(duì)進(jìn)水中所存在的氯離子含量進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)氨氮的去除。

三、結(jié)果和討論

（一）氯離子含量對(duì)氨氮去除的影響

稀釋含氨氮的廢水后，其濃度為340mg/L～450mg/L之間，電壓和電流、氧化時(shí)間為不變條件，電壓固定在5.0V，電流固定在80A，90min的氧化時(shí)間，8.1的pH，通過(guò)控制進(jìn)水中氯離子的含量來(lái)判斷不同氯離子濃度對(duì)氨氮去除率的影響，

當(dāng)有0.5g/L的氯離子濃度時(shí)，大約有60%～70%的去除效率，并且反應(yīng)過(guò)后，廢水中氨氮的殘留濃度約為100mg/L～ 130mg/L。

當(dāng)有1.0g/L的氯離子濃度時(shí)，大約有70%～80%的去除效率，并且反應(yīng)過(guò)后，廢水中氨氮的殘留濃度約為80mg/L～ 110mg/L。

當(dāng)有1.5g/L的氯離子濃度時(shí)，大約有大于92%的去除效率，并且反應(yīng)過(guò)后，廢水中氨氮的殘留濃度在30mg/L以下。

由此可看出，氯離子對(duì)于氨氮的氧化具有很好的效果，含量越高，氧化能力越強(qiáng)，而當(dāng)廢水中的氯離子含量達(dá)到1.5g/L時(shí)，氧化效果最好。

（二）進(jìn)水濃度對(duì)氨氮去除效率的影響

稀釋含氨氮的廢水后，電壓和電流、氧化時(shí)間為不變條件，電壓固定在5.0V，電流固定在80A，90min的氧化時(shí)間。7.9的pH，控制進(jìn)水中的氯離子含量在0.5g/L以下。通過(guò)控制進(jìn)水中氨氮濃度來(lái)判斷氨氮濃度對(duì)氨氮去除率的影響，

當(dāng)有400mg/L左右的進(jìn)水氨氮濃度時(shí)，大約有大于85%的去除效率。當(dāng)有60mg/L以下的出水氨氮含量時(shí)，相應(yīng)地增加進(jìn)水中氨氮的含量，這時(shí)有100mg/L以上的殘留氨氮含量。所以選取的試驗(yàn)進(jìn)水要保證400mg/L以下的氨氮含量。

（三）氧化時(shí)間對(duì)氨氮去除效率的影響

稀釋含氨氮的廢水后，試驗(yàn)用水中的氨氮含量在329.28mg/L，電壓和電流、氧化時(shí)間為不變條件，電壓固定在5.0V，電流固定在80A，控制進(jìn)水中的氯離子含量在 0.5g/L以下，8.2的pH。通過(guò)調(diào)整時(shí)間判斷時(shí)間對(duì)氨氮去除率的影響。

當(dāng)有90min以上的氧化時(shí)間時(shí)，大約有大于80%的去除效率，并且反應(yīng)過(guò)后，廢水中氨氮的殘留濃度在65mg/L以下。之后，在增加氧化時(shí)間，去除效率的提升效果就不明顯了。再加上延長(zhǎng)氧化時(shí)間就意味著耗電量的增加，也就是成本的增加，綜合考慮之下，確定90min為最佳氧化時(shí)間。

四、工業(yè)設(shè)計(jì)方案

有上述實(shí)驗(yàn)可知，要想讓電催化氧化法在含氨氮廢水處理中更好地發(fā)揮作用，要保證進(jìn)水中的氨氮含量在 400mg/L，將進(jìn)水中的氯離子含量控制在1.5g/L，保證90min的氧化時(shí)間，如此可保證95%以上的去除率，小于30mg/L的殘留氨氮。根據(jù)實(shí)驗(yàn)廢水來(lái)源中 1500mg/L～2000mg/L的氨氮含量，7～8的pH，設(shè)計(jì)方案如下。

首先是將廢水中氨氮的80%去除，可以使用兩級(jí)吹脫法，電催化氧化法處理剩余的氨氮。當(dāng)然，在吹脫后利用稀鹽酸吸收氨氮，放回氧化池，是氯離子的含量上升，這種方式可以節(jié)約成本。整個(gè)過(guò)程可分為五步，調(diào)節(jié)pH、調(diào)節(jié)溫度、吹脫、吸收、氧化。調(diào)節(jié)PH，用NaOH調(diào)節(jié)廢水pH至11～12。溫度調(diào)節(jié)，主要是讓廢水升溫，使其溫度高于30℃，方式是飽和蒸汽。吹脫，吹脫法主要用作氨氮的去除，使氨氮的含量降低。氨氮吸收，則是指將吹脫出的氨氮用稀鹽酸進(jìn)行吸收，并將其放入氧化池再次利用。氧化，將吹脫后留下的氨氮用電催化氧化法氧化去除，使其能夠安全排放。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文選用部分生產(chǎn)車(chē)間所排放的含氨氮廢水，以此來(lái)研究含氨氮廢水使用電催化氧化法處理的效果，結(jié)果顯示，最好的條件就是，要保證進(jìn)水中的氨氮含量在400mg/L，將進(jìn)水中的氯離子含量控制在1.5g/L，保證90min的氧化時(shí)間，如此可保證95%以上的去除率，小于30mg/L的殘留氨氮。以此為基礎(chǔ)并結(jié)合廢水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一套方案。

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