郭杰 王芳 肖建強

摘 要：隨著我國工業(yè)化進程的推進，工業(yè)廢水的種類也隨之增加，工業(yè)廢水的治理工作難度也不斷上升。文章通過探討微電解技術，并闡釋其應用于工業(yè)廢水治理的原理，分析微電解技術應用于工業(yè)廢水治理的可行性。

關鍵詞：微電解技術;工業(yè)廢水;治理工作

中圖分類號：X7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）07-014-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.007

為積極適應全球氣候變化，開展環(huán)境保護及節(jié)能減排工作是我國走新型產業(yè)化之路的重要戰(zhàn)略舉措。而減少工業(yè)污染、預防環(huán)境破壞，不僅是節(jié)能減排工作的關鍵環(huán)節(jié)，也是促進工業(yè)行業(yè)健康發(fā)展的重要舉措。將不同形式的微電解技術應用于工業(yè)廢水治理環(huán)節(jié)，能大大降低工業(yè)廢水的治理難度，提高資源利用率，符合發(fā)展綠色工業(yè)的需求。

1 微電解技術及其工業(yè)廢水治理原理

1.1 微電解技術

微電解法的基本原理是金屬度蝕，通過運用電解質溶液中鐵-碳之間形成的微電池效應，以清除廢水中的污染物的一種電化學技術，又稱為內電解法、零價鐵法、鐵屑過濾法、鐵碳法。微電解技術集多種優(yōu)點于一身，其使用范圍廣、凈化效果好、使用周期長、成本低廉，操作流程簡單。此外，通過使用廢鐵屑為原料，所需的能量及原材料耗度低，即環(huán)保又節(jié)能。所以，自從微電解技術誕生以來，就受到多個國家，如美國、前蘇聯(lián)、日本等青睞。20世紀80年代，我國引入了微電解技術，并運用于廢水治理工作。生物難降解廢水，可用微電解作為預處理手段，實現(xiàn)大分子有機污染物的斷鏈，發(fā)色及助色基團的破壞而脫色，從而提高廢水的循環(huán)使用性，并能降低后續(xù)廢水治理工作的負擔與成本。目前，微電解法已被成功應用于印染、石化、重金屬、農藥、制藥、油分等廢水的處理。

1.2 微電解技術治理工業(yè)廢水的原理

微電解技術以金屬腐蝕為原理，通過在高傳導性的工業(yè)廢水中放置電極電位，使其中的金屬在水中進行電解反應，來達到治理工業(yè)廢水的目的。不同工業(yè)廢水需要運用不同的電解材料，常用的電解材料主要為鑄鐵屑和活性炭。

微電解技術用于工業(yè)廢水治理的原理，主要有以下五類：當工業(yè)廢水呈酸性時，通過氣浮原理，在陰極釋放氫離子，此時廢水產生氣泡會吸附懸浮污染物，并與水體出現(xiàn)分離。運用具有強吸附性的活性炭來吸附廢水中的鐵屑，可以使重金屬離子和有機污染物從廢水中分離出來。應用微電場效應使具有Fe和C的廢水形成電極電位差，進行物質吸附，使污染物從廢水中分離。應用鐵離子的絮凝效應，電解廢水使其與產生的氫氧化物與懸浮和膠質物結合，達到凈化工業(yè)廢水的目的。在電解溶液中，可以運用鐵碳的兩極，使亞鐵離子與溶液中的污染物進行氧化還原過程，從而凈化廢水。

2 微電解技術在工業(yè)廢水治理中的應用

2.1 化工廢水的治理方法

含有CHCIN（氯代苯）類、ArOH（酚類）、CHNO2（硝基苯）類等化合物的工業(yè)廢水，被稱為化工廢水。治理這類廢水，主要通過物理過濾及吸附，化學混凝和氧化來達到治理目的。應用微電解技術能通過電碳層過濾、氫氣氣浮、氧化還原及活性炭吸附等手段，達到治理化工廢水的目的。

2.2 印染廢水的治理方法

印染廢水常見于紡織業(yè)，其主要成分為染料、中間體反應原料及基液，并具有酸堿性大數(shù)值浮動、溫度不穩(wěn)定、顏色濃度高、需氧量高、固體雜質多和成分復雜的特點。常見的治理印染廢水的微電解技術主要有，通過活性炭對可溶性污染物進行吸附，先吸附后排放;運用鐵離子水解反應，使色料成分沉淀與水利分離;運用陰極產生的氫離子和氧離子來中和廢水的酸堿度，與此同時，電解反應能夠在廢水中釋放氫離子和鐵離子，從而凈化廢水，降低廢水色度，提升廢水的生化含氧量。微電解法處理印染及染料廢水的作用原理包括了電化學、凝聚、吸附和氧化還原等作用，其治理效果與染料性質、印染廢水的pH值、溫度、做電解時間等各種因素都有一定關系。相關實驗數(shù)據(jù)表明，當pH值保持在5～6，溫度30℃～40℃，時間30min～40min時，可以取得較好的污水治理效果。到目前為止，微電解技術用于印染廢水處理領域，已被證實可取得較好的效果。

2.3 含油廢水的治理方法

油性物質特指天然類石油及石油產品、煤焦油和常見的動植物油脂等。帶有油的廢水主要被化工業(yè)或者重工業(yè)生產排放。其主要特點是，化學及生化需氧量較高、難溶于水及生化降解難度大等三點。油性廢水的重復利用價值高，若能做好相關治理工作，能夠在保護環(huán)境、降低污染的同時，提升資源利用率。相關研究表明，在含油廢水中使用微電解技術，能夠去除油性物質的比例高達70%～80%。目前，我國在處理油性廢水的實際工作中，主要采用混凝、沉淀、再過濾等三個工序開展工作，應用了重力分離、絮凝、氣浮等多種方法來達到治理含油廢水的目的。雖然含油廢水可以通過生化法產生較好的廢水治理效果，但是運用生化法需要培養(yǎng)馴化生物膜，操作流程過于復雜，花費的資金也比較昂貴。石油企業(yè)一般使用微電解技術處理石油化工廢水，通過利用鐵的還原性實現(xiàn)硝基化合物向氨基化合物的轉變。這種方法不僅有效降低了含油廢水中的毒性，還能夠提高含油廢水的生物可降解性。

2.4 電鍍廢水的治理方法

電鍍廢水是工業(yè)廢水的一個主要種類，其原液中含有高濃度且毒性強烈的污染物，這些物質對人體毒性極大，同時，電鍍廢水中也富含鐵、銅等重金屬及金、銀等貴重金屬。如果能做好電鍍廢水的治理工作，不僅能保障人民群眾的生命安全，保護自然環(huán)境，還能促進資源的有效利用。行業(yè)內通常采用氧化還原及沉淀過濾的方法處理電鍍廢水。通過采用微電解技術，能提高雜質去除率，并能有效降低二次污染風險，與此同時，電鍍廢水中沉淀后的重金屬及貴重金屬物質也能被重新利用。研究人員發(fā)現(xiàn)，在酸性條件下，對富含鐵屑的電鍍廢水采用微電解技術，能有效提高重金屬物質的分離率[1]。與此同時，采用鐵屑微電解技術處理含釩廢水，在常溫狀態(tài)下，使其充分反應90min后，廢水中的釩含量的去除率高達97%。我國四川江津增壓器廠也采用微電解技術治理電鍍廢水，據(jù)測量，經過治理后的電鍍廢水的pH為6～8，Cr含量為0.009mg/L，Zn含量為1.53mg/L，出水的各項指標均能符合國家排放標準。

2.5 精細化工行業(yè)污水的處理方法

精細化工行業(yè)的工業(yè)廢水，具備了處理過程復雜、污染因子多樣化、有間斷性排放現(xiàn)象等特點。如某化工企業(yè)的生產車間及其附帶的廢水處理系統(tǒng)，原系統(tǒng)流程為，調節(jié)-電解系統(tǒng)-反應-沉淀-再次沉淀-檢驗-達標排放[2]。雖然最后排放的水質滿足了當?shù)毓I(yè)區(qū)污水處理廠的要求，但在工業(yè)廢水處理過程中檢測出高濃度的CODcr，以及少數(shù)NH3-N。經過對處理工藝的改善及路線調整，在沉淀環(huán)節(jié)后增加ABR厭氧系統(tǒng)，并延長微電解裝置的放置時間，提高曝光度來提升原液中可生化物的濃度。并對有機大分子物質采取斷鏈處理，如C13H9NO、C3H4O3、HONH3Cl、C3H5ClO等;針對硝基苯類，氯苯類，苯胺類，苯酚類物質，進行開環(huán)處理，來優(yōu)化處理結果。由于厭氧系統(tǒng)進行改造后，硝化液設置為60%來提升氮和氨氮的處理效率，并在缺氧池中添加甲醇，通過30d的工藝調試，提升總氮去除率。經過多次調試，系統(tǒng)能良好運行，出水要求達到了工業(yè)廢水排放的標準及當?shù)毓I(yè)區(qū)水廠接納管理的標準。

3 微電解技術的其他運用途徑

微電解技術除了運用在各種工業(yè)廢水的治理工作中，還被廣泛研究與應用于其他廢水處理領域。比如用于治理含氯有機物廢水、處理含砷氟廢水，甚至還可用于農藥廢水及地下污水處理領域。微電解技術作為農藥合成廢水的預處理技術，能夠克服傳統(tǒng)的化學混凝法、高壓水解法、吸附法、生化法的降解程度差、出水質量達不到要求等問題。微電解技術對農藥廢水中的苯來特、毒落定、麥草畏、s-三嗪類等物質有良好的降解作用，并且有反應速度短、降解效率高的優(yōu)點。

除此之外，國外不少學者研究通過微電解技術來治理及修復地下水，處理土地污染問題。如美國某著名企業(yè)工廠的周圍土地，長期且持續(xù)被工業(yè)溶劑和鉛污染，導致關閉。其通過在工廠周圍建造了兩道全長150英尺、深達34英尺的“去鹵還原”零價鐵滲透反應墻，來治理工業(yè)溶劑及鉛污染，并且取得了很好的凈化效果。

4 微電解技術存在的問題及今后的發(fā)展方向

4.1 存在的問題

目前，業(yè)內進行微電解填料的裝填，主要通過固定床形式來完成，雖然操作簡便，但在實際運用過程中容易導致較多問題。首先，微電解法主要適用于酸性條件的污染治理環(huán)境。但是，在酸性環(huán)境中，容易發(fā)生溶出的鐵量過大的問題。這個問題會導致廢水治理工作效果不顯著，并且在微電解反應后會絮凝沉淀產生大量鐵泥，一旦處理不當就會使污染發(fā)生轉移，導致二次污染問題發(fā)生。另一方面，因為鐵屑在反應中消耗過多，但是炭的消耗較少，要通過補充鐵屑的方式來讓鐵屑與炭能夠混合均勻，需要消耗大量的人力以及資金成本。其次，填充床經過一段時間的使用后，其填料表面會形成一層鈍化膜，而且在間歇式作業(yè)過程中，床層因為閑置會暴露在空氣中，導致生銹板結問題。在連續(xù)式作業(yè)時，床層也會因鐵屑結塊，造成填料與廢水反應效率低下，從而嚴重影響廢水治理效果。

4.2 發(fā)展方向

首先，要探究影響填料表面鈍化以及填料板結的因素，針對不同因素尋找解決方法。其次，基于動態(tài)實驗條件，探究不同種類廢水的治理方法，并且探究如何實現(xiàn)微電解法與其他處理方法的有機結合，從而設計出操作簡單并且可行性高、節(jié)能環(huán)保的廢水處理工藝。最后，針對上述固定床存在的問題，探索研究微電解流化床反應器，以有效解決上述問題。

5 結語

通過闡述微電解技術及其用于工業(yè)廢水的原理，并解析微電解技術如何治理化工廢水、印染廢水、含油廢水、電鍍廢水及精細化工行業(yè)污水，不難看出微電解技術由于其便捷節(jié)能的優(yōu)勢，能被用于處理各類工業(yè)廢水，并在處理工序繁雜的污水時，功效顯著，應用范圍廣泛。將微電解技術運用在工業(yè)廢水治理中，還需要不斷突破技術難關，完善廢水處理系統(tǒng)，以提升治理效果。

參考文獻

[1] 付麗霞，李瑞賢，李洪瑞.改進型鐵碳微電解設備預處理絡合銅廢水[J].工業(yè)水處理，2019（1）：53-57.

[2] 田帥慧，康濟溢.微電解-Fenton技術在工業(yè)廢水處理中的應用分析[J].低碳世界，2019，9（5）：27-28.