工业废水深度处理的电极氧化技术研究

工业废水中含有大量高毒性、难生化降解得物质，这些物质很难被传统二级生化处理工艺去除，导致污水处理厂出水中仍含有较高浓度水平的有毒有害物质，对水环境安全和人类生存造成极大危害，极需深度处理。文本采用不同的电极方法对工业废水进行深度处理，系统考察了二维电极法和三维电极法中主要运行参数对处理效果的影响。结果表明二维电极法的运行参数为电流密度=5mA/cm~2、初始pH=8.7、不曝气、板间距=4cm；三维电极法选择的运行参数为电流密度=5mA/cm~2、初始pH8.7、不曝气、板间距=12cm、活性炭石英砂体积1:1。在相同条件下，三维电极法较二维电极法对CODCr和NH-3-N都有更好的处理效果。对电流效率的分析结果表明，二维电极法和三维电极法中的瞬时电流效率均随着电流密度的增加而增加。二维电极法和三维电极法CODCr的降解过程符合一级动力学方程，在低电流密度下NH_3-N的降解符合二级动力方程学。在二维电极法中，电解氧化降解有机物主要是通过间接氧化过程完成。通过对反应区域的分析结果表明，实验中电解氧化降解污染物过程主要发生在电极表面和溶液主体之间的边界层，曝气会压缩边界层厚度，导致处理效果变差。三维电极法处理出水的急性生物毒性会迅速增加，对发光细菌的抑制率达95%以上，生产的原因是由于电解过程中产生了强氧化剂（如有效氮）。反应过程中总余氯和自由氯的浓度水平分别达到3mg/L和1mg/L,可以获得良好的消毒效果。电解30min后，出水中细菌总数约为100CFU/ml，可达3个数量级的去除率，实行深度处理污染物并同时消毒的作用。三维电极-生物膜反应器对CODCr处理效果要优于单一生物膜反应器，在高电流密度条件下，三维电解-生物膜的处理优势更加明显，当电流密度为0.5mA/cm~2时，出水CODr可达到40mg/L，平均去除率达35%，出水pH接近中性。在出水CODCr相同（45mg/L）的情况下，三维电极-生物膜法的运行能耗要大大低于三维电极法的运行耗能。三维电极-生物膜反应器对NO3--N和TN的处理效果不显著。电流密度在0.125~mA/cm~2范围内，三维电极-生物膜反应器内生物膜基本维持稳定，当电流密度为1mA/cm~2时，生物膜出现明显降低，其可能的原因是高电流密度下对生物膜产生抑制作用。同时，高电流密度下产生大量的cl气抑制了生物膜的增长。