電催化氧化處理市政污水的實(shí)驗(yàn)研究

潘 宇， 李立新， 孫彩玉

(黑龍江科技大學(xué) 環(huán)境與化工學(xué)院， 哈爾濱 150022)

0 引 言

1 材料與方法

1.1 污水來源

中試污水來源為東營市某市政污水處理廠生化出水。該污水處理廠主要處理當(dāng)?shù)鼐用裆钗鬯凸I(yè)廢水，設(shè)計(jì)處理量為20 000 m3/d。目前該污水廠設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)。鑒于環(huán)保政策要求，需進(jìn)行提標(biāo)改造。

1.2 出水標(biāo)準(zhǔn)

1.3 中試裝置

中試裝置采用集裝箱式電催化氧化裝置，單臺裝置處理量為1 m3/h，設(shè)計(jì)停留時間15 min。電催化氧化裝置內(nèi)設(shè)2塊陽極板，材質(zhì)為鈦材涂釕銥；陰極板為4塊，材質(zhì)為鈦材，單個極板尺寸均為0.3 m×0.5 m，極板間距為3 cm，極板使用壽命5 a以上。陽陰極板之間設(shè)直流穩(wěn)壓電源(WYJ-9601型，電源效率92%)，電流密度可調(diào)，電位通過Ag/AgCl參比電極(西安島光電子技術(shù)有限公司)進(jìn)行檢測。生活污水由離心泵從污水處理廠排放檢測池抽水，輸送至電催化氧化裝置內(nèi)進(jìn)行處理。裝置設(shè)引風(fēng)口，經(jīng)風(fēng)機(jī)抽吸運(yùn)行過程中產(chǎn)生的少量氯氣至廢氣吸收塔，通過液堿噴淋吸收氯氣。

1.4 檢測方法

2 結(jié)果與討論

2.1 電流密度對COD處理效果的影響

圖1為不同電流密度下電催化氧化裝置對污水中COD的去除效果。從圖1可以看出，在20 d的運(yùn)行周期內(nèi)，裝置進(jìn)水COD質(zhì)量濃度在44～51 mg/L之間波動。隨著電流密度的升高，裝置出水COD質(zhì)量濃度逐漸降低，從而COD去除率逐步升高。這是因?yàn)殡S著電流密度的提高，陰陽之間電子遷移量增多，陽極直接氧化作用加強(qiáng)。另外，陽極產(chǎn)生的·OH也增多，間接氧化程度提高。電流密度在2～4 mA/cm2范圍內(nèi)，裝置出水COD質(zhì)量濃度分別在41～46 mg/L、39～44 mg/L和30～36 mg/L之間，均未達(dá)到設(shè)計(jì)出水要求。當(dāng)電流密度為5 mA/cm2時，裝置出水COD質(zhì)量濃度可降至30 mg/L以下，在24～26 mg/L之間波動，可達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)要求，COD平均去除率為50%。當(dāng)電流密度進(jìn)一步升高至6 mA/cm2時，出水COD質(zhì)量濃度進(jìn)一步降低至18～23 mg/L之間，COD去除率為56%。

圖1 不同電流密度下COD質(zhì)量濃度的變化Fig. 1 Variation of COD mass concentration under different current density

2.2 電流密度對處理效果的影響

圖2 不同電流密度下質(zhì)量濃度的變化 Fig. 2 Variation of mass concentration under different current density

圖3為不同電流密度下水中Cl-質(zhì)量濃度變化情況。由圖3可知，原水中平均Cl-質(zhì)量濃度為(167.9±4.3 ) mg/L，電流密度不同，裝置出水Cl-質(zhì)量濃度會發(fā)生變化。當(dāng)電流密度為2～6 mA/cm2時，裝置出水平均Cl-質(zhì)量濃度分別為152.5±2.3、143.9±1.9、136.3±3.7、130.5±2.9和(127.6±3.4) mg/L。

圖3 不同電流密度下Cl-質(zhì)量濃度的變化 Fig. 3 Variation of Cl- mass concentration under different current density

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

圖4 電流密度5 mA/cm2下各數(shù)據(jù)變化曲線Fig. 4 Curves of data change under current density of 5 mA/cm2

3 結(jié) 論