提高难降解工业废水BC，电催化和臭氧工艺谁更合适

提高难降解工业废水B/C，电催化和臭氧工艺谁更合适

    一个农药废水项目，原水生化性不好，一看水中检测出来的成分，什么敌稗、莠灭净、氯甲酚、烯草酮、敌草隆......这家伙看的人都心惊，想都不用想，这水对生化系统的抑制性和毒性肯定不低，直接上生化工艺大概率是行不通的。这里插播一个小知识点，其实有时候判断一个工业废水能不能直接用生化工艺，看一眼或者闻一口就差不多知道了。如果你取来水样，瓶盖一拧开就有一股刺激性气味冲天而起，给人一种“有毒危险请远离”的感觉，那大概率这股水是没办法直接生化的。我总说一个观点，那就是细菌虽小也是生命，你要是闻了就本能想远离的水，那细菌大概率也是扛不住的，挨着就死沾着就亡。当然，这只是第一步的主观判断，后续到底是不是这样，必要的检测手段还是得上的。既然没办法省钱，那就硬干吧，只好让高级氧化做开路先锋，先把难搞的成分给啃一遍，然后再去生化系统，就OK了。但这开路先锋的任务，要交给哪员大将呢？水友十分踌躇，看看左手的臭氧，再瞅瞅右手的电催化，他一时拿不定主意。那位说了：“为啥不用Fenton？”这你得问水友去，我也不知道为啥，估计就是单纯的不喜欢，不喜欢总不能强行磕CP吧水友是这么考虑的，他说这股水是含有一定硬度的，且有一定的悬浮物，如果用臭氧的话也不打算上催化剂，放前端太容易堵。再加上原水TDS也不低，肯定会对·OH有猝灭效应，因此氧化效率可能会比较差。而电催化则不然，它对盐度恰好有一定要求，甚至可以说在一定范围内越高越好，对于SS也有较强的耐受性，所以更倾向于使用电催化做预处理。而且他本身还有一定私心，因为他在公司也负责新技术研发工作，平时在实验室研究不少关于电催化耦合臭氧的技术了，这次想趁着这个机会推出去。所以他准备用的电催化，其实并不是传统意义上的电催化，而是耦合了臭氧的电催化。怎么耦合的呢？其实也很简单，就是在传统电催化反应器一对阴阳电极之间，等距离安装一个或者若干个曝气头，然后用臭氧气体代替空气曝气。这样既可以起到搅拌电催化反应器内水体的效果，不至于让极板间发生浓差极化的现象，还有利于让阴极板接触更高浓度的O2，从而以还原作用催生·OH。两两相加，就能起到1+1＞2的效果。看到这我都忍不住惊呼：“这股废水是犯了天条吗？竟然还值得让电催化耦合臭氧两大高级氧化工艺联手来对付！”但效果如何，仍旧需要实验验证。关于原水，COD=200mg/L，BOD5=20mg/L，B/C=0.1，生化性果然很一般。TDS=5000mg/L，Cl-=2000mg/L，硬度=900mg/L，碱度（HCO3-）=500mg/L。就这水质，水友还真没说错，我也不建议在前端用臭氧催化氧化工艺，催化剂根本扛不住。水友做了一个简易的耦合装置，就是一个有机玻璃材质做的反应器，然后间距5cm安装了两片20×20cm电极，阳极为涂层电极，阴极为镍电极。又在两片电极中间安装了一个φ3×15cm的管式曝气头，连接外置臭氧发生器。运行时，往反应器中加注2L废水，直流电源电流=10A，电压=5.5V，臭氧浓度=40mg/L，流量=1L/min，反应时间20min。按照这个条件计算，电催化吨水电耗=10×5.5÷2÷60×20=9kWh/m?，臭氧投加量=40×1×20÷2=400mg/L。出水COD=85mg/L，BOD5=22mg/L，B/C=0.26。有人说了：“这个结果太不可思议了，单论臭氧的话，相当于臭氧：△COD=3.48。”“单论电催化的话，相当于1吨水度电去除12.78mg/L的COD。”“如果不是两者耦合的话，这个结果凑合也能认可，但两者耦合在一起后，就接受不了了！”其实不光你这么觉得，我也是这么觉得，水友也是这么觉得。所以他又关了电催化的直流电源，仅保留臭氧曝气，也是2L水样，臭氧浓度=40mg/L，流量=1L/min，反应时间20min。结果出乎他的预料，经过臭氧处理后的出水COD虽然只有135mg/L，但BOD5却直接提升到了45mg/L，相当于B/C=0.33。比两者耦合出水的B/C还提高了26.92%，这上哪说理去？水友也感觉很奇怪，原本他是打算趁此机会把电催化耦合臭氧的工艺给往外推一推的，结果可好，电催化不仅没起到效果，反而帮倒忙了？水友又继续做了验证试验，这次他关闭了臭氧，只保留了电催化，依然是2L水样，直流电源电流=10A，电压=5.5V，反应时间20min。结果出水测试COD=95mg/L，BOD5=11mg/L，B/C=0.12。事实很明了，这个B/C和原水相比，几乎没变化......也就是说，电催化直接降解COD效果还是很明显的，但至于提升B/C的效果，则是聊胜于无了。这个结果很让人惊讶，因为在大多数人的印象中，电催化是领先臭氧一个段位的，怎么效果反而不如臭氧了？搞得水友也很纠结，不知道到底该派哪员大将担此重任了。我觉得吧，不是电催化不行了，是放错了地方了。其实关于电催化工艺，我一直以来就不太建议将其放在生化前端做预处理，理由就是它虽然单独降解COD的能力强，但对于提升B/C着实效果有限。可能的因素有以下2点：（1）电催化去除COD更多靠的是氯系氧化物，而并非羟基自由基，这就导致电催化处理后出水余氯值高，本身就对生化不利；（2）电催化氧化和臭氧、Fenton氧化处理后的最终成分不同，生成的物质可生化性天然就要更差一点，自然不利于提升B/C。关于第一点，还可以通过投加还原剂来消除余氯，但第二点是真心不好搞，虽然氧化的结果也是将大分子转化成了小分子，但这些小分子多为带Cl的小分子，这玩意儿生化性本身也不太好，自然谈不到提升B/C了。我知道很多人不认可我说的这个，一说就是不可能，我家的电催化就是靠羟基自由基去除有机物的。那到底是不是这样，其实很好验证，你用去离子水和盐+有机物配水样，不过A水样中的盐要用Na2SO4，B水样中的盐用NaCl，配成相同的电导率。然后再用相同的电流，相同的电压，相同的电解时间去处理，看最终是哪股水的COD更低。至于结果，我就不说了，毕竟耳听为虚眼见为实，有条件的不妨亲自动手做做。