摘要：为提高燃煤电厂高盐氨氮废水处理率，根据电化学氧化法处理高盐氨氮废水的技术原理，取某燃煤电厂高盐氨氮废水样品，采用LHB-2型电解质次氯酸钠发生装置电解脱硫废水、精处理再生废水，通过电流密度、水温和停留时间实验进行高盐氨氮废水降解评价。结果表明：电化学氧化法电流密度、水温、停留时间和氯根质量浓度均会影响废水的降解效率。在恒定水流量下，电流密度越大，降解氨氮质量浓度越大。随着水温不断上升，氨氮降解质量浓度逐渐降低。废水停留时间越长，脱除氨氮效率越高。水温为26℃时，初始氯根质量浓度越高，则脱除效率越大。在电流密度为240 A/m2、水温为26℃、停留时间为2 min和氯根质量浓度为9 000 mg/L条件下，高盐氨氮废水处理效果可以达到最佳。

　　关键词：电化学氧化法；燃煤电厂；高盐氨氮废水

　　0引言

　　煤作为化石燃料用于电厂发电，是将化学能转化成电能，不可避免地会生成二氧化硫与氢氧化物，严重污染周围环境。尽管燃煤电厂采取脱硫、脱氨和超低排放等技术治理烟气，并对多数废水进行回收利用，但是，以精处理再生废水、脱硫废水为主的氨氮废水用常规手段仍难以处理，导致水质不符合回用条件。以往去除废水中的氨氮采用吹脱法、膜分离法、脱气膜分离法和化学沉淀法等，脱出效率较低、装置设计复杂。而电化学氧化是一种高级氧化技术，以活性电极为催化剂，间接或直接产生氧化性中间物，氧化废水氨氮为无害氮气，具有环境友好、效率高的特点，可将其用于燃煤电厂高盐氨氮废水处理。

　　1电化学氧化法处理高盐氨氮废水的技术原理

　　在高盐氨氮废水处理中，电化学氧化法是利用外部电源功能，通过电解池阴极产生还原反应、阳极产生氧化反应去除污染物的。该过程分为间接氧化与直接氧化，如图1所示。间接氧化在电厂催化下，以电极产生游离氯、二氧化氢和氢氧离子等强氧化性基团，氧化活性物质在溶液中降解污染物。直接氧化是在粒子电极或阳极表面直接将污染物氧化去除，先将污染物吸附至电极表面，直接与电极传递电子进行氧化降解。

　　氨氮直接氧化包括迁移、吸附和降解氨氮环节，具体反应式如式（1）—式（3）：

　　阴极反应：

　　6H2O+6e-6OH-+3H2↑.（1）

　　阳极反应：

　　6OH-+2NH36H2O+6e-+N2↑.（2）

　　总反应：

　　2NH3 N2↑+3H2↑.（3）

　　氨氮间接氧化以游离氯为活性物质，反应式如式（4）—式（8）：

　　阴极反应：

　　2e-+2H+H2↑.（4）

　　阳极反应：

　　2Cl-2e-+Cl2↑.（5）

　　溶解反应：

　　2实验探究

　　2.1研究目的

　　取燃煤电厂高盐氨氮废水样品，将其送至拥有国家检测认证资质的机构，采取气相色谱－质谱联用仪进行分析。由于氨氮废水成分复杂，研究时间紧迫，参考相关电化学氧化成果，直接采取LHB-2型电解质次氯酸钠发生装置电解脱硫废水和精处理再生废水，探究电解工艺脱除氨氮效果。

　　2.2装置与试剂

　　2.2.1实验装置

　　实验装置包括次氯酸钠发生系统、水源系统、电气控制系统和酸洗系统。电气控制系统集成于整流控制柜。酸洗系统由回酸管道、酸洗泵和酸洗箱构成。水源系统将脱硫废水与精处理再生废水按比例混合，适当停留于水箱，释放电解氨气，取样后，观察出水表征。电解发生系统由检测仪表、整流装置和电解槽构成。实验用仪器设备如表1所示。

　　2.2.2实验试剂

　　实验用试剂如表2所示。

　　2.3实验流程

　　实验电解流程如图2所示，在混合水箱内将废水充分混合，利用Y型过滤器将其输入电解装置。废水电解后，停留于水箱。于次氯酸钠发生器设置取样点，安装一路酸洗装置与电解装置。实验发现：样水CODCr、氨氮和氯离子质量浓度在短时间内变化较大，为保证指标分析准确，安装在线表计装置，在线读取数据为主，辅以手工测量。

　　3实验结果及讨论

　　3.1实验结果

　　3.1.1电流密度的影响

　　在混合水箱按1∶1收集脱硫废水和精处理再生废水，利用优级纯氯化铵将氨氮质量浓度调整为120 mg/L、pH值为7.0，获得实验水样，如表3所示。

　　控水装置的水流量设为1.3 m3/h，停留2.0 min，更改电解装置电流，分析不同电流密度的电解实验效果，稳定水温后读数，如表4所示。

　　由表4可知，在恒定水流量下，电流密度越大，降解氨氮质量浓度越大，但处理成本会增加。电流密度为240 A/m2时，降解质量浓度迅速提升。综合考虑，电流密度选择240 A/m2即可。

　　3.1.2水温的影响

　　混合水箱放置电加热器，对水样连续缓慢加热，边搅拌边加热，恒定240 A/m2电流密度，停留2.0 min时间，电解水样并记录数据，如表5所示。

　　由表5可知，随着水温不断上升，氨氮降解质量浓度逐渐降低。38℃时，降解质量浓度迅速降低。原因是水温加快，使游离氯分解，加上pH值降低，氯气从液相向气相转移。因此，确定最佳水温为26℃。

　　3.1.3停留时间的影响

　　水温稳定在26℃,分析在不同电流密度下、水样停留时间分别为1、2 min时的出水水质，如表6所示。

　　在氨氮废水组分相同、同等电流密度下，以初始质量浓度为121 mg/L开展实验。由表6可知，废水停留时间越长，脱除氨氮效率越高。因此，确定废水停留最佳时间为2 min。

　　3.1.4氯根质量浓度的影响

　　在氨氮废水处理中，以去离子水稀释原水，添加不同质量的优级纯硫酸钠固体与氯化钠固体，将其搅拌溶解，静置30 min，获得Cl-质量浓度分别为9 000、3 500、1 500 mg/L的样水。在不同电流密度下，电解水样，调节进水流量，控制停留时间为2 min，稳定水温后读数，计算降解数值见表7。氨氮废水在不同电流密度下，脱除效果受氯根质量浓度的影响，初始氯根越多，电流密度越大，降解氨氮效率越高。

　　3.2讨论

　　电化学氧化法能够降解燃煤电厂高盐氨氮废水的氨氮元素，核心在于转化废水中的氯根为游离氯，氧化降解氨氮，无需添加氧化剂，安全风险低，运行较为便利。电解后，能够将废水立即回用或排放。燃煤电厂使用1套电解处理工艺，根据某电厂氨氮废水量，系统处理能力达到2×30 m3/h，需投资400万元，初期投资较多。而后期运行中，集中于装置电耗，以氨氮质量浓度为149.8 mg/L的废水为例，停留时间2 min，处理每克氨氮的电耗量为0.21 kW·h，按0.32元/（kW·h）电价计算，处理成本为0.067元/g，运行成本较低。因此，燃煤电厂采取电化学氧化法对高盐氨氮废水进行处理，可满足工艺需求。

　　4结论

　　采用电化学氧化法，在不同水温、停留时间、电流密度和氯根质量浓度条件下，对燃煤电厂高盐氨氮废水进行处理，得出以下结论：

　　1）在初始氨氮质量浓度一定下，废水以恒定2 min停留时间通过电解装置，电流密度在120～480 A/m2范围内，电流密度越大，降解质量浓度越大。

　　2）氨氮废水组分相同，在同等电流密度下，停留时间制约脱除效果。停留时间越长，脱除氨氮效率越高。

　　3）初始氯根质量浓度影响氨氮脱除效果。水温为26℃时，初始氯根质量浓度越高，则脱除效率越大。

　　4）水温对电化学氧化法高盐氨氮废水处理影响较小，却也不能忽视。可将水温控制在26℃最佳水温。

       参考文献：

　　[1]徐浩然，王骁杰，冯向东，等.燃煤电厂氨氮废水电化学氧化处理工程实例[J].水处理技术，2024（27）：1-5.

　　[2]王德鑫，金光，王健.基于电化学氧化法处理燃煤电厂高盐氨氮废水的分析[J].化工管理，2023（20）：49-51.

　　[3]曾鹏，洪侃，徐建兵，等.CaO-CaCl2混凝沉淀结合电化学氧化法去除钨冶炼高盐废水中的氟和氨氮[J].中国钨业，2023，38（3）：66-71.