电化学还原技术处理多种重金属废水的工程案例

一、电化学还原硝态氮技术及工艺案例

（一）案例一：某工业园区含硝态氮废水处理项目

某工业园区排放的废水中含有较高浓度的硝态氮，传统处理工艺难以达到排放标准。采用电化学还原硝态氮技术进行处理，电极材料选用钯 - 碳复合电极，电解槽采用三维电极式结构。在处理过程中，控制电解电压为3.5V，电流密度为20mA/cm²，反应时间为60min。经过处理后，废水中硝态氮浓度从初始的150mg/L降至10mg/L以下，达到了国家规定的排放标准，且生成的氮气直接排放到大气中，无二次污染。该工艺运行稳定，处理效果良好，为工业园区的废水达标排放提供了可靠保障。

（二）案例二：农村饮用水硝态氮净化工程

在一些农村地区，地下水硝态氮超标严重，影响居民饮用水安全。针对这一问题，实施了电化学还原硝态氮净化工程。采用小型的平板式电解槽，电极材料为铜 - 石墨烯复合电极，电源采用脉冲电源。该系统操作简单，易于维护，每天可处理饮用水50吨。经过处理后，水中硝态氮浓度从50mg/L降至5mg/L以下，满足了农村饮用水的安全标准，有效改善了农村居民的饮用水质量 。

二、电化学还原技术处理多种重金属废水的工程案例

（一）案例一：电镀废水处理

某电镀企业排放的废水中含有铬、镍、铜等多种重金属离子，采用电化学还原技术进行处理。在电解过程中，重金属离子在阴极得到电子，发生还原反应，以金属单质的形式沉积在阴极表面。通过合理设计电极材料（如采用铁 - 碳复合电极）和电解参数（电压2.5V，电流密度15mA/cm²，反应时间40min），废水中铬、镍、铜等重金属离子的去除率均达到99%以上。沉积在阴极的重金属单质经过回收处理后，可实现资源化利用，不仅解决了重金属污染问题，还创造了一定的经济效益。

（二）案例二：矿山酸性废水处理

矿山酸性废水中含有大量的锌、镉等重金属离子，对周边环境造成严重威胁。利用电化学还原技术，构建了一套专门的处理装置。采用三维电极电解槽，电极材料为钛基二氧化铅电极和活性炭粒子电极。在处理过程中，通过调节废水的pH值至合适范围（约为4 - 5），并控制电解条件（电压3V，电流密度25mA/cm²，反应时间50min），废水中锌、镉等重金属离子的浓度大幅降低，达到了国家规定的排放标准。同时，处理后的废水还可进行回用，实现了水资源的循环利用。

三、电化学技术制备活化分子氧的绿色氧化技术

（一）原理

电化学技术制备活化分子氧的绿色氧化技术基于水在电极表面的氧化反应。在阳极，水失去电子发生氧化反应，产生羟基自由基（.OH}）等强氧化性的活化分子氧物种。其主要反应式为：H₂O - e¯ →· OH + H+
羟基自由基具有极高的氧化电位（2.8V），能够与污水中各种有机污染物发生快速的氧化反应，将其降解为二氧化碳和水等无害物质 。

（二）优势

1. 绿色环保：该技术以水为原料产生强氧化性物质，无需添加额外的化学氧化剂，避免了传统氧化工艺中化学试剂带来的二次污染问题。

2. 高效降解：活化分子氧物种（如羟基自由基）具有极强的氧化能力，能够快速氧化降解污水中难降解的有机污染物，对多种有机废水（如印染废水、制药废水等）都有良好的处理效果。

3. 反应条件温和：反应在常温常压下即可进行，无需高温高压等苛刻条件，降低了设备投资和运行成本。

四、电化学还原技术在污水处理工艺中的应用案例

（一）案例：某城市污水处理厂深度处理

某城市污水处理厂原有的处理工艺对污水中微量的难降解有机物和残留的氮、磷等污染物处理效果不佳。引入电化学还原技术作为深度处理单元，采用电化学还原与电化学氧化相结合的方式。在阴极区域，利用电化学还原技术进一步去除残留的硝态氮；在阳极区域，通过电化学技术制备活化分子氧，氧化降解难降解有机物。经过该工艺处理后，污水的化学需氧量（COD）从80mg/L降至40mg/L以下，总氮浓度从20mg/L降至10mg/L以下，出水水质得到显著提升，达到了更高的排放标准，有效改善了受纳水体的环境质量 。

（二）案例：工业混合废水处理

某工业园区排放的工业混合废水中含有多种有机污染物和重金属离子，成分复杂。采用电化学还原技术联合生物处理工艺进行处理。首先，通过电化学还原技术对废水中的重金属离子进行去除，降低其对后续生物处理系统的毒性；然后，利用电化学氧化产生的活化分子氧对部分难降解有机物进行预处理，提高废水的可生化性；Zui后，进入生物处理系统进行进一步净化。经过该组合工艺处理后，工业混合废水的各项指标均达到了排放标准，实现了高效、稳定的处理效果。

，电催化还原技术在污水处理领域展现出了巨大的潜力和优势。无论是在硝态氮去除、重金属废水处理，还是在制备活化分子氧进行绿色氧化以及污水处理工艺的优化等方面，都有着广泛的应用前景。随着电极材料的不断创新和装备技术的持续改进，电催化还原技术有望在未来的污水处理行业发挥更加重要的作用，为解决全球水资源污染问题提供有力的技术支持.