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[摘要]采用电解法处理海洋平台生活污水，对比了电解装置不同运行参数下出水水质情况，研究了电解法处理海洋平台生活污水的效果及装置的可靠性、可用性。结果表明，随着停留时间的延长和电流密度增加，电解装置出水COD明显提高；当电流密度为40 mA·cm^-2，停留时间为40 min时，出水COD≤125 mg·L^-1，COD去除率达85%以上，出水满足排放标准。

[关键词]电解法；生活污水；海洋平台；电流密度

海洋平台生活污水主要是平台人员日常生活所产生的外排水，污水中含有大量有机物、氨氮及油脂类，同时含有大量表面活性剂、洗涤剂等，并且其污水水质水量易受海洋平台人员流动及生活规律影响^[1-3]。目前，海洋平台生活污水处理主要为生化法，包括传统活性污泥法和MBR法，少数平台采用电解法。其中，采用传统活性污泥法较为普遍，该方法具有操作简单，运行维护方便等，但由于海洋平台生活污水质、水量波动较大，污水停留时间及运行参数变化较大，致使生物活性不高，去除有机物不彻底^[4]；此外，装置中污泥经常随出水流出，进一步降低了系统处理效果；而现有的MBR法通过膜截留作用，一定程度上保持了较高的污泥浓度和有机负荷，但对于海水冲厕平台，由于污水中含盐量较高，致使生物活性不高，因此，采用生化法处理海洋平台污水具有一定的局限性，且运维较为繁琐，要求运维人员专业知识较高^[5]。

电解法是一种新型海洋平台生活污水处理技术，其主要原理是通过在阴、阳电极间添加偏电压，使极板产生催化作用，生成大量强氧化基团，通过有效的氧化作用去除水中的有机物。电解法比较明显的特点是反应效率高、具有较强的抗冲击能力强、污水处理效果好^[6-8]。此外，由于电解法特殊的反应机理，出水水质、水量变化及外界环境如温度等对其影响较小^[9]。

本试验采用电解法处理某海洋平台生活污水，对比了不同电解装置运行参数下出水水质情况，研究了电解法处理海洋平台生活污水的效果及装置的可靠性、可用性。

1 研究方法

1.1 试验设备及流程

图1 试验设备图

本试验设备工艺流程如图1所示，海洋平台生活污水首先由缓冲罐收集，用于调节水质、水量，而后由提升泵提升至电解反应器，在外加直流电流条件下，污水在反应器停留一段时间后，进入沉淀柜，而后直接排海。其中，电解反应器和沉淀柜底部均设有泥斗，用于存储污水中不溶性颗粒物及电解反应产生垢体。本试验设备提升泵流量可调，用于改变污水在电解反应器内水力停留时间；通过外加直流电源输出功率变化，调节电解反应器电极表面工作电流大小；通过外加电解质改变生活污水电导率。本试验设备在常温常压下进行，外界环境温度在20~25℃之间。

1.2 工艺技术原理

本试验设备电解反应器单元内部设置阴、阳极。其中，由图1可知，本试验电极板采用单极式排列，阴阳极均采用高效DSA电极，阳极有效面积约为0.75 m2，电极板制作工艺较为复杂，主要采用钛作为基材，同时在其表面负载一定量的锐钛型纳米二氧化钛及钯、铱、铑、铂等贵金属中的一种或多种物质修饰制成，具有良好的催化功能。本试验设备电解反应器有效容积约为1.5 m³，电解反应器外加电源电流可在0~750A可调，通过外加直流电源，极板产生催化作用，进而生产大量强氧化基团，通过氧化作用祛除水中有机物。

1.3 试验用水及分析方法

本试验在某海洋平台上进行，根据化验设备的测定，具体水质如下：COD 537~963 mg·L^-1，pH在7.1~8.3之间，电导率在3.1~11.2 ms/cm之间，悬浮物（SS）浓度在500~770 mg·L^-1之间。

2 结果与讨论

2.1停留时间对出水水质影响

图2 不同停留时间下出水COD浓度变化

污水停留时间直接决定电解装置极板表面催化反应时间，进而决定出水效果。图2为外加工作电流密度为40 mA·cm^-2条件下，不同停留时间段内，电解装置出水COD状况。由图2可知，在停留时间为20 min内，出水COD浓度快速由812 mg·L^-1下降至233 mg·L^-1，且COD下降速率基本保持稳定；当停留时间在20~40 min内，随着停留时间的延长，出水COD浓度进一步下降至113 mg·L^-1，但下降速率明显减慢；随着停留时间进一步延长至60 min，出水COD浓度基本保持不变，这主要由于随着停留时间的延长，有机污染物底物浓度逐渐下降，致使反应速率减慢，而当污染物下降至一定浓度后，难以进一步矿化，此时电解副反应增加，致使电解效率下降。因此，本电解装置工作停留时间宜选为40 min左右，此时间内不仅保证了电解装置处理效率，同时作为本电解装置连续运行参数。

2.2 电流密度对出水COD影响

图3 不同电流密度下出水COD浓度变化状况

电流密度代表着电解催化氧化反应能力，一般情况下，电流密度越大，极板表面催化反应速率越快，但过高的电流密度不利于极板催化效率的提高，造成能耗增加，因此，选择合适的电流密度对于电解装置连续运行稳定性和经济性至关重要。

图3为在电流密度分别为20 mA·cm^-2、40 mA·cm^-2、60 mA·cm^-2条件下，电解装置出水COD变化状况。由图可知，在电流密度为20 mA·cm^-2，经电解反应40 min，出水COD浓度降至295mg·L^-1，并且当电流密度增至40 mA·cm^-2时，相同时间下，电解装置出水COD明显降低，且COD降解速率明显加快；但当电流密度增至60mA·cm^-2时，出水水质和降解速率并未进一步提高。

2.3 电导率对出水COD影响

图4为在电流密度为40 mA·cm^-2，停留时间40 min条件下，电催化氧化装置出水COD浓度随电导率变化状况。电解进水COD浓度为878~951mg·L^-1，电导率在3.1~11.2 ms·cm^-1之间，由图可知，电解装置出水COD浓度基本在125 mg·L^-1以下，出水波动不大，这可能由于平台采用海水冲厕，污水中含有大量无机离子，保证了溶液中电子转移效率和电催化氧化效率。但值得注意的是，随着电导率的提高，出水COD浓度出现小幅增加，这可能因为较高的电导率使电催化氧化系统副反应增多，如海水中含有大量Cl^-，通过电催化氧化产生大量ClO^-，尽管该类氧化物可进一步氧化污水中有机物，但此时体系内电催化所产生的·OH直接氧化效率下降，进而影响了出水COD浓度。因此，尽管电导率对电催化系统影响较小，但较高的电导率不利于提高电催化氧化效率。

图4 不同电导率下出水COD随时间变化

2.4 电催化氧化装置运行可靠性考察

图5 电解装置24h进、出水COD状况

海洋平台生活污水波动较大，其外排水质容易受平台作业人员影响。图5考察了在电流密度40 mA·cm^-2，停留时间40 min条件下，电解装置连续24 h进、出水状况。由图5可知，电解装置进水COD浓度在598~952 mg·L^-1之间，电导率在3.2~9.5 ms·cm^-1之间，进水水质波动较大，但电解装置出水COD浓度一直维持在125 mg·L^-1以下，且保持相对可靠。

图6 电解装置长周期连续运行COD变化状况

图7 电解装置长周期连续运行SS变化状况

电解装置长周期的可靠运行才能满足海洋平台日常生活需要，为此对电解装置进行了3个月的运行考察，其中，电解装置连续运行期间工作电流密度40 mA·cm^-2，停留时间40 min，进水COD 537~963 mg·L^-1，SS 500~770mg·L^-1，经电解装置处理后，出水COD≤123 mg·L^-1，SS≤35mg·L^-1，COD和SS去除率分别在88%和95%以上，出水水质满足IMO.MEPC159（55）规定排放要求。此外，由图可知，在3个月运行期间，进水水质波动较大，而出水水质和处理效果不随进水水质变化而大幅波动，保持良好的可靠性。

3结论

（1）根据试验结果，生活污水在处理装置中的停留时间、设备的电流密度对生活污水的处理效果影响明显，但是对电导率的影响不明显；相同条件下，试验装置电流密度越大，生活污水停留时间越长，电解装置催化氧化效果越好，处理后的污水COD浓度越低。

（2）试验显示，在电流密度为40 mA·cm-2、停留时间为40 min条件下，海洋平台生活污水经电解装置处理后，出水COD≤125mg·L^-1，SS≤35mg·L^-1，满足环保排放要求。

参考文献

[1]董良飞,何桂湘.船舶生活污水水量及水质特征研究[J].给水排水,2006,32(2):72-76.

[2]温青,朱宁正,李凯峰,等.表面活性剂废水的电催化氧化及降解动力学.水处理技术,2008,34(3):39-44.

[3]谭静轩,白刚.FPSO灰水回收利用可行性分析与系统设计.中国海上油气,2010,22(5):352-354.

[4]李嘉,赵景发.膜生物反应器在海上采油平台生活污水处理中的应用[J].工业水处理，2013,33(9):84-86.

[5]王明阳.缺氧-复合式好氧MBR处理船舶生活污水及脱氮除磷效能的试验研究[D].哈尔滨工程大学.硕士学位论文,2014.

[6]贾金平,申哲民.电化学方法治理废水的研究与进展.环境科学,1999,18(1):29-32.

[7]崔艳萍,杨昌柱.电化学氧化法在难降解有机废水处理中的应用.工业安全与环保,2004,30(6):12-14.

[8]张乐华,朱又春.电解法在废水处理中的应用及研究进展.工业水处理.2001,10(21):5-8.

[9] 张重德,闫肃,滕厚开,等.电解一体化反应器处理海洋平台生活污水试验研究[J].工业水处理,2014,34(5):73-75.

[10]国家环保总局.水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京:中国环境科学出版社,2002.

[11]Chiang L C,Chang J E,Wen T C.Indirect oxidation effect in electrochemical oxidation treatment of

landfillleachate[J].Water Research,1995,29:671-678.