6月5日，“第二屆村鎮污水處理實用技術研討會”于上海世環會中同期召開。同濟大學環境科學與工程學院副院長、教授、博導吳德禮發表題為《農村廁所黑水處理難點與創新技術發展》的演講。報告分析了廁所黑水的特性和處理難點，對商用電極電解黑水降解氨氮性能研究以及泡沫鎳基陽極制備及氨氧化性能研究等相關內容進行了詳細闡述。

（一）廁所黑水的特性和處理難點

黑水由糞便、尿液、沖廁水組成，是生活污水的重要組成部分，是由水沖洗衛生系統收集的污水，如下水道廁所和獨立式廁所。

2020年全國生活污水排放量337.1億噸，黑水占生活污水總量（體積)12~33%，黑水處理難點是循環使用過程中氨氮濃度高、碳氮比低。

當前黑水處理方法主要包括：

其中電解氧化法優勢十分明顯，值得對其技術進行深入研究。

（二）商用電極電解黑水降解氨氮性能研究

電氧化（EO）工藝本質上是一種高級氧化工藝，可通過直接或間接氧化將氨有效轉化為無害氮氣。該技術反應過程短、占地面積小、操作簡便、去除效率高。通過研究發現，氯離子濃度和電流密度對于氨氮降解影響最大。黑水的原始pH可實現較好氯介導的氨氧化效果。

通過分別在低氯離子濃度水平和高氯離子濃度水平下模擬和實際黑水的比較。研究出其機理包括：電極表面沒有發生污染物的直接電子轉移。氨氮的氧化主要歸因于游離氯的間接氧化。氨氮直接被活性自由基氧化的過程其實是極其緩慢的。

而電極在多次使用后仍保持高效氨氮降解性能，為氯介導的間接氨氧化技術應用提供可能性。

（三）泡沫鎳基陽極制備及氨氧化性能研究

在氯介導的間接氨氧化過程種，生成了大量的氯酸鹽和次氯酸。本研究擬解決問題是避免生成消毒副產物，制備泡沫鎳基電極，并解釋氨氧化機理。本研究通過SEM、XPS和拉曼光譜對泡沫鎳基陽極進行表征分析。通過CV、LSV、EIS和雙層電容等對泡沫鎳基陽極進行電化學分析。

通過對實驗結果和影響因素的分析，發現其最佳反應條件為pH = 11，電壓 = 0.6 V。在此條件下進行黑水的電解實驗，電解6 h，去除率達到41.73%。NO3-含量達到13.24 mg L-1，模擬黑水NO3-生成量為7.01 mg L-1，這說明了黑水中可能存在某些物質會促進生成更多的NO3- 。

(四）研究總結

以上研究分析表明：氯介導的氨氧化電化學技術被證實是一種可行的電解黑水技術。在本研究中，確定了最佳N/Cl摩爾比為1：1.8。明晰了氨氧化的主要產物是N2和NO3-。探明了氨氮的氧化主要歸因于游離氯的間接氧化。Cu-Ni(OH)2@NF電極氨氧化性能最好，在0.6V時，電流密度高達25mA cm-2，塔菲爾斜率最低，電荷轉移電阻也小。Cu-Ni(OH)2@NF的Cdl最大，具有更大的電化學活性表面積，而且具有良好的穩定性。

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來源：水工業市場

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