鐵炭微電解高濃度污水處理

1、一、關(guān)于鐵炭微電解的簡(jiǎn)介及區(qū)分方法1、什么是鐵炭微電解：是指鐵和炭在電解質(zhì)溶液中自發(fā)產(chǎn)生的微弱電流分解廢水中污染物的一 種污水處理工藝。將鐵屑和炭顆粒浸沒在酸性廢水中時(shí)，由于鐵和炭之間的電極電位差（0.917V）,廢水中會(huì)形成無數(shù)個(gè)微原電池。這些微電池是以電位低的鐵成 為陽極,電位高的炭做陰極，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。在應(yīng)中產(chǎn)生的大量初生態(tài)的Fe2+和新生態(tài)的?H,它們具有極高化學(xué)活性，能改 變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性，使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。鐵炭微電解工藝是集氧化、還原、電沉淀、絮凝、吸附、架橋、卷掃及共 沉淀等多功能于一體。2、鐵炭微電解的最佳使用 PH范圍是多

2、少？鐵炭微電解的最佳使用PH范圍是34,在此PH范圍內(nèi)，高溫?zé)Y(jié)的鐵 炭微電解填料的年消耗量在10%15% （個(gè)別廠家會(huì)講他們的填料適用 PH范圍 為57,這是不符合鐵炭微電解的反應(yīng)原理的，所以這種填料對(duì)廢水處理的 主要原理是通過鐵炭中活性炭的吸附， 不是通過真正的微電解反應(yīng)原理達(dá)到處 理效果）。3、鐵炭微電解工藝優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，處理效果好，成本低，操作維護(hù)方便，不需要消耗電力資源， 反應(yīng)速度快，處理效果穩(wěn)定，不會(huì)造成二次污染，提高廢水的可生化性，可以 達(dá)到化學(xué)沉淀除磷，可以通過還原除重金屬，也可以作為生物處理的前處理， 利于污泥的沉降和生物掛膜。目前成熟運(yùn)用的行業(yè)有：化工、制藥、染料、顏

3、料、橡膠助劑、酚醛樹脂、電鍍、線路板、垃圾滲濾液、印染、煤化工等。4、反應(yīng)過程中鐵和炭去哪里了：在高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料中鐵和炭不是以大顆粒形式存在，而是以合計(jì)結(jié)構(gòu)的形式存在，反應(yīng)中鐵變?yōu)槎r(jià)鐵離子存在于廢水中，通過后續(xù)的絮凝 而沉淀出來；炭隨著鐵的溶解不斷的脫落，脫落后的極其細(xì)小炭粒會(huì)吸附著污 染物質(zhì)進(jìn)入沉淀池經(jīng)絮凝沉淀。5、什么是高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料：高溫?zé)Y(jié)鐵炭微電解填料是鐵粉與炭粉、催化劑等組分通過高溫（超過 1300C）熔煉形成的一體化合金結(jié)構(gòu)，故填料的物理強(qiáng)度強(qiáng)（為00kg/cm2）;框架式的微孔結(jié)構(gòu)形式，為微電解反應(yīng)提供極大的比表面積及均勻的水氣通道， 對(duì)廢水處理提供了更大

4、的電流密度和更好的催化反應(yīng)效果。6、如何區(qū)分鐵炭微電解填料是否是咼溫?zé)Y(jié)：通過摔打或進(jìn)行相關(guān)測(cè)試：高溫?zé)Y(jié)微電解填料不易敲碎。 非高溫?zé)Y(jié)微 電解填料非常容易敲碎，甚至一摔就碎?？紫堵蕶z測(cè)，可扔到水中看氣泡的產(chǎn)生量：高溫?zé)Y(jié)微電解填料有真正的 孔隙率，且孔隙率達(dá)到65%扔進(jìn)水中后，氣泡量大、均勻、持久；單位填料 處理污水能力強(qiáng)。非高溫?zé)Y(jié)微電解填料幾乎沒有孔隙率，扔進(jìn)水中后，幾乎 沒有氣泡量；單位填料處理污水能力弱。是否是真正的合金結(jié)構(gòu)：用砂紙打磨填料或是用模切機(jī)將填料切開后， 高 溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料有明顯的金屬關(guān)澤， 是真正的合金結(jié)構(gòu)。非高溫?zé)Y(jié) 鐵炭微電解填料經(jīng)過打磨或是模切， 每天合

5、金結(jié)構(gòu)的金屬光澤，出現(xiàn)鐵炭分離 的情況。7、為何要選用高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料：選用高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料是保證微電解工藝正常運(yùn)行的關(guān)鍵。高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)板結(jié)、鈍化的情況，其 1000kg/cm2的物理強(qiáng)度足以承受20m水柱壓力及酸性廢水對(duì)填料的侵蝕，不 會(huì)出現(xiàn)非高溫?zé)Y(jié)鐵炭填料的在水柱壓力及酸性廢水的侵蝕而出現(xiàn)的粉碎、鈍化、板結(jié)的情況，因此必須選用高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料。&高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料為何不需要更換：鐵和炭是同時(shí)消耗的，填料中鐵和炭的比例沒有改變，因此在反應(yīng)過程中 填料的消耗只是量的改變，而不是質(zhì)變。所以隨著填料的消耗只需要添加新填 料就可以了。在

6、進(jìn)水PH44的情況下，高溫?zé)Y(jié)的鐵炭微電解填料的年消耗 量在 10%-15%二、鐵炭微電解法在廢水處理中的研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀1、鐵炭微電解的作用機(jī)理1.1、微電解工作原理：一般原理：鐵炭微電解是基于電化學(xué)中的原電池反應(yīng)。當(dāng)鐵和炭浸入電解質(zhì)溶液中時(shí)，由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因而會(huì)形成無數(shù)的微 電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場(chǎng)。陽極反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價(jià)鐵離子具 有較強(qiáng)的還原能力，可使某些有機(jī)物還原，也可使某些不飽和基團(tuán)(如羧基COOH偶氮基-N = N-)的雙鍵打開，使部分難降解環(huán)狀和長(zhǎng)鏈有機(jī)物分解成 易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。此外，二價(jià)和三價(jià)鐵離子是良好的絮凝劑

7、，特別是新生的二價(jià)鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性，調(diào)節(jié)廢水的pH可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀，吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小 顆粒及有機(jī)高分子，可進(jìn)一步降低廢水的色度，同時(shí)去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使 廢水得到凈化。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的H和O，在偏酸性的條件下，這 些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解，從而消除了有機(jī)廢水的色度，提高了廢水的可生化性。鐵炭原電池反應(yīng)：陽極：Fe - 2e Fe2+ E (Fe/Fe2+) = 0.44V陰極：2H+ + 2e H2 E (H+/H2) = 0.00V當(dāng)有氧存在時(shí)，陰極反應(yīng)如下：O2 + 4H+ + 4e 2

8、H2O E (O2) = 1.23VO2 + 2H2O + 4e 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V1.2、一般微電解反應(yīng)為：鐵原子與炭原子是緊挨著或分開而形成原電池 反應(yīng)。這種鐵炭接觸不利于電子的轉(zhuǎn)移，電荷效率較低，因此廢水中有機(jī)物的 去除效率一般也較低。同時(shí)當(dāng)鐵炭一旦分層將更不利于有機(jī)物的去除。1.3、鐵炭包容式微電解反應(yīng)為：鐵原子與炭原子是相互包容組成架構(gòu)而 形成的原電池反應(yīng)。這種鐵炭接觸不存在鐵與炭的分層問題，因此更有利于電 子的轉(zhuǎn)移，電荷效率較高，廢水中有機(jī)物的去除效率也較高。2、鐵炭微電解技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展2.1、在印染廢水處理中的應(yīng)用鐵炭微電解技術(shù)作為一種新的

9、廢水處理手段最初就是應(yīng)用于印染廢 水的處理，并取得良好的效果。印染廢水中的有機(jī)污染物主要來源于染料及染 整添加劑，近年來由于印染技術(shù)的不斷進(jìn)步和有機(jī)合成染料新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)， 使得印染廢水具有pH低,色澤深，毒性大，生物可降解性差等特點(diǎn)。因此，鐵炭 微電解用于印染廢水的處理體現(xiàn)出了其他工藝不可比擬的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過試驗(yàn)分別對(duì)色度300倍，CO助602mg/L, pH為9.76和色度700 倍，CO助1223mg/L, pH為5.76的兩種不同的印染廢水進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)鐵炭體積比為1: 1，pH為3.0左右，反應(yīng)時(shí)間2030 min時(shí)，對(duì)色度的去 除率能夠達(dá)到95%以上，同時(shí)COD勺去除率能也

10、能夠達(dá)到6070%用鐵炭微電解法對(duì)印染廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明pH為3，接觸時(shí)間2030 min,色度的去除率都能達(dá)到90%以上, CO去除率也能達(dá)到60流右。對(duì)于COD艮高或者出水要求較高的印染，單純的用鐵炭微電解工藝處 理并不能達(dá)到出水要求，常使之與其他的高級(jí)氧化處理工藝相結(jié)合，作為生物處理的預(yù)處理。對(duì)原水 CODfe 11000mg/L, pH為6,色度為8000倍的印染廢 水采用鐵炭微電解法進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)鐵粉粒徑為18目，焦炭粒徑為24mm鐵粉和焦炭比為1:1,水里停留時(shí)間為6090min時(shí)，脫色率達(dá)到了 90%以上, BOD/ COD值從原來的0.23提高到0. 59,大大提高了后續(xù)生

11、物處理的 COD去 除率。2.2、在造紙廢水處理中的應(yīng)用造紙廢水主要來源于制漿過程中的蒸煮、清洗、篩分、漂白。廢水中 含有大量的木質(zhì)素等難以生物降解的物質(zhì)，許多的造紙企業(yè)在經(jīng)過一級(jí)物化、 二級(jí)生化處理后出水的CODCr色度等各項(xiàng)排放指標(biāo)都不能達(dá)到國(guó)家造紙工業(yè) 水污染物排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)用白腐菌-厭氧-好氧生物法處理造紙黑液的出水色度過高，而COD也不能達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，利用鐵炭微電解反應(yīng)柱對(duì)出水進(jìn)行脫色與去除COD勺研究，發(fā)現(xiàn)在常溫下，鐵炭質(zhì)量比2:1，初始pH值4.55.5之間，反應(yīng)時(shí)間為3040min, 最終色度與COD的去除率分別達(dá)到94.2%與68.9%,出水達(dá)到了行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。采用強(qiáng)化的鐵

12、炭微電解對(duì)制漿造紙二級(jí)出水進(jìn)行深度處理，在鐵炭微 電解反應(yīng)體系中加入適量的 H2O2使電解產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton試 劑，與鐵炭微電解協(xié)同作用，強(qiáng)化微電解反應(yīng)后用 Ca(OH)2調(diào)節(jié)出水的pH值 至中性，并與電解液中的 Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體，進(jìn)一步 網(wǎng)捕水中的CODC并去除了水中的Fe2+和Fe3以及SO42+等離子，使溶液的色 度進(jìn)一步得到改善。研究結(jié)果表明，當(dāng)溶液初始pH值為3.0、活性炭投加量8.0g/L、鑄鐵屑 40.0g/L、H2O27.17mmol/L 以及反應(yīng)時(shí)間 60min,用 Ca(OH)2 的投入量為8.0g/L時(shí)，總CO

13、DC和色度去除率分別達(dá)到75唏口 95%達(dá)到了國(guó) 家造紙工業(yè)水污染物排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB3544—200)。2.3、在焦化廢水處理中的應(yīng)用目前我國(guó)對(duì)焦化廢水主要的處理工藝主要是A/O和A-A/O工藝，但是由于出水中含有高濃度的氨氮、高毒性的CN和以及難以生物降解的有機(jī)物等， 對(duì)微生物均有抑制作用。因此，有人利用微電解技術(shù)對(duì)A2/O進(jìn)水或者出水分別進(jìn)行預(yù)處理和深度處理，最后使出水達(dá)到了國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。利用鐵炭微電解和Fen to n試劑聯(lián)合氧化法對(duì)焦化廢水進(jìn)行預(yù)處理的試驗(yàn)研究，通過單因 素實(shí)驗(yàn)法確定了最佳工藝條件，在鐵炭比為4,用量分別為300mg/L和75mg/L， H2O2的用量

14、為1000mg/L，pH值為3,反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí),COD NH3-N和CN- 的去除率分別為61.2%、74% 56.2%和74.3%。B/C比由0.189提高到0.387, 大大降低了后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷并提高了生物處理的效率。2.4、在制藥廢水處理中的應(yīng)用目前，制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多、濃度高且成分 復(fù)雜,沖擊負(fù)荷大，部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時(shí)微生物的生長(zhǎng)， 可生化性差，色度高等特點(diǎn)。工程實(shí)踐表明，鐵炭微電解法對(duì)各種成分的制藥廢水 COD色度都具有 較好的去除效果，同時(shí)B/C有所提高。2.5、在其他廢水處理中的應(yīng)用除上述的之外，還有學(xué)者對(duì)含油廢水、垃圾滲濾

15、液、高鹽度廢水等利 用鐵炭微電解法進(jìn)行處理，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行研究和探討。三、PCB絡(luò)合廢水與鐵炭微電解工藝印制電路板（PCB廢水水量大，廢水污染物種類多，成分復(fù)雜，含多種 絡(luò)合劑（螯合劑）如氨、EDTA酒石酸根等，與銅等重金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò) 合物，嚴(yán)重影響銅等重金屬的處理，處理難度大。就PCB絡(luò)合廢水處理而言，絡(luò)合物的破除成為銅等重金屬去除的關(guān)鍵。1、利用鐵炭微電解法處理PCB絡(luò)合廢水原理：絡(luò)合重金屬?gòu)U水在微電解 反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生微電解反應(yīng)和置換反應(yīng)：陽極（Fe）: Fe- 2e Fe2+陰極（C） : 2H+2e 2H H2一方面，微電解反應(yīng)產(chǎn)生新生態(tài)的氫和亞鐵， 能與水中的許多物質(zhì)發(fā) 生氧化還原反