鐵碳微電解處理高濃度有機廢水

1、微電解法技術(shù)概述：微電解法是利用金屬腐蝕原理， 形成原電池對廢水進行處理的良好工 藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等。該法具有適用范圍廣、處理效果 好、使用壽命長、 成本低廉及操作維護方便等優(yōu)點，并使用廢鐵屑為 原料，也不需要消耗電力資源， 使得該工藝技術(shù)自誕生開始， 即在美、 蘇、日等國家引起廣泛重視，已有很多的專利，并取得了實用性的成 果。該工藝是 20 世紀(jì) 70 年代應(yīng)用到廢水治理中的，而我國從 20 世 紀(jì) 80 年代開始這一領(lǐng)域的研究，也已有不少文獻報道。特別是近幾 年來，進展較快，在印染、造紙、電鍍、石油化工廢水以及含砷、含 氰廢水治理方面相繼有運行報道。 微電解技術(shù)是目前處理高濃度

2、有機廢水的一種理想工藝， 又稱內(nèi)電解 法。它是在不通電的情況下 ,利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn) 生 1.2V 電位差對廢水進行電解處理， 以達到降解有機污染物的目的。 當(dāng)系統(tǒng)通水后，設(shè)備內(nèi)會形成無數(shù)的微電池系統(tǒng) ,在其作用空間構(gòu)成 一個電場。在處理過程中產(chǎn)生的新生態(tài) H 、Fe2 + 等能與廢水中的 許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 比如能破壞有色廢水中的有色物質(zhì)的發(fā) 色基團或助色基團，甚至斷鏈，達到降解脫色的作用； 生成的 Fe2 + 進 一步氧化成 Fe3 +，它們的水合物具有較強的吸附 - 絮凝活性，特別 是在加堿調(diào) pH 值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑， 它們的 吸附能力遠遠高

3、于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體， 能大量吸附水 中分散的微小顆粒，金屬粒子及有機大分子。 其工作原理基于電化學(xué)、氧化 - 還原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用對廢水進行處理。該 法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護方便，不需消 耗電力資源等優(yōu)點。 該工藝用于難降解高濃度廢水的處理可大幅度地 降低 COD 和色度，提高廢水的可生化性，同時可對氨氮的脫除具有 很好的效果。傳統(tǒng)上微電解工藝所采用的微電解材料一般為鐵屑和木炭， 使用前要 加酸堿活化， 使用的過程中很容易鈍化板結(jié)， 又因為鐵與炭是物理接 觸，之間很容易形成隔離層使微電解不能繼續(xù)進行而失去作用， 這導(dǎo) 致了頻繁地更換微電解材

4、料， 不但工作量大成本高還影響廢水的處理 效果和效率。 另外，傳統(tǒng)微電解材料表面積太小也使得廢水處理需要 很長的時間， 增加了噸水投資成本， 這都嚴(yán)重影響了微電解工藝的利 用和推廣。鐵碳微電解填料是目前處理印染、 電鍍、造紙、醫(yī)藥、硝基苯、 苯胺、 有機硅、印刷線路板、焦化、畜牧、雙氧水化工、石油化工、橡膠助 劑化工以及含苯環(huán)化工廢水的一種理想工藝。但是傳統(tǒng)的微電解填料（鐵屑 + 碳粒）有板結(jié)缺陷。 由我公司研發(fā)的鐵碳微電解填料，突破了傳統(tǒng)填料板結(jié)鈍化的瓶頸， 使得鐵碳微電解技術(shù)被冰封之后重新得以推廣。鐵碳微電解填料通過 13000攝氏度的嚴(yán)格控溫技術(shù)將鐵及金屬催化劑 與炭包容在一起形成架構(gòu)式

5、鐵炭結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)鐵與炭永遠是一體， 不會像鐵炭組配組合容易出現(xiàn)鐵與炭分 離，影響原電池反應(yīng)。鐵炭一體可降低原電池反應(yīng)的電阻，從而提 高電子的傳遞效率，提高處理效率。鐵炭一體可以避免鈍化的產(chǎn)生， 架構(gòu)式的鐵炭結(jié)構(gòu)可以避免鈍化。鐵碳微電解填料是鐵炭微電解技術(shù)的一次技術(shù)革命。 她的廣泛應(yīng)用將 為化工等行業(yè)的發(fā)展帶來新的生機。鐵碳微電解填料采用固定流化床運行方式， 其操作維護方便， 運行安 全可靠。二、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，由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差，因 而會形成無數(shù)的微電池系統(tǒng) ,在其作用空間構(gòu)成一個電場。陽極反應(yīng) 產(chǎn)

6、生的新生態(tài)二價鐵離子具有較強的還原能力，可使某些有機物還 原，也可使某些不飽和基團（如羧基一COOH、偶氮基-N = N-）的雙鍵 打開，使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機物分解成易生物降解的小分子有 機物而提高可生化性。此外，二價和三價鐵離子是良好的絮凝劑，特 別是新生的二價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 小顆粒及有機高分子， 可進一步降低廢水的色度， 同時去除部分有機 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0，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)，使有機大分子發(fā)

7、生斷鏈降解，從而消除了有機廢水的色度， 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，陰極反應(yīng)如下：O2 + 4H+ + 4e 2H2O E (O2) = 1.23VO2 + 2H2O + 4e 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V 一般鐵碳微電解反應(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 廢水中有機物的去除效率一般也較低。同時當(dāng)鐵炭一旦分層將更不利 于有機物的去除。如圖A、B鐵碳微

8、電解填料微電解反應(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，廢水中有機物的去除效率也較 咼。如圖C三、技術(shù)特點：(1) 反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要半小時至數(shù)小時;(2) 作用有機污染物質(zhì)范圍廣，如：含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代 基結(jié)構(gòu)的難除降解有機物質(zhì)等都有很好的降解效果 ;(3) 工藝流程簡單、使用壽命長、投資費用少、操作維護方便、運行 成本低、處理效果穩(wěn)定。處理過程中只消耗少量的微電解反應(yīng)劑。微 電解劑只需定期添加無需更換，添加也無需進行活化直接投入即可。(4) 廢水經(jīng)微電解處理后會在水中形成

9、原生態(tài)的亞鐵或鐵離子，具有 比普通混凝劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑， COD 去除 率高，并且不會對水造成二次污染；(5) 具有良好的混凝效果，色度、 COD 去除率高，同時可在很大程度 上提高廢水的可生化性。(6) 該方法可以達到化學(xué)沉淀除磷的效果， 還可以通過還原除重金屬；(7) 對已建成未達標(biāo)的高濃度有機廢水處理工程，用該技術(shù)作為已建 工程廢水的預(yù)處理，在降解 COD 的同時提高廢水的可生化性，可確 保廢水處理后穩(wěn)定達標(biāo)排放。 也可對生化后廢水進很行微電解或微電 解聯(lián)合生物濾床的工藝進行深度處理。(8) 該技術(shù)各單元可作為單獨處理方法使用， 又可作為生物處理的前處 理工藝，利于

10、污泥的沉降和生物掛膜【技術(shù)背景】有機廢水特別是高鹽高濃度有機廢水處理， 一直是國內(nèi)眾多環(huán)保工作 者及管理部門關(guān)注的難題。 隨著我國化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展， 各種新型 的化工產(chǎn)品被應(yīng)用到各行各業(yè)，特別是醫(yī)藥、化工、電鍍、印染等污 染工業(yè)中， 在提高產(chǎn)品質(zhì)量、 品質(zhì)的同時也帶了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染 問題，主要表現(xiàn)在：廢水中有機污染物濃度高、 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、 生化性差， 常規(guī)工藝難以實現(xiàn)達標(biāo)排放， 且處理成本高， 給企業(yè)節(jié)能減排帶來極 大的壓力?！井a(chǎn)品關(guān)鍵創(chuàng)新點】1、由多元金屬熔合多種催化劑通過高溫熔煉形成一體化合金， 保證 “原電池”效應(yīng)持續(xù)高效。 不會像物理混合那樣出現(xiàn)陰陽極分離， 影 響原電池反應(yīng)。2、

11、架構(gòu)式微孔結(jié)構(gòu)形式， 提供了極大的比表面積和均勻的水氣流通 道，對廢水處理提供了更大的電流密度和更好的催化反應(yīng)效果。3、活性強，比重輕，不鈍化、不板結(jié)，反應(yīng)速率快，長期運行穩(wěn)定 有效。4、針對不同廢水調(diào)整不同比例的催化成份，提高了反應(yīng)效率，擴大 了對廢水處理的應(yīng)用范圍。5、在反應(yīng)過程中填料所含活性鐵做為陽極不斷提供電子并溶解進入 水中，陰極碳則以極小顆粒的形式隨水流出。當(dāng)使用一定周期后，可 通過直接投加的方式實現(xiàn)填料的補充， 及時恢復(fù)系統(tǒng)的穩(wěn)定， 還極大 地減少了工人的操作強度。6、填料對廢水的處理集氧化、還原、電沉積、絮凝、吸附、架橋、 卷掃及共沉淀等多功能于一體7、處理成本低，在大幅度去除

12、有機污染物的同時，可極大地提高廢 水的可生化性；8、配套設(shè)施可根據(jù)規(guī)模和用戶要求實現(xiàn)構(gòu)筑物式和設(shè)備化， 滿足多種需求；9、規(guī)格：1cm*3cm。10、 技術(shù)參數(shù)：比重：1.2噸/立方米，比表面積：1.2平方米/克，空隙率：65%，物理強度：三600KG/CM2鐵碳微電解填料特點：防板結(jié)：經(jīng)過高溫冶煉，鐵和碳融合為一體，這種鐵碳一體式結(jié)構(gòu)呈現(xiàn) 出蜂窩狀構(gòu)架，這種構(gòu)架可以有效地防止板結(jié)。高效性：鐵碳一體式微電解填料內(nèi)部有許多毛細管式的氣孔，可以快速吸入廢水，使其在內(nèi)部反應(yīng)，提高了反應(yīng)效率。破環(huán)、斷鏈：相互靠近的鐵和碳浸泡在溶解中時，會產(chǎn)生微電流，這種 電流的綜合作用會使得難降解化合物破環(huán)、斷鏈。耐

13、受性：可以耐受廢水水質(zhì)波動的范圍大，并且可以處理高濃度難降解 廢水。提高可生化性：可以有效提高廢水的 B/C值，將難生化廢水轉(zhuǎn)化為易生 化廢水。多效性：微電解反應(yīng)可以產(chǎn)生多種效應(yīng)，借助鐵碳之間1.2伏的電位差,可以產(chǎn)生微電流；微電流又會刺激廢水產(chǎn)生新生態(tài)的氫和新生態(tài)的氧， 這些新生態(tài)的氫和氧具有很強的還原性和氧化性，會使得廢水發(fā)生強烈 的氧化還原反應(yīng)，將難降解化合物轉(zhuǎn)化為易降解化合物；同時產(chǎn)生的鐵 離子體現(xiàn)還原性的同時還是高效的絮凝劑。同時廢水中的膠體物質(zhì)還會 產(chǎn)生電泳效應(yīng)。免更換：本填料的使用壽命是沒有限制的，不用頻繁的更換填料，省去 了繁瑣的更換填料的過程。高強度：本填料的物理強度為600

14、kg/cm2可以承受水壓能力強。（9）比表面積大：比表面積為 1.2m2/g，大比表面積可以使得填料充分 的與廢水混合，從而提高反應(yīng)效率。四、難降解廢水去除原理分類:廢水水質(zhì)去除原理印染廢水鐵碳之間的微電流效應(yīng)和磁場效應(yīng)可以切斷印染廢水中污染物質(zhì)的發(fā)色基團，從而使得廢水脫色。電鍍廢水、印刷線路板廢水、含有重金屬絡(luò)合物廢水通過陽極產(chǎn)生的新生態(tài)的鐵離子的還原效應(yīng)可以破除 重金屬絡(luò)合物，同時利用電泳效應(yīng)和氫氧化鐵的共沉 淀作用，大幅降低廢水中的重金屬絡(luò)合物和廢水 COD。硝基苯廢水、苯胺廢水、焦 化廢水、石油化工廢水、雙 氧水廢水、橡膠助劑廢水、 含苯環(huán)化工廢水鐵碳之間1.2V的電位差可以在廢水污染

15、物之間產(chǎn)生 微小的磁場，電子在磁場力的作用下定向運動會切割 化合物碳鏈和碳環(huán)，從而起到破環(huán)斷鏈的作用，大幅 降低cod的同時提高了廢水的可生化性，將難降解廢 水轉(zhuǎn)換為容易降解的廢水。醫(yī)藥廢水鐵碳之間的的微電流效應(yīng)可以將醫(yī)藥費水中穩(wěn)定的化 合物轉(zhuǎn)化為容易分解的物質(zhì)，同時降低cod,并且對醫(yī)院廢水中的病原體還具有消毒作用。造紙廢水造紙廢水顏色重，污染物質(zhì)多，微電解的電流效應(yīng)， 磁場效應(yīng)和氧化還原作用可以將廢水中的長鏈纖維類 多糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一糖甚至單糖類物質(zhì)，大大提咼其 可生化性，轉(zhuǎn)化為易降解物質(zhì)。可以配合芬頓徹底去 除。畜牧廢水、高濃度有機廢水微電解效應(yīng)可以對高濃度有機廢水?dāng)噫湶⑶移茐陌l(fā)色基團，降低cod,氨氮，磷化物效果明顯。五、各類廢水鐵碳微電解填料微電解小試結(jié)果:養(yǎng)豬場廢水第一次水樣 COD: 12163.05mg/l,氨氮：1080.16mg/l;小試脫氮塔設(shè)備出水 cod: 1790.43mg/L;氨氮：13.28mg/l；小試微電解設(shè)備出水 Cod: 384.27mg/l。 電鍍廢水，原水cod： 945,微電解之后cod: 135。硝基苯廢水，原水cod: 3800，硝基苯：82.5;鐵碳微電解+芬頓工藝之后cod107,硝基苯：0.26。苯胺廢水，原水cod: 5035,兩級微電解+芬頓之