電力儀器資訊:在難降解工業(yè)廢水的處理技術(shù)中，由于廢水的BOD5/CODcr低,且成分復(fù)雜，對微生物活性具有較強的抑制性，直接生化具有很大的難度,必須進行強化 預(yù)處理,改變原廢水的難生化性及分子結(jié)構(gòu),為此經(jīng)常會涉及到鐵碳微電解工藝及曝氣鐵碳微電解工藝進行廢水的預(yù)處理,以提高廢水的可生化性,保證后繼生物工藝的進行,保證出水達標。
1反應(yīng)原理
微電解法是利用鐵屑和炭粒構(gòu)成原電池，通過微電場作用使帶電膠粒脫穩(wěn)聚集而沉降，并且新生態(tài)Fe2+和[H]與廢水中許多組分發(fā)生還原作用，破壞有機污染物的發(fā)色或助色基團而使廢水脫色。
本質(zhì)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,又稱為內(nèi)電解法、零價鐵法、鐵屑過濾法、鐵碳法,是一項被廣泛研究與應(yīng)用的廢水處理技術(shù)。因其工藝簡單、操作方便且可達到“以廢治廢”的目的,近年來受到廣泛重。
但是,大量研究結(jié)果表明,該法在應(yīng)用中存在諸多缺陷運行一段時間后由于鐵的腐蝕,容易出現(xiàn)結(jié)塊和溝流,使處理效果降低同時鐵屑表面會生成一層金屬氧化物和氫氧化物膜,致使鐵屑鈍化,進而導(dǎo)致微電解過程中斷,影響處理效果。當(dāng)將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時。
由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數(shù)個微原電池。其中電位低的鐵成為陽極，電位高的碳成為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：
陽極(Fe: Fe- 2e%26rarr Fe2+,
陰極(C : 2H++2e%26rarr 2[H]%26rarrH2,
從反應(yīng)中看出。
產(chǎn)生的了初生態(tài)的Fe2+和原子H，它們具有高化學(xué)活性, 能改變廢水中許多有機物的結(jié)構(gòu)和特性, 使有機物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。若有曝氣。
即充氧和防止鐵屑板結(jié)。還會發(fā)生下面的反應(yīng)：
O2+4H+ +4e%26rarr2H2O
O2+ 2H2O+ 4e%26rarr4OH-
2Fe2+ +O2+4H+%26rarr2H2O+ Fe3+。反應(yīng)中生成的OH-是出水pH值升高的原因。
而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH3 膠體絮凝劑, 可以有效地吸附、凝聚水中的污染物, 從而增強對廢水的凈化效果。2鐵碳微電解法的工藝特點
近年來。
微電解法在許多行業(yè)的廢水處理中都有大量應(yīng)用，工藝已日趨成熟。影響微電解處理效果的因素主要有廢水pH值、停留時間、處理負荷、鐵屑粒徑、鐵炭比、通氣量、微電解材料選擇及組合方式等，有的還會影響反應(yīng)的機理。
一般來說：
1入水pH值應(yīng)選偏酸性，可控制到3-6.5，酸性過強雖能促進微電解的作用，但破壞了后續(xù)的絮凝體，且鐵的消耗量較大。
后續(xù)處理負荷重，產(chǎn)生鐵泥多。隨著微電解的進行，廢水中的H+逐漸被消耗而導(dǎo)致pH值升高，從而使得微電解反應(yīng)趨于緩和。2停留時間也是影響微電解處理效果的重要因素。
其長短直接關(guān)系到微電解反應(yīng)的進程。一般處理效果隨停留時間延長而提高，但當(dāng)?shù)竭_這一定時間后反應(yīng)基本停止，且量停留時間過長會帶來鐵消耗量大。
反色等不利因素，停留時間不足則反應(yīng)不完全。不同的廢水其污染物不同，所需反應(yīng)時間也差異很大。。因此，針對某種特定的廢水，其水力停留時間應(yīng)通過試驗確定。
3對填料進行曝氣有利于某些物質(zhì)的氧化，也增加對鐵屑的攬動，減少結(jié)塊，丑能及時去除鐵屑表面沉積的鈍化膜，還可增加出水的絮凝效果。
但曝氣量過大也影響廢水與鐵屑的接觸時間，使有機物去除率降低。而在中性條件下曝氣一方面供氧，促進陽極反應(yīng)的進行，另一方面也起到攪拌。
震蕩的作用，減弱濃差極化，加速電極反應(yīng)的進行。4向體系中加入催化劑(如金屬氧化物CuO，Mn02、A120，等能改進陰極的電極性能。
提高其電化學(xué)活性，效果顯著。鹽類(婦氯化鈉，氯化氨的存在由于提高了廢水的電導(dǎo)率也有助于電解反應(yīng)的進行。5合適的填料鐵炭比例可使填料在廢水中形成的微電池數(shù)量最大化。
從而達到最佳處理效果。一般鐵炭質(zhì)量比可控制在一定范圍內(nèi).0.5-30:1之間，針對不同的生產(chǎn)廢水，合適的鐵炭質(zhì)量比能達到不同的處理效果。6填料粒徑越小。
它的比表面積就越大，在廢水中形成的微電池數(shù)量也越多，微電解反應(yīng)的速度就越快.對廢水的處理效果就越好。但在實際工程中，采用小的填料粒徑會導(dǎo)致更為嚴重的填料板結(jié)問題。
綜合考慮、最好使用填料粒徑在10-20之間的鐵粉。經(jīng)一般鐵粉來源困難，廣泛使用的是工廠的廢鑄鐵屑。7 微電解出水的后處理中和沉降的pH值。一般微電解出水中不可避免會含有一定濃度的亞鐵離子。
不僅干擾CODcr的測定，還會帶來反色等不利因索，故應(yīng)設(shè)法除去。目前廣泛使用的加堿混凝法就是加入堿溶液使亞鐵離子沉淀為墨綠色的Fe(OH2而除去。有資料報道。
中和沉降適宜的pH值為8-8 5。理論計算亞鐵離子完全沉淀的pH值為8.95，一般應(yīng)調(diào)節(jié)pH值為9以上。8材料選擇,不同成分。
不同雜質(zhì)的材料反應(yīng)活性不同，故對應(yīng)的處理效果差異較大。一般陽極材料采用鑄鐵屑，小碎鐵塊、鑄鋁屑、鍋臺金等，陰極材料則采用焦炭、活性炭、石墨、煤粉等。
故可進行很多搭配。3微電解工藝處理運用實例
由于微電解過程包含了氧化還原、電附集、物理吸附、絮凝沉降以及鐵作為催化劑的多種作用。而不同的廢水成分差異很大。
不同的有機物其降解難易程度不同，因此對應(yīng)的微電解工藝參數(shù)也差異很大。下面列舉幾種微電解處理的運用實例：
1偶氮染料廢水
張宗恩等選用上海某染料廠總排水口的廢水為實驗水樣。研究結(jié)果表明：經(jīng)微電解處理后。
廢水色度去除率達95%，CODcr去除率達40%，并指出脫色機理主要是基于還原作用，使偶氮鍵-N=N-斷裂，從而破壞整個偶氮染料分子的共軛發(fā)色體系。
到達脫色的目的。偶氮分子的結(jié)構(gòu)對還原作用也有一定影響。2分散染料廢水
分散染料是疏水性較強的非離子型染料。這種廢水具有污染物濃度高、色度高、酸堿度高、毒性大的特點。
因而處理難度大。大連染料廠的分散芷青等6種廢水是由24股不同工序產(chǎn)生的廢水組成，COD高達1000mg/L，色度8000倍。
BOD5/COD<0.18，不能直接生化處理，化學(xué)絮凝、化學(xué)氧化法不能有效處理。薛大明等采用微電解法對該廢水進行處理。研究結(jié)果：高濃度分散染料廢水經(jīng)三級微電解處理后。
廢水色度去除率達97.5%，CODcr去除率達64.4%，BOD5/COD上升為0.302，大大提高了可生化性。3印染廢水
劉興旺通過對鐵屑進行改性。
并與其他一些活性填料助劑結(jié)合使用處理印染廢水，研究結(jié)果表明：該法可以大大提高鐵屑對廢水的處理效果。改性后的脫色率及COD去除率比單純的鐵屑提高20%%26mdash30%，延長使用壽命1.5%26mdash1.8倍。
4含酚廢水
張?zhí)靹俚葘ξ㈦娊夥ㄌ幚砗訌U水進行了研究，分析了該法處理含酚廢水的原理和各種因素對處理效果的影響，廢水來自天津市化工廠苯酚車間蒸餾工段。
為略帶渾濁的無色液體，pH值為6-7，酚的質(zhì)量分數(shù)為5%-10%。在最佳條件下，處理前酚濃度為285.6mg/L，處理后為0.625mg/L。
脫色率達99.8%。對高質(zhì)量濃度的含酚廢水，微電解法處理能收到很佳的效果。5DDNP廢水
DDNP廢水中主要污染物是二硝基重氮酚，它作為主要的起爆炸藥而廣泛應(yīng)用于各種火工行業(yè)。
這種廢水染色深，成分復(fù)雜。馬曉龍等采用微電解對DDNP廢水進行脫色處理，大量實驗表明：廢水起始pH控制在2.5左右，脫色率達95%以上。
該法優(yōu)于絮凝法和吸附法，投資少，設(shè)備簡單，運行費用低。6制藥廢水
皺振揚等應(yīng)用微電解法處理四環(huán)素制藥廢水時，向Fe-C體系中加入一定量的Mn2+、Zn2+。
其原理是Mn2+、Zn2+吸附在活性炭表面上，可能有一定催化氧化有機物。
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