鐵碳微電解在各類廢水中的應用
發(fā)布時間：2023-12-22 瀏覽:3次
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微電解法,又稱為內電解法、零價鐵法、鐵屑過濾法、鐵碳法,是近30年來被泛應用于染料、印染、重金屬、農(nóng)藥廢水處理的一種新興的電化學方法，鐵碳微電解具有使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等特點，尤其對于高鹽度，高COD以及色度較高的工業(yè)廢水的處理較其他工藝具有更加明顯的優(yōu)勢。難生物降解的廢水經(jīng)鐵碳微電解工藝處理后B/C比大大提高，有利于后續(xù)生物處理效果的提高。國內一般將該工藝用于廢水的預處理，或者與其他工藝聯(lián)合以達到去除污染物的目的。目前，微電解處理技術的研究與應用主要針對某一種或某一類工業(yè)廢水，尚未形成系統(tǒng)的理論與技術。
微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性炭或者焦炭，當材料浸沒在廢水中時，發(fā)生內部和外部兩方面的電解反應。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵，碳化鐵和純鐵存在明顯的氧化還原電勢差，這樣在鑄鐵屑內部就形成了許多細微的原電池，純鐵作為原電池的陽極，碳化鐵作為原電池的陰極;此外，鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池。電極反應生成的產(chǎn)物具有很高的活性，能夠跟廢水中多種組分發(fā)生氧化還原反應，包括許多難生物降解和有毒的物質都能夠被有效的降解;同時，金屬鐵能夠和廢水中金屬活動順序排在鐵之后的重金屬離子發(fā)生置換反應;其次，經(jīng)鐵碳微電解處理后的廢水中含有大量的Fe2+，將廢水調制中性經(jīng)曝氣之后則生成絮凝性極強的Fe(OH)3，能夠有效的吸附廢水中的懸浮物及重金屬離子如Cr3+，其吸附性能遠遠高于一般的Fe(OH)3絮凝劑。鐵碳微電解就是通過以上的各種作用達到去除水中污染物質的目的。
二、微電解在污水處理中的應用
1、在印染廢水處理中的應用：近年來由于印染技術的不斷進步和有機合成染料新產(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。因此，鐵碳微電解用于印染廢水的處理體現(xiàn)出了其他工藝****的優(yōu)勢。
分別對色度300倍，COD為602mg/L，pH為9.76和色度700倍，COD為1223mg/L，pH為5.76 的兩種不同的印染廢水進行處理，研究發(fā)現(xiàn)，當鐵碳體積比為1：1，pH為3.0左右，反應時間20～30 min時，對色度的去除率能夠達到95%以上，同時COD的去除率能也能夠達到60~70%、。鐵碳微電解法對印染廢水進行處理，結果表明pH為1，接觸時間20～30 min，色度的出去率都能達到90%以上，COD去除率也能達到60%左右。
2、在造紙廢水處理中的應用：采用強化的鐵碳微電解對制漿紙二級出水進行深度處理，在鐵碳微電解反應體系中加入適量的H2O2，使電解產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton試劑，與鐵碳微電解協(xié)同作用，強化微電解反應后用Ca(OH)2調節(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，進一步網(wǎng)捕水中的CODCr并去除了水中的Fe2+和Fe3+以及SO42+等離子，使溶液的色度進一步得到改善。研究結果表明，當溶液初始pH 值為3.0 、活性炭投加量8.0g/L 、鑄鐵屑40.0g/L 、H2O2 7.17mmol/L 以及反應時間60min, 用Ca(OH)2的投入量為8.0g/ L時，總CODCr和色度去除率分別達到75%和95%，達到了國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標準(GB3544—2001)。
3、在焦化廢水處理中的應用：
目前我國對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SCN—以及難以生物降解的有機物等，對微生物均有抑制作用。因此，有人利用微電解技術對A2/O進水或者出水分別進行預處理和深度處理，*后使出水達到了國家一級排放標準。通過單因素實驗法確定了*佳工藝條件，在鐵碳比為4，用量分別為300mg/L和75mg/L，H2O2的用量為1000mg/L，pH值為3，反應時間為20min時,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)生物處理的有機負荷并提高了生物處理的效率。
4、在炸藥廢水中的應用廢水處理中的應用：
炸藥廢水中含有第恩梯(TNT)、黑索今(RDX)等劇毒物質，污染物量雖不多，但是會對環(huán)境造成嚴重的危害。國內外尚未有有成熟的工藝對此進行處理，普通的吸附、、焚燒、生物降解和水解法處理效果較差、，很難達標排放。
采用的微電解反應器柱高82cm，內徑為7cm ，內裝有一定體積比例的鐵屑和焦炭，鑄鐵屑在使用前用熱堿液浸泡除油。在pH值為2~3，鐵碳比為1：1，停留時間為90min時，炸藥廢水的COD和NH3-N的去除率分別為86%和70%，且B/C提高到0.37。
5、在制藥廢水處理中的應用：目前制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多、濃度高且成分復雜,沖擊負荷大,部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時微生物的生長,可生化性差,色度高等特點。鐵炭微電解的*佳工藝條件為:pH值3左右,鐵屑用量120g/L,鐵炭質量比為2∶1,反應時間120min,曝氣量20mL/min;光催化氧化反應*佳條件：PH值約為3,光催化劑用量為1.5mg/L,反應時間120min,在上述反應條件下,廢水COD總去除率可高達85.08%,色度去除率達95%以上、。
6、在其他廢水處理中的應用：除上述的之外對含油廢水、垃圾滲濾液、高鹽度廢水等利用鐵碳微電解法進行處理。
三、微電解技術存在的問題
1)長時間運行后會有機物在鐵電極上沉積，形成一層鈍化膜，阻礙了鐵電極與碳形成穩(wěn)定的原電池。此外，鐵碳填料容易板結，阻礙了廢水與填料的有效接觸，形成短流，從而降低了廢水的處理效果。
2)成本較高。
將來研究的主要方向：
1)設計新型的鐵碳微電解反應器。通過改進和優(yōu)化鐵碳微電解翻譯器內部的結構和運行方式，不僅能夠是反應更加的穩(wěn)定，而且能夠避免鐵碳填料的板結。
2)與其他的工藝聯(lián)用。與其他工藝進行聯(lián)合使用，不僅能夠提高對污染物的去除率，而且相對的降低了運行的成本，有望在廢水的深度處理中得以實現(xiàn)。如在鐵碳微電解反應過程中加入雙氧水使其與點解產(chǎn)生的Fe2+形成Fenton試劑，大大的提高了去除率。
