鐵碳填料微電解工藝原理技術(shù)分析
鐵碳填料微電解工藝是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(xiàn)報道。特別是近幾年來,進(jìn)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。
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(qiáng)的抑制性,直接生化具有很大的難度,必須進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理,改變原廢水的難生化性及分子結(jié)構(gòu),因此會涉及到鐵碳微電解工藝及曝氣鐵碳微電解工藝進(jìn)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(jìn)行,保證出水達(dá)標(biāo)。
1,微電解反應(yīng)原理
微電解技術(shù)是目前處理高濃度有機(jī)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(jìn)行電解處理,以達(dá)到降解有機(jī)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(tuán)或助色基團(tuán),甚至斷鏈,達(dá)到降解脫色的作用；生成的Fe2 進(jìn)一步氧化成Fe3 ,它們的水合物具有較強(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)高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(jī)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(jìn)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(hù)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。
當(dāng)將yklc鐵碳填料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→ Fe2 ,
陰極(C) : 2H 2e→ 2[H]→H2,
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(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。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→2H2O;
O2 2H2O 4e→4OH-;
2Fe2 O2 4H →2H2O 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(OH)3 膠體絮凝劑, 可以有效地吸附,凝聚水中的污染物, 從而增強(qiáng)對廢水的凈化效果。
（1）開環(huán),斷鏈,提高可生化性及脫色：有機(jī)物參與陰極的還原反應(yīng),使官能團(tuán)斷鏈降解,COD降低,廢水的可生化性(B/C值)提高,同時有機(jī)物雙鍵或其他共軛鍵斷開后,發(fā)色基團(tuán)減少,降低了廢水色度。
（2）除雜原子（如硫,磷,鹵等）：含雜原子（如S）有機(jī)物經(jīng)開環(huán),斷鏈及進(jìn)一步反應(yīng)后,雜原子轉(zhuǎn)化為無機(jī)物（如硫化氫,硫化鈉等）,zui終與鐵反應(yīng)生成生成硫化鐵沉淀得以去除。
（3）除重金屬離子：例如銅離子等,與鐵碳材料反應(yīng)后,銅被置換截留于填料上,從廢水中分離,得以凈化。六價鉻在酸性條件下,經(jīng)鐵碳處理,還原為三價鉻,出水調(diào)PH至7-8,生成沉淀分離去除。
（4）破乳：廢水的膠體粒子和微小分散的污染物受電場作用,產(chǎn)生電泳現(xiàn)象,向相反電荷的電極移動,并聚集在電極上形成聚集體（如微小油粒聚集成油滴上浮）與水分離。
（5）混凝：陽極反應(yīng)后生成的新生態(tài)Fe3 /Fe2 經(jīng)堿（石灰）中和生成新鮮的Fe(OH)3絮體,具有*的吸附能力,將廢水中污染物吸附,凝聚分離,使水得以澄清。
（6）加成斷鏈提高可生化性：陰極生成的氫,具有很強(qiáng)的加成還原作用,可與長鏈,環(huán)狀大分子有機(jī)物反應(yīng),將有機(jī)物斷鏈分解,提高廢水的可生化性。
以上作用可以對化工廢水等水質(zhì)復(fù)雜,含多種有毒有害物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)的工業(yè)廢水zui終無害化處理具有凈化作用。
