RL-AO儋州食品廠污水處理設(shè)備
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一、關(guān)于鐵炭微電解工藝的簡介及區(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廢水處理工藝。
將鐵屑和炭顆粒浸沒在酸性廢水中時,由于鐵和炭之間的電極電位差(0.9~17V),廢水中會形成無數(shù)個微原電池。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*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。
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、鐵炭微電解的使用PH范圍是多少?
鐵炭微電解的使用PH范圍是3~4,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%(個別廠家會講他們的填料適用PH范圍為5~7,這是不符合鐵炭微電解的反應(yīng)原理的,所以這種填料對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)原理達到處理效果)。
3、鐵炭微電解工藝優(yōu)點:
適用范圍廣,處理效果好,成本低,操作維護方便,不需要消耗電力資源,反應(yīng)速度快,處理效果穩(wěn)定,不會造成二次污染,提高廢水的可生化性,可以達到化學(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。目前成熟運用的行業(yè)有:化工、制藥、染料、顏料、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,而是以合計結(jié)構(gòu)的形式存在,反應(yīng)中鐵變?yōu)槎r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,脫落后的極其細小炭粒會吸附著污染物質(zhì)進入沉淀池經(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1300℃)熔煉形成的一體化合金結(jié)構(gòu),故填料的物理強度強(≥600kg/cm2);框架式的微孔結(jié)構(gòu)形式,為微電解反應(yīng)提供*的比表面積及均勻的水氣通道,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。
6、如何區(qū)分鐵炭微電解填料是否是高溫?zé)Y(jié):
通過摔打或進行相關(guān)測試: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。
孔隙率檢測,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,且孔隙率達到65%,扔進水中后,氣泡量大、均勻、持久;單位填料處理污水能力強。非高溫?zé)Y(jié)微電解填料幾乎沒有孔隙率,扔進水中后,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出現(xiàn)板結(jié)、鈍化的情況,其1000kg/cm2的物理強度足以承受20m水柱壓力及酸性廢水對填料的侵蝕,不會出現(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。
8、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。在進水PH3~4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展及應(yīng)用現(xiàn)狀
1、鐵炭微電解的作用機理
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)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—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[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),使有機大分子發(fā)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
當有氧存在時,陰極反應(yīng)如下:
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O E (O2) = 1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH- E (O2/OH-) = 0.41V
1.2、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,因此廢水中有機物的去除效率一般也較低。同時當鐵炭一旦分層將更不利于有機物的去除。
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)作為一種新的廢水處理手段初就是應(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。
經(jīng)過試驗分別對色度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),當鐵炭體積比為1:1,pH為3.0左右,反應(yīng)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%。
用鐵炭微電解法對印染廢水進行處理,結(jié)果表明pH為3,接觸時間20~30 min,色度的去除率都能達到90%以上,COD去除率也能達到60%左右。
對于COD很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到出水要求,常使之與其他的高級氧化處理工藝相結(jié)合,作為生物處理的預(yù)處理。對原水COD為11000mg/L, pH為6,色度為8000倍的印染廢水采用鐵炭微電解法進行預(yù)處理,當鐵粉粒徑為18目,焦炭粒徑為2~4mm,鐵粉和焦炭比為1:1,水里停留時間為60~90min時,脫色率達到了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)過一級物化、二級生化處理后出水的CODCr、色度等各項排放指標都不能達到國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標準。
針對用白腐菌-厭氧-好氧生物法處理造紙黑液的出水色度過高,而COD也不能達標的現(xiàn)象,利用鐵炭微電解反應(yīng)柱對出水進行脫色與去除COD的研究,發(fā)現(xiàn)在常溫下,鐵炭質(zhì)量比2:1,初始pH值4.5~5.5 之間,反應(yīng)時間為30~40min,終色度與COD 的去除率分別達到94.2%與68.9%,出水達到了行業(yè)排放標準。
采用強化的鐵炭微電解對制漿造紙二級出水進行深度處理,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(jié)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(yīng)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)。
2.3、在焦化廢水處理中的應(yīng)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(shù)對A2/O進水或者出水分別進行預(yù)處理和深度處理,后使出水達到了*排放標準。利用鐵炭微電解和Fenton試劑聯(lián)合氧化法對焦化廢水進行預(yù)處理的試驗研究,通過單因素實驗法確定了工藝條件,在鐵炭比為4,用量分別為300mg/L和75mg/L,H2O2的用量為1000mg/L,pH值為3,反應(yīng)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。
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。
工程實踐表明,鐵炭微電解法對各種成分的制藥廢水COD、色度都具有較好的去除效果,同時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)者對含油廢水、垃圾滲濾液、高鹽度廢水等利用鐵炭微電解法進行處理,并對結(jié)果進行研究和探討。
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)合重金屬廢水在微電解反應(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→ 2[H]→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)生氧化還原反應(yīng),破壞絡(luò)合物的結(jié)構(gòu),使其失去或降低與銅等重金屬的絡(luò)合能力,同時新生的Fe(OH)2與Fe(OH)3具有較高的絮凝、吸附活性,能吸附水中的分散小顆粒及有機分子而絮凝沉降下來,使廢水進一步凈化。另一方面,鐵能與廢水中的銅進行置換反應(yīng),鐵把絡(luò)合銅中的銅置換出單質(zhì)銅。
2、 特點
鐵炭微電解法具有適用范圍廣,處理效果好,適用壽命長,成本低廉,操作方便等優(yōu)點,已在PCB絡(luò)合廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。