福建省高難度污水處理
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中的原電池反應。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，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。福建省高難度污水處理
鐵炭原電池反應：
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、一般微電解反應為：
鐵原子與炭原子是緊挨著或分開而形成原電池反應。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。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。
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鐵炭微電解技術(shù)在廢水處理中的應用進展
2.1、在印染廢水處理中的應用
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。
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用
除上述的之外，還有學者對含油廢水、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。
PCB絡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，成分復雜，含多種絡合劑（螯合劑）如氨、EDTA、酒石酸根等，與銅等重金屬離子形成穩(wěn)定的絡合物，嚴重影響銅等重金屬的處理，處理難度大。就PCB絡合廢水處理而言，絡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絡合廢水原理：
絡合重金屬廢水在微電解反應器內(nèi)發(fā)生微電解反應和置換反應：
陽極(Fe): Fe- 2e→ Fe2+
陰極(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2
一方面，微電解反應產(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，破壞絡合物的結(jié)構(gòu)，使其失去或降低與銅等重金屬的絡合能力，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，鐵把絡合銅中的銅置換出單質(zhì)銅。
2、 典型工藝流程
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絡合廢水處理中得到廣泛應用。
