高难度工艺污水处理的方法有很多,但其中最佳的处理方法就是用到铁碳微电解工艺,为什么要用铁碳微电解工艺呢?详细道来。
【什么是铁碳微电解工艺】
铁碳微电解工艺是集氧化、还原、电沉淀、絮凝、吸附、架桥、卷扫及共沉淀等多功能于一体,通过铁和碳在电解质溶液中自发产生的微弱电流来分解废水中污染物的一种废水处理工艺。
【铁碳微电解工艺的原理】
将铁颗粒和碳颗粒浸没在酸性废水中时,由于铁和碳之间的电极电位差(0.9~1.2V),废水中会形成无数个微原电池。这些微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。在反应中产生的大量初生态的Fe2+和新生态的[?H],它们具有极高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。
【铁碳微电解工艺优点】
1.适用范围广,处理效果好,成本低,操作维护方便,不需要消耗电力资源;
2.反应速度快,处理效果稳定,不会造成二次污染,提高废水的可生化性;
3.可以达到化学沉淀除磷,可以通过还原除重金属,也可以作为生物处理的前处理,利于污泥的沉降和生物挂膜。
目前成熟运用的行业有:化工、制药、染料、颜料、橡胶助剂、酚醛树脂、电镀、线路板、垃圾渗滤液、印染、煤化工等。
【为何要选用高温烧结的铁碳填料】
我公司产品是采用炼焦工艺高温烧结而成。选用高温烧结的铁碳微电解填料是保证微电解工艺正常运行的关键。高温烧结的铁碳微电解填料在使用过程中不会出现板结、钝化的情况,其1000kg/cm2的物理强度足以承受20m水柱压力及酸性废水对填料的侵蚀,不会出现非高温烧结铁碳填料的在水柱压力及酸性废水的侵蚀而出现的粉碎、钝化、板结的情况,因此必须选用高温烧结的铁碳微电解填料。
高温烧结铁碳填料
【高温烧结的铁碳填料为何不需要更换】
铁和碳是同时消耗的,填料中铁和碳的比例没有改变,因此在反应过程中填料的消耗只是量的改变,而不是质变。所以随着填料的消耗只需要添加新填料就可以了。在进水pH3~4的情况下,高温烧结的铁碳微电解填料的年消耗量在10%~15%。
【铁碳微电解法在高难度工业废水处理中的应用案例】
1、在印染废水处理中的应用
铁碳微电解技术作为一种新的废水处理手段最初就是应用于印染废水的处理,并取得良好的效果。印染废水中的有机污染物主要来源于染料及染整添加剂,近年来由于印染技术的不断进步和有机合成染料新产品的不断出现,使得印染废水具有pH低,色泽深,毒性大,生物可降解性差等特点。因此,铁碳微电解用于印染废水的处理体现出了其他工艺不可比拟的优势。
经过试验分别对色度300倍,COD为602mg/L,pH为9.76和色度700倍,COD为1223mg/L,pH为5.76 的两种不同的印染废水进行处理,研究发现,pH为3.0左右,反应时间20~30 min时,对色度的去除率能够达到95%以上,同时COD的去除率能也能够达到60~70%。
用铁碳微电解法对印染废水进行处理,结果表明pH为3,接触时间20~30 min,色度的去除率都能达到90%以上,COD去除率也能达到60%左右。
对于COD很高或者出水要求较高的印染,单纯的用铁碳微电解工艺处理并不能达到出水要求,常使之与其他的高级氧化处理工艺相结合,作为生物处理的预处理。对原水COD为11000mg/L,pH为6,色度为8000倍的印染废水采用铁碳微电解法进行预处理,水里停留时间为60~90min时,脱色率达到了90%以上,BOD/ COD 值从原来的0.23 提高到0.59,大大提高了后续生物处理的COD去除率。
2、在造纸废水处理中的应用
造纸废水主要来源于制浆过程中的蒸煮、清洗、筛分、漂白。废水中含有大量的木质素等难以生物降解的物质,许多的造纸企业在经过一级物化、二级生化处理后出水的CODCr、色度等各项排放指标都不能达到国家造纸工业水污染物排放一级标准。
针对用白腐菌-厌氧-好氧生物法处理造纸黑液的出水色度过高,而COD也不能达标的现象,利用铁碳微电解反应柱对出水进行脱色与去除COD的研究,发现在常温下,初始pH值4.5~5.5 之间,反应时间为30~40min,最终色度与COD 的去除率分别达到94.2%与68.9%,出水达到了行业排放标准。
采用强化的铁碳微电解对制浆造纸二级出水进行深度处理,在铁碳微电解反应体系中加入适量的H2O2,使电解产生的Fe2+与H2O2形成Fenton试剂,与铁碳微电解协同作用,强化微电解反应后用Ca(OH)2调节出水的pH值至中性,并与电解液中的Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮体,进一步网捕水中的CODCr并去除了水中的Fe2+和Fe3+以及SO42+等离子,使溶液的色度进一步得到改善。研究结果表明,当溶液初始pH 值为3.0 、活性碳投加量8.0g/L、铸铁屑40.0g/L 、H2O2 7.17mmol/L 以及反应时间60min, 用Ca(OH)2的投入量为8.0g/L时,总CODCr和色度去除率分别达到75%和95%,达到了国家造纸工业水污染物排放一级标准(GB3544—2001)。
3、在焦化废水处理中的应用
目前我国对焦化废水主要的处理工艺主要是A/O和A-A/O工艺,但是由于出水中含有高浓度的氨氮、高毒性的CN和以及难以生物降解的有机物等,对微生物均有抑制作用。因此,利用微电解技术对A2/O进水或者出水分别进行预处理和深度处理,最后使出水达到了国家一级排放标准。利用铁碳微电解和Fenton试剂联合氧化法对焦化废水进行预处理的试验研究,通过单因素实验法确定了最佳工艺条件,H2O2的用量为1000mg/L,pH值为3,反应时间为20min时,COD、NH3-N和CN-的去除率分别为61.2%、74%、56.2%和74.3%。B/C比由0.189提高到0.387,大大降低了后续生物处理的有机负荷并提高了生物处理的效率。
4、在制药废水处理中的应用
目前,制药废水处理面临的主要问题是污染物种类多、浓度高且成分复杂,冲击负荷大,部分废水中抗生素的存在抑制生化处理时微生物的生长,可生化性差,色度高等特点。
工程实践表明,铁碳微电解法对各种成分的制药废水COD、色度都具有较好的去除效果,同时B/C有所提高。
5、PCB络合废水与铁碳微电解工艺
印制电路板(PCB)废水水量大,废水污染物种类多,成分复杂,含多种络合剂(螯合剂)如氨、EDTA、酒石酸根等,与铜等重金属离子形成稳定的络合物,严重影响铜等重金属的处理,处理难度大。就PCB络合废水处理而言,络合物的破除成为铜等重金属去除的关键。
利用铁碳微电解法处理PCB络合废水原理是络合重金属废水在微电解反应器内发生微电解反应和置换反应:
阳极(Fe): Fe-2e→ Fe2+
阴极(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2
一方面,微电解反应产生新生态的氢和亚铁,能与水中的许多物质发生氧化还原反应,破坏络合物的结构,使其失去或降低与铜等重金属的络合能力,同时新生的Fe(OH)2与Fe(OH)3具有较高的絮凝、吸附活性,能吸附水中的分散小颗粒及有机分子而絮凝沉降下来,使废水进一步净化。另一方面,铁能与废水中的铜进行置换反应,铁把络合铜中的铜置换出单质铜。
铁碳微电解法处理PCB络合废水具有适用范围广,处理效果好,适用寿命长,成本低廉,操作方便等优点,已在PCB络合废水处理中得到广泛应用。
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