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70年代應(yīng)用到廢水治理中的,而我國從20世紀80年代開始這一領(lǐng)域的研究,也已有不少文獻報道。特別是近幾年來,進展較快,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,且成分復雜,對微生物活性具有較強的抑制性,直接生化具有很大的難度,必須進行強化預處理,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行廢水的預處理,以提高廢水的可生化性,保證后繼生物工藝的進行,保證出水達標。
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電位差對廢水進行電解處理,以達到降解有機污染物的目的。當系統(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)色基團或助色基團,甚至斷鏈,達到降解脫色的作用；生成的Fe2 進一步氧化成Fe3 ,它們的水合物具有較強的吸附- 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,它們的吸附能力遠遠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,金屬粒子及有機大分子。其工作原理基于電化學,氧化- 還原,物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用對廢水進行處理。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。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：有機物參與陰極的還原反應(yīng),使官能團斷鏈降解,COD降低,廢水的可生化性(B/C值)提高,同時有機物雙鍵或其他共軛鍵斷開后,發(fā)色基團減少,降低了廢水色度。
（2）除雜原子（如硫,磷,鹵等）：含雜原子（如S）有機物經(jīng)開環(huán),斷鏈及進一步反應(yīng)后,雜原子轉(zhuǎn)化為無機物（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,具有很強的加成還原作用,可與長鏈,環(huán)狀大分子有機物反應(yīng),將有機物斷鏈分解,提高廢水的可生化性。
以上作用可以對化工廢水等水質(zhì)復雜,含多種有毒有害物質(zhì)化學物質(zhì)的工業(yè)廢水zui終無害化處理具有凈化作用。
