高浓度、难降解废水哪里逃


瑞兹科技——优质的水处理药剂生产和技术服务企业

  田京雷

  铁碳微电解技术是利用金属的电化学腐蚀原理,分解废水中污染物的一种污水处理工艺。当紧密接触的铁和碳浸泡在废水溶液中时,会自动在铁原子和碳原子之间产生一种微弱的分子内部电流,从而实现大分子有机污染物的开环、断链,提高废水的可生化性,以利于后续生化反应的进行。目前,有研究表明,微电解技术可用于印染废水、化工废水、电镀废水等各种高浓度、难降解工业废水的预处理或后处理,并能显著提高废水可生化性。

  传统的微电解填料是将碎铁屑和活性炭(石墨颗粒等含碳类物质)按一定比例物理混合于箱体内,这种工艺下的铁颗粒经常由于没有被分散均匀而生锈板结。而新型铁碳活性焦则经过了特殊的高温烧结活化工艺,填料中的铁和碳以铁碳包容构架的形式存在,铁骨架与碳链相互交叉,使得铁颗粒均匀地分散在碳颗粒周围,很好地解决了传统微电解填料的板结问题。

  新型铁碳活性焦微电解技术的反应机理分析

  新型铁碳活性焦是以褐煤为主要原料,经粉碎、过筛后,用硫酸溶液浸泡、烘干、碳化,以煤焦油为黏结剂,加入一定量的还原铁粉和焦煤混合后经高温焙烧及微孔活化制得的。

  新型铁碳活性焦为铁碳一体化的微孔构架式结构,不会出现传统微电解填料铁碳分离,从而影响原电池反应的问题。同时,铁碳一体化还可降低原电池反应的电阻,提高电子的传递速率。此外,经高温活化后的活性焦具有很大的比表面积,从而具备机械强度高(可承受较大的水压力)、活性强、产生电流密度大、作用效率稳定等优点。    

  新型铁碳活性焦浸入电解质溶液(废水)时,由于铁和碳之间存在1.2V的电极电位差,会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场,阳极反应生成大量的Fe2+浸入废水,进而氧化成Fe3+,形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O],在偏酸性的条件下,[H]和[O]均能与废水中的许多成分发生氧化还原反应,使有机大分子发生断链降解,消除色度,提高废水的可生化性。

  由于在阳极生成的Fe2+对某些有机物具有降解作用,所以,在实际水处理中要求Fe腐蚀要持续进行。

  由Fe-C组成的许多微小原电池会产生许多小的电场。在该电场力的作用下,废水中的重金属离子、苯酚、苯胺等物质可以产生电泳现象。同时,可利用机械增氧曝气方式使Fe2+转化为Fe3+,进而转化为Fe(OH)3胶体,该正电胶体的混凝吸附可去除废水中的负电荷基团,且对去除COD(化学需氧量)亦有较好的效果。经活化后的铁碳活性焦比表面积大,具有很强的吸附能力,尤其是废水中的固体颗粒,很容易被其吸附去除。

  新型铁碳活性焦在废水处理中的影响因素

  新型铁碳活性焦在废水处理中的影响因素主要有以下3点:

  一是废水pH值的影响。

  废水pH值(氢离子浓度指数)直接影响铁碳活性焦中铁的腐蚀速度和生成具有絮凝作用的Fe(OH)2的量。pH值不同,铁的腐蚀速度有所不同。铁在pH值为2~4时腐蚀速度最快,pH值为5~9时腐蚀速度比较稳定。当碱性较强时,随着pH值的升高腐蚀速度呈减慢趋势;在碱性极强时,腐蚀速度又会加快。

  由铁碳微电解基本原理可知,参加原电池反应的离子数目和产物因pH值变化而变化:pH值较高时,参加反应的H+数目不足,Fe被氧化成Fe2+的反应受到抑制;pH值较低时,虽可加快Fe/C微电解反应,但破坏了Fe2+为胶凝中心的絮凝体的形成。

  从已有的工程和实验数据分析,pH值控制在5~6.5,其效果和经济性最佳。在部分特难降解废水处理中,适当降低pH值,会提高COD的去除率,pH值降低到3以下时,活性焦中铁损失较快,影响处理效果。

  二是铁碳质量比的影响。

  新型铁碳活性焦中铁和碳组成微电解电池,随着反应的进行,铁在活性焦中逐渐被腐蚀,含量会降低。当活性焦中铁含量低时,微电解作用减弱,更多表现为活性焦的吸附作用,提高含铁量会使体系中的原电池数量增多,提高有机物的去除效果。但当铁颗粒过量时,会导致活性焦的机械强度下降,且会抑制原电池的电极反应,同时,还增加了处理的成本。所以,在铁碳活性焦的制备中要综合考虑微电解反应的持续时间、微电解作用强弱、活性焦机械强度等因素,选择合适的铁碳比。

  三是反应时间的影响。 

  在实际处理过程中,反应时间越长越好,但是反应时间除与活性焦中铁的含量有关外,与处理过程中pH值的变化也有很大关系。随着反应进行,整个活性焦填充柱的酸性会下降,间接影响后续絮凝沉淀过程。伴随着微电解作用减弱,活性焦的吸附作用更加突出,实际应用中应采用动态填充柱。

  废水处理效率除跟以上因素有关外,还受曝气量、H2O2氧化剂等因素影响,为提高处理效率,应综合考虑各影响因素。

  铁碳活性焦在污水处理中的应用探讨

  铁碳微电解工艺作为一种氧化还原工艺并不能大幅度去除COD,但可破坏高浓度废水中的大分子有机污染物集团,提高废水的可生化性。在实际应用中,一般将其作为废水预处理或二沉池出水后处理,联合原工艺使用。

  在微电解过程中添加H2O2可以增强氧化作用。电化学腐蚀过程中产生大量的Fe2+和H2O2组成Fenton试剂,反应产生具有强氧化性的羟基自由基进攻有机分子,并使其矿化分解,有利于凝聚和吸附过程的进行,从而去除有机物。研究表明,pH值是其主要影响因素,较低的pH值(2左右)有利于羟基自由基的生成,提高处理效率。

  一般情况下,高浓度、高毒性工业废水的可生化性差,无法进行生物接触氧化作用。有研究表明,将高浓度、高活性的工业废水首先进行微电解,混凝出水后可大大提高废水可生化性,然后经水解酸化后可生化性进一步提高,最后进行两级生物氧化处理,出水可达到工业废水一级排放标准。以处理有机硅废水为例,进水COD为750mg/L,BOD5(微生物代谢作用所消耗的溶解氧量)为100mg/L时,经过微电解、水解酸化和两级接触氧化处理后,COD和BOD5总去除率分别为88%和80%,出水COD<100mg/L,BOD5<30mg/L,达到工业废水一级排放要求。

  盐类物质(NaCl)作为电解质可增加微电解的反应效率。NaCl对微电解反应起到了强化作用,但NaCl投加量过大,反应体系中的微观电极和宏观电极可能受到破坏,造成氧化还原作用效率低下,COD去除率反而下降。因此,对含盐量特别高的废水应采取预处理方式将含盐量降低至合适范围。

 (此文刊登于《中国冶金报》2015年6月11日8版)

王新庄污水处理厂

模拟城市5污水处理厂满了

医院洗涤污水处理

造纸水处理传统工艺

上海安昆水处理设备有限公司

联系我们
关注我们

微信号

13681302888