工業(yè)廢水處理微電解技術(shù)

工業(yè)廢水處理微電解技術(shù)

微電解作為一種低污染更合理、低成本的高級氧化技術(shù)受到廣泛研究和應(yīng)用，其原理是廢水作為電解質(zhì)註入了新的力量，鐵和炭為電極來發(fā)生氧化還原反應(yīng)的不可缺少，從而降解廢水中的污染物。其最早的雛形來源于RobertW.Gillham在地下水處理中提出的零價鐵理論特點，在美國和北歐地下水微污染修復(fù)中被廣泛研究并應(yīng)用。我國于上世紀(jì)80年代引進(jìn)該技術(shù)并將研究領(lǐng)域從地下水修復(fù)擴展到工業(yè)廢水處理研究中重要性，尤其是難直接生物降解有機廢水又進了一步。

　　1、微電解技術(shù)機理

　　目前微電解去除廢水中污染物的理論主流觀點認(rèn)為有原電池理論、氧化還原理論新的力量、吸附絮凝理論和微電場理論先進水平。

　　1.1 原電池理論

　　微電解過程中主要使用的鑄鐵(鐵碳合金)能在廢水中形成微電池(微觀電池)，當(dāng)體系中額外投加炭等宏觀陰極材料全面展示，則又形成宏觀電池重要平臺。反應(yīng)過程中出現(xiàn)各種腐蝕現(xiàn)象，也形成了腐蝕電池核心技術。微電解電極反應(yīng)陰極反應(yīng)主要分為酸性(無氧)應用提升、酸性(有氧)和中性堿性這三種情況，詳情見反應(yīng)方程式1-1創造性、1-2發展的關鍵、1-3、1-4：

　　在酸性(有氧)條件產(chǎn)生的電極電位差比酸性(無氧)條件產(chǎn)生的電極電位差高1.22V規模設備，曝氣可以增加原電池氧化能力;陽極Fe不斷生成的Fe2+離子避免了陽極鈍化真諦所在，而且Fe2+離子具有一定氧化性，促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕競爭力，提高了處理效果充分。

　　1.2 氧化還原理論

　　由方程式1-1、1-3可知集聚，酸性條件下產(chǎn)生Fe2+離子和原子H以及陽極Fe0能改變廢水中某些污染物的性質(zhì)來提高廢水可生化性競爭力，例如硝基苯類和偶氮有機物被還原產(chǎn)生胺基。Fe0是活潑金屬發展基礎，可以有效還原含Cu2+兩個角度入手、Pb2+等屬廢水，F(xiàn)e2+離子能降低含Cr2O72-廢水的毒性同期，F(xiàn)e0還可以還原硝酸鹽生產效率。

　　1.3 氧化還原理論

　　吸附絮凝理論可以分為兩種情況：電極使用的材料具有一定的吸附物質(zhì)能力和反應(yīng)過程生產(chǎn)一些具有吸附能力的化學(xué)物質(zhì)。陽極使用的材料一般為鑄鐵屑效果，具有多孔結(jié)構(gòu)和比較大的比較面積使用，其表面活性較強能吸附一些污染物質(zhì)。當(dāng)額外投加活性炭作為陰極材料時密度增加，活性炭也會吸附廢水中的污染物質(zhì)有效性。

　　為陰極材料時，活性炭也會吸附廢水中的污染物質(zhì)機遇與挑戰。陽極Fe在工作過程中產(chǎn)生Fe2+廣泛關註，F(xiàn)e2+在曝氣條件下可以生成Fe3+，將廢水溶液pH調(diào)至堿性可以產(chǎn)生具有高效絮凝能力的Fe(OH)2共創輝煌、Fe(OH)3具有重要意義，反應(yīng)方程式見2-1進一步、2-2：

　　廢水中的膠體因電荷異性相吸而沉淀，其余的懸浮物和不溶物質(zhì)通過吸附絮凝產(chǎn)生沉淀強大的功能。

　　1.4 微電場理論

　　因微電解中Fe級(正極)和C級(負(fù)極)在工作過程中存在一定電位差實際需求，從而產(chǎn)生的電場。廢水中不溶性顆粒和極性物質(zhì)在電場作用下富集在電極附近優勢，形成大顆粒后沉淀善謀新篇，具有去除部分污染物的效果。

　　2便利性、影響因素

　　對于微電解的影響因素的研究目前主要關(guān)注廢水pH值方法、反應(yīng)時間、鐵屑種類及粒徑規模最大、鐵碳比穩中求進、曝氣量等。

　　2.1 pH

　　由反應(yīng)方程式1-1和1-4可知廢水初始反應(yīng)pH對于微電解具有顯著的影響最深厚的底氣，酸性條件下產(chǎn)生的電極電位差比中性或堿性產(chǎn)生的高協同控製。雖然酸性越強反應(yīng)越快，但是生成的Fe2+過多會導(dǎo)致產(chǎn)生的污泥量增加品質，以及廢水溶液pH調(diào)整回中性時產(chǎn)生額外的堿消耗利用好，一般大多中試實驗以及工業(yè)應(yīng)用選擇pH為3~7左右。

　　李宏偉等利用微電解處理鉆井廢水時發(fā)現(xiàn)：pH<4時解決問題，隨溶液pH值升高COD的去除率逐步升高系列。pH=1時COD去除率較低，pH>4時COD去除率變化幅度不大相互配合；顏兵等研究雙甘膦廢水降解研究中利用微電解技術(shù)慢體驗，考察pH值對COD去除率影響，pH=3時COD去除率高達(dá)72%智能化，其余情況下COD去除率都有所降低科技實力。

　　2.2 反應(yīng)時間

　　反應(yīng)時間是影響微電解效果的一個重要因素，不同的廢水具有不同的最佳反應(yīng)時間建設，而且溶液初始pH值也影響反應(yīng)時間在此基礎上。

　　張金良在研究微電解處理某精細(xì)化工廢水，該廢廢水特點水質(zhì)水量波動大姿勢∠嗷ト诤?？刂茝U水pH=3、氣水比≈400的條件下綠色化，反應(yīng)時間達(dá)4h時COD去除率達(dá)最高為53%不同需求，此后延長時間COD去除率沒有提升。代秀蘭研究微電解技術(shù)處理含鉻電鍍廢水保持穩定，實驗過程中發(fā)現(xiàn)Cr6+的去除率不受時間影響創造更多；而Ni2+的去除率受時間影響宣講活動，從20min到80minNi2+的去除率上升幅度比較大，80min后上升幅度減緩工藝技術，到120min時達(dá)到99%。

　　2.3 鐵屑種類和粒徑

　　鐵屑的種類決定了鐵屑中碳含量規模，鐵屑的粒徑影響鐵屑在反應(yīng)過程中與廢水的接觸面積近年來。鑄鐵屑比鐵刨花和鋼鐵屑處理效果好，但材料成本高發展目標奮鬥，而鐵刨花和鋼鐵屑易得且屬于廢物再利用技術先進。相同一種鐵屑活化后效果由于沒有活化的;鐵屑的粒徑理論上是越細(xì)越好，因為越細(xì)鐵屑的比表面積越大延伸，反應(yīng)效果越好認為，但粒徑太細(xì)不容易控制導(dǎo)致鐵屑隨水流出或直接在反應(yīng)器內(nèi)板結(jié)，一般選擇在60~80目之間新趨勢。

　　馬業(yè)英等在研究鐵屑反應能力、鑄鐵屑及磁性鑄鐵屑這三種鐵屑處理含鉻廢水，磁性鑄鐵屑效果較佳學習。陳水平研究鐵屑微電解技術(shù)處理船舶含油廢水時結構重塑，鐵屑粒度(目)分為20~40、40~50應用優勢、60~80高質量發展、>90，柴油基廢水油份去除率分別為65.1%高效節能、73.1%影響力範圍、92.1%、93.2%新創新即將到來，渣油基廢水油份去除率分別為57.2%邁出了重要的一步、66.3%、90.1%效高、92.3%前沿技術。從實驗數(shù)據(jù)來看粒度越大，油份去除率越高性能，但粒度在60~80和>90油份去除率相差不足3%多種方式，考慮處理效率，粒度在60~80目之間即可以取得良好的效果技術創新。

　　2.4 鐵碳比

　　加入的碳與鐵屑可以形成宏觀電池深入交流研討，加快了鐵屑的腐蝕速率且可以保持填料層一定的空隙率。碳的選型對于微電解處理效果也具有一定影響廣泛應用，鐵碳比(體積比)由實驗確定關註度，一般為1︰1~2︰1橫向協同。

　　張榮全研究微電解技術(shù)處理霜脲氰廢水時考察了不同鐵碳比COD和CN-的去除率，具體鐵碳比為1︰10敢於挑戰、1︰5不斷創新、1︰3、1︰1提供了遵循、3︰1參與水平、5︰1、10︰1服務效率，COD和CN-的去除率都在鐵碳比為3︰1時達(dá)到最高明確相關要求。孫瑩瑩等研究微電解技術(shù)處理聚氯乙烯(PVC)離心母液，考察鐵碳比對COD和聚乙烯醇(PVA)去除率的影響統籌發展，具體鐵碳比為1︰3深化涉外、1︰2、1︰1.5生產製造、1︰1開展試點、1.5︰1、2︰1具有重要意義、3︰1進一步，鐵碳比=3︰1時COD去除率最高，鐵碳比=1︰3強大的功能、1︰1.5實際需求、2︰1時PVA去除率最高。

　　2.5 曝氣量

　　由化學(xué)反應(yīng)方程式1-2優勢、1-4可知有O2參與交流，微電解電位差很大，對于處理效果有很大影響提供堅實支撐。曝氣可以增加鐵屑與彈力的接觸程度還不大，避免出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。

　　于璐璐等研究微電解處理含氰廢水時信息化技術，考察了曝氣對COD的去除效果和Fe2+溶出量發揮作用。曝氣量從0到300L/h，當(dāng)曝氣量=150L/h時Fe2+溶出濃度為最高達(dá)到3g/L逐步顯現，此時COD的去除率最高為61.6%銘記囑托。此后曝氣量增加，效果變差自動化裝置，曝氣產(chǎn)生的氣泡阻止了填料與污染物質(zhì)的接觸反應(yīng)示範。楊玉峰應(yīng)用微電解技術(shù)處理制藥廢水，控制其他實驗參數(shù)對比曝氣與不曝氣去除COD的效果有很大提升空間，曝氣情況下COD去除率比不曝氣情況下COD去除率高13.6%運行好，實驗說明曝氣對微電解具有一定影響首次。

　　3、技術(shù)優(yōu)缺點

　　微電解研究和應(yīng)用至今體現(xiàn)出一些高級氧化技術(shù)的優(yōu)點部署安排，例如：材料易獲得且符合廢物再利用搖籃、設(shè)備造價成本低、應(yīng)用廣泛且操作簡單等;但也體現(xiàn)出一些需要改進(jìn)的現(xiàn)象推廣開來，例如：長時間運行容易出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象深入、物化污泥量大等。

　　4重要的、工業(yè)應(yīng)用

　　4.1 電鍍廢水

　　鄧小紅等在某電鍍廠改造過程中以微電解技術(shù)作為主體處理單元，控制進(jìn)水pH=3~4姿勢，鑄鐵屑相互融合、活性炭、鵝卵石比例為3︰2︰1綠色化。調(diào)試運行穩(wěn)定后Cr6+不同需求、Ni2+、COD和PO43-(以P計)的平均去除率分別為99.5%保持穩定、95.8%總之、44.6%和99.2%。孫萍等利用鐵炭微電解處理電鍍混合廢水支撐作用，控制進(jìn)水pH=2~3同時、曝氣量0.25~0.35m3/min、鑄鐵與炭質(zhì)量比為1:1和反應(yīng)時間為25~30min效高性，出水Cr6+模式、總銅增強、總鎳和總氰去除率分別為85%良好、98.8%、99.6%和99.7%高質量。

　　4.2 印染廢水

　　董歲明等采用微電解處理染料廢水支撐能力，同時探討了靜態(tài)和動態(tài)兩種模式的廢水pH資源優勢、鐵碳投加量、反應(yīng)時間對處理效果的影響特征更加明顯，靜態(tài)模式中研究發(fā)現(xiàn)pH=4估算，鐵碳質(zhì)量濃度為450g/L，反應(yīng)時間90min數字技術，COD和色度去除率分別為77%和79%奮戰不懈；動態(tài)模式研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時間100min措施，鐵碳質(zhì)量濃度為700g/L大大縮短，COD和色度去除率分別為89%和98.7%要落實好。Han等自制一種新型的內(nèi)循環(huán)微電解反應(yīng)器,他們通過對比傳統(tǒng)固定床微電解反應(yīng)器與自制的內(nèi)循環(huán)微電解反應(yīng)器對染料廢水的處理效果,發(fā)現(xiàn)自制的內(nèi)循環(huán)微電解反應(yīng)器的COD和色度的去除率分別比傳統(tǒng)的高50%和58.5%。

　　4.3 化工廢水

　　楊家村利用鐵碳微電解與生化聯(lián)用技術(shù)處理高濃度醫(yī)藥廢水更默契了，采用上流反沖型式及強制機械攪拌來避免鐵碳填料板結(jié)和失活先進技術。經(jīng)過微電解處理廢水pH由1.5提升到4.5，且廢水B/C得到提高不合理波動，降低了后續(xù)生化負(fù)荷宣講手段，實現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)。黃燕萍等采用鐵碳微電解+水解酸化/+MBR組合工藝對制藥廢水進(jìn)行預(yù)處理試驗積極拓展新的領域，研究結(jié)果表明配套設備，反應(yīng)初始廢水pH=4、鐵碳質(zhì)量比4︰5相對開放、鐵碳填料質(zhì)量濃度為400g/L推進高水平、曝氣量為3L/min、反應(yīng)時間為180min時拓展應用，微電解工藝的COD去除率達(dá)47.5%生產創效，廢水的可生化性由0.23提高至0.38，降低了后續(xù)水解酸化和MBR的負(fù)荷領先水平。

　　5、展望

　　微電解技術(shù)作為一種高效、低成本的技術(shù)在工業(yè)廢水處理中得到廣泛應(yīng)用戰略布局，微電解在與生化技術(shù)聯(lián)用過程主要是提升廢水的可生化事關全面。反觀微電解在工業(yè)應(yīng)用中暴露的問題，應(yīng)該解決鐵碳填料板結(jié)和失活的問題讓人糾結，以及反應(yīng)的pH值和產(chǎn)生得物化污泥規模。