完整鐵碳微電解處理高濃度有機(jī)廢水

1、微電解法技術(shù)概述：微電解法是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等。該法具有適用范圍廣、處理效果好、使用壽命長、成本低廉及操作維護(hù)方便等優(yōu)點，并使用廢鐵屑為原料，也不需要消耗電力資源，使得該工藝技術(shù)自誕生開始，即在美、蘇、日等國家引起廣泛重視，已有很多的專利，并取得了實用性的成果。該工藝是20世紀(jì)70年代應(yīng)用到廢水治理中的，而我國從20世紀(jì)80年代開始這一領(lǐng)域的研究，也已有不少文獻(xiàn)報道。特別是近幾年來，進(jìn)展較快，在印染、造紙、電鍍、石油化工廢水以及含碑、含富廢水治理方面相繼有運(yùn)行報道。微電解技術(shù)是目前處理高濃度有機(jī)廢水的一種理想工藝，又稱內(nèi)電解法。它是

2、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(jìn)行電解處理，以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。當(dāng)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(tuán)或助色基團(tuán)，甚至斷鏈，達(dá)到降解脫色的作用；生成的Fe2+進(jìn)一步氧化成Fe3+,它們的水合物具有較強(qiáng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)大分子。其工作原理基于電化

3、學(xué)、氧化-還原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用對廢水進(jìn)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(hù)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。傳統(tǒng)上微電解工藝所采用的微電解材料一般為鐵屑和木炭，使用前要加酸堿活化，使用的過程中很容易鈍化板結(jié)，又因為鐵與炭是物理接觸，之間很容易形成隔離層使微電解不能繼續(xù)進(jìn)行而失去作用，這導(dǎo)致了頻繁地更換微電解材料，不但工作量大成本高還影響廢水的處理效果和效率。另外，傳統(tǒng)微電解材料表面積太小也使得廢水處理需要很長的時間，增加了噸水投資成本，這都嚴(yán)重影響

4、了微電解工藝的利用和推廣。鐵碳微電解填料是目前處理印染、電鍍、造紙、醫(yī)藥、硝基苯、苯胺、有機(jī)硅、印刷線路板、焦化、畜牧、雙氧水化工、石油化工、橡膠助劑化工以及含苯環(huán)化工廢水的一種理想工藝。但是傳統(tǒng)的微電解填料（鐵屑+碳粒）有板結(jié)缺陷。由我公司研發(fā)的鐵碳微電解填料，突破了傳統(tǒng)填料板結(jié)鈍化的瓶頸，使得鐵碳微電解技術(shù)被冰封之后重新得以推廣。鐵碳微電解填料通過13000攝氏度的嚴(yán)格控溫技術(shù)將鐵及金屬催化劑與炭包容在一起形成架構(gòu)式鐵炭結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)鐵與炭永遠(yuǎn)是一體，不會像鐵炭組配組合容易出現(xiàn)鐵與炭分離，影響原電池反應(yīng)。鐵炭一體可降低原電池反應(yīng)的電阻，從而提高電子的傳遞效率，提高處理效率。鐵炭一體可以避免鈍

5、化的產(chǎn)生,架構(gòu)式的鐵炭結(jié)構(gòu)可以避免鈍化。鐵碳微電解填料是鐵炭微電解技術(shù)的一次技術(shù)革命。她的廣泛應(yīng)用將為化工等行業(yè)的發(fā)展帶來新的生機(jī)。鐵碳微電解填料采用固定流化床運(yùn)行方式，具操作維護(hù)方便，運(yùn)行安全可靠。二、工作原理：一般原理：鐵炭微電解是基于電化學(xué)中的原電池反應(yīng)。當(dāng)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(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價鐵離子具有較強(qiáng)的還原能力，可使某些有機(jī)物還原，也可使某些不飽和基團(tuán)（如竣基一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(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。

6、止匕外，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(jī)高分子，可進(jìn)一步降低廢水的色度，同時去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使廢水得到凈化。陰極反應(yīng)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(yīng)，使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解，從而消除了有機(jī)廢水的色度，提高了廢水的可生化性。鐵炭原電池反應(yīng):E(Fe/Fe2+)=0.44V陽極：Fe-2eFe2+陰極：2H+2e-H2E(H+/H2)=0.00V當(dāng)有氧存在時，陰極反應(yīng)如下：O2+4H+4e2H2OE

7、(O2)=1.23VO2+2H2O+4e4OH-E(O2/OH-)=0.41V一般鐵碳微電解反應(yīng)為：鐵原子與炭原子是緊挨著或分開而形成原電池反應(yīng)。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(jī)物的去除效率一般也較低。同時當(dāng)鐵炭一旦分層將更不利于有機(jī)物的去除。如圖A、B鐵碳微電解填料微電解反應(yīng)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(yīng)。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(jī)物的去除效率也較高。如圖C三、技術(shù)特點：(1)反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要半小時至數(shù)小時;(2)作用有機(jī)污染物質(zhì)范圍廣，如：含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基

8、結(jié)構(gòu)的難除降解有機(jī)物質(zhì)等都有很好的降解效果；(3)工藝流程簡單、使用壽命長、投資費用少、操作維護(hù)方便、運(yùn)行成本低、處理效果穩(wěn)定。處理過程中只消耗少量的微電解反應(yīng)劑。微電解劑只需定期添加無需更換，添加也無需進(jìn)行活化直接投入即可。(4)廢水經(jīng)微電解處理后會在水中形成原生態(tài)的亞鐵或鐵離子，具有比普通混凝劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑，COD去除率高，并且不會對水造成二次污染；(5)具有良好的混凝效果，色度、COD去除率高，同時可在很大程度上提高廢水的可生化性。(6)該方法可以達(dá)到化學(xué)沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬；(7)對已建成未達(dá)標(biāo)的高濃度有機(jī)廢水處理工程，用該技術(shù)作為已建工程廢水

9、的預(yù)處理，在降解COD的同時提高廢水的可生化性，可確保廢水處理后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。也可對生化后廢水進(jìn)很行微電解或微電解聯(lián)合生物濾床的工藝進(jìn)行深度處理。(8)該技術(shù)各單元可作為單獨處理方法使用，又可作為生物處理的前處理工藝，利于污泥的沉降和生物掛膜【技術(shù)背景】有機(jī)廢水特別是高鹽高濃度有機(jī)廢水處理，一直是國內(nèi)眾多環(huán)保工作者及管理部門關(guān)注的難題。隨著我國化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，各種新型的化工產(chǎn)品被應(yīng)用到各行各業(yè)，特別是醫(yī)藥、化工、電鍍、印染等污染工業(yè)中，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、品質(zhì)的同時也帶了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，主要表現(xiàn)在：廢水中有機(jī)污染物濃度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生化性差，常規(guī)工藝難以實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，且處理成本高，給企

10、業(yè)節(jié)能減排帶來極大的壓力?！井a(chǎn)品關(guān)鍵創(chuàng)新點】1、由多元金屬熔合多種催化劑通過高溫熔煉形成一體化合金，保證原電池”效應(yīng)持續(xù)高效。不會像物理混合那樣出現(xiàn)陰陽極分離，影響原電池反應(yīng)。2、架構(gòu)式微孔結(jié)構(gòu)形式，提供了極大的比表面積和均勻的水氣流通道，對廢水處理提供了更大的電流密度和更好的催化反應(yīng)效果。3、活性強(qiáng)，比重輕，不鈍化、不板結(jié)，反應(yīng)速率快，長期運(yùn)行穩(wěn)定有效。4、針對不同廢水調(diào)整不同比例的催化成份，提高了反應(yīng)效率，擴(kuò)大了對廢水處理的應(yīng)用范圍。5、在反應(yīng)過程中填料所含活性鐵做為陽極不斷提供電子并溶解進(jìn)入水中，陰極碳則以極小顆粒的形式隨水流出。當(dāng)使用一定周期后，可通過直接投加的方式實現(xiàn)填料的補(bǔ)充，及時

11、恢復(fù)系統(tǒng)的穩(wěn)定，還極大地減少了工人的操作強(qiáng)度。6、填料對廢水的處理集氧化、還原、電沉積、絮凝、吸附、架橋、卷掃及共沉淀等多功能于一體7、處理成本低，在大幅度去除有機(jī)污染物的同時，可極大地提高廢水的可生化性；8、配套設(shè)施可根據(jù)規(guī)模和用戶要求實現(xiàn)構(gòu)筑物式和設(shè)備化，滿足多種需求；9、規(guī)格：1cm*3cm。10、技術(shù)參數(shù)：比重：1.2噸/立方米，比表面積：1.2平方米/克，空隙率：65%,物理強(qiáng)度：三600KG/CM2鐵碳微電解填料特點：防板結(jié)：經(jīng)過高溫冶煉，鐵和碳融合為一體，這種鐵碳一體式結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出蜂窩狀構(gòu)架，這種構(gòu)架可以有效地防止板結(jié)。高效性：鐵碳一體式微電解填料內(nèi)部有許多毛細(xì)管式的氣孔，可以快速

12、吸入廢水，使其在內(nèi)部反應(yīng)，提高了反應(yīng)效率。破環(huán)、斷鏈：相互靠近的鐵和碳浸泡在溶解中時，會產(chǎn)生微電流，這種電流的綜合作用會使得難降解化合物破環(huán)、斷鏈。耐受性：可以耐受廢水水質(zhì)波動的范圍大，并且可以處理高濃度難降解廢水。提高可生化性：可以有效提高廢水的B/C值，將難生化廢水轉(zhuǎn)化為易生化廢水。多效性：微電解反應(yīng)可以產(chǎn)生多種效應(yīng)，借助鐵碳之間1.2伏的電位差,可以產(chǎn)生微電流；微電流又會刺激廢水產(chǎn)生新生態(tài)的氫和新生態(tài)的氧，這些新生態(tài)的氫和氧具有很強(qiáng)的還原性和氧化性，會使得廢水發(fā)生強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，將難降解化合物轉(zhuǎn)化為易降解化合物；同時產(chǎn)生的鐵離子體現(xiàn)還原性的同時還是高效的絮凝劑。同時廢水中的膠體物質(zhì)還

13、會產(chǎn)生電泳效應(yīng)。免更換：本填料的使用壽命是沒有限制的，不用頻繁的更換填料，省去了繁瑣的更換填料的過程。高強(qiáng)度：本填料的物理強(qiáng)度為600kg/cm2,可以承受水壓能力強(qiáng)。(9)比表面積大：比表面積為1.2m2/g,大比表面積可以使得填料充分的與廢水混合，從而提高反應(yīng)效率。四、難降解廢水去除原理分類:廢水水質(zhì)去除原理印染廢水鐵碳之間的微電流效應(yīng)和磁場效應(yīng)可以切斷印染廢水中污染物質(zhì)的發(fā)色基團(tuán)，從而使得廢水脫色。電鍍廢水、印刷線路板廢水、含啟重金屬絡(luò)合物廢水通過陽極產(chǎn)生的新生態(tài)的鐵離子的還原效應(yīng)可以破除重金屬絡(luò)合物，同時利用電泳效應(yīng)和氫氧化鐵的共沉淀作用，大幅降低廢水中的重金屬絡(luò)合物和廢水COD。硝基

14、苯廢水、苯胺廢水、焦鐵碳之間1.2V的電位差可以在廢水污染物之間產(chǎn)生化廢水、石油化工廢水、雙氧水廢水、橡膠助劑廢水、含苯環(huán)化工廢水微小的磁場，電子在磁場力的作用下定向運(yùn)動會切割化合物碳鏈和碳環(huán)，從而起到破環(huán)斷鏈的作用，大幅降低cod的同時提高了廢水的可生化性，將難降解廢水轉(zhuǎn)換為容易降解的廢水。醫(yī)約廢水鐵碳之間的的微電流效應(yīng)可以將醫(yī)藥費水中穩(wěn)定的化合物轉(zhuǎn)化為容易分解的物質(zhì)，同時降低cod,并且對醫(yī)院廢水中的病原體還具有消毒作用。造紙廢水造紙廢水顏色重，污染物質(zhì)多，微電解的電流效應(yīng)，磁場效應(yīng)和氧化還原作用可以將廢水中的長鏈纖維類多糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一糖甚至單糖類物質(zhì)，大大提高其可生化性，轉(zhuǎn)化為易降解物質(zhì)?？梢耘浜戏翌D徹底去除。畜牧廢水、局濃度啟機(jī)廢水微電解效應(yīng)可以對高濃度有機(jī)廢水?dāng)噫湶⑶移茐陌l(fā)色基團(tuán)，降低cod,氨氮，磷化物效果明顯。五、各類廢水鐵碳微電解填料微電解小試結(jié)果:養(yǎng)豬場廢水第一次水樣COD:12163.05mg/l,氨氮：1080.16mg/l;小試脫氮塔設(shè)備出水cod:1790.43mg/L;氨氮：13.28mg/l;小試微電解設(shè)備出水Cod:384.27mg/l電鍍廢水，原水cod:945,微電解之后cod:135。硝基苯廢水，原水cod:3800,硝基苯：82.5;鐵碳微電解+芬頓工藝之