罗旌生 , 李川
等 人用 铁 碳微 电解 法 处理 印染 废 水 ,
结果表明 , pH 为 1, 接触时间 20- 30 min, 色度去除率 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 废水 , 单 纯用 铁碳微电解工艺处理并不能达到要求 , 常使之与其他 的生物 处理工艺相结合 , 作为生物处理的预处理。吴小宁 [ 9] 等人对 原水 COD 为 11 000 mg / L, pH 为 6, 色度 为 8 000 倍的印染废 水采用铁碳微电解法进行预处理 , 当铁 粉粒径为 18 目 , 焦炭 粒径为 2- 4 mm, 铁 粉和焦炭比为 1∀1, 水力停留时间为 6090 min 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 . 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生物降解的物质 , 许多造 纸企业 经过一 级物 化、 二级生 化处 理后出 水的 CODCr 、 色度 等各项指标不能达到国家造纸工业水污染物排放一级标准。 任拥政等
Research Progress and Application Status of Iron- carbon Micro- electrolysis in Wastewater Treatment
JIANG Xing- hua1 LIU Yong- jian2 ( 1. Dept . of Environmental Sci ence and Engineering , Suzhou University of Science and Technology Suzhou , Jiangsu 215011) Abstract This paper comprehensively introduced mechanism of iron - carbon micro- electrolysis t echnology, summarizes the improvement and application of it in the treatment of printing - dying, papermaking, coking, explosives - making, pharmacy wastewater at home and abroad in recent 10 years. Some problems existed in the running process are point ed out and the f uture study trend is also discussed. Keywords iron- carbon micro- electrolysis wastewater t reatment function mechanism applicat ion status
[1]
等 对含 有硝 基苯、 氯硝
针对用白腐菌 - 厌氧 - 好 氧生物 法处 理造
柳胺、 草甘磷、 抗生素的 制药废 水利用 铁碳微 电解法 进行 处 理 , 结 果表明 , 铁碳微电解法对各种成分的制药废水 COD、 色 度都有较好的去除效果 , 同时 B/ C 有所提高。 除上 述之 外 , 还有学 者对 含油废 水 [ 17] 、 垃圾渗 滤液 [ 2] , 高盐度废水 [ 18] 等利 用铁碳 微电 解法进 行处 理 , 并对 结果 进 行研究和探讨。 3 微电解技术存在的问题以及将 来研究的主要方向 3. 1 微电解技术存在的问题 ( 1) 运用该技术进 行废水 处理 , 长时 间运 行后会 有有 机 物在铁电极上沉积 , 形成一 层钝化 膜 , 阻碍了 铁电极 与碳 形 成稳定的原电池。此外 , 铁 碳填料容 易板 结 , 阻碍了 废水 与 填料的有效接触 , 形成短流 , 从而降低了废水的处 理效果。 ( 2) 成本较高。铁碳电极反应在酸性条件 下进行才能 达 到较好的 效果 , 因此 在反应 之前需 将废水 pH 值调至 3- 4, 反应结束后 pH 值为 5. 7 左右 , 一般为 了除去 废水中 存在 的 Fe2+ 和 Fe3+ , 需要加碱 将出 水 pH 值 调 至弱 碱性 , 并 利用 形 成的 Fe( OH) 3 对水中 有机物进一步地吸附去除。因此 , 大 大 提高了废水处理的成本。此外 , 铁碳微电解反应器的填料 需 要及时补充反应消耗的铁 , 也进一步增加了劳动力成本。 3. 2 将来研究的主要方向 ( 下 转第 18 页 )
铁碳微 电解具有使 用范围广、 工 艺简单、 处理 效果 好等 特点 , 尤其对于高盐度 , 高 COD 以 及色度较高 的工业废 水的 处理较其他工艺具有更 加明显 的优势。难 生物降 解的 废水 经铁碳微电解 工艺 处理 后 B/ C 大 大提 高 , 有 利于 后续 生物 处理效果的提高。国内一般将该工艺用于废水的预处理 , 或 者与其他工艺联合以达到去除污染物的目的。 1 铁碳微电解的作用机理 铁碳微电解工艺的电解 材料一 般采用 铸铁屑 和活 性炭 或者焦炭 , 当材料浸没 在废水 中时 , 发生 内部 和外部 2 方面 的电解反应。一方面铸铁中含有微量的碳化铁 , 碳化 铁和纯 铁存在明显的氧化还原电势差 , 这样在铸铁屑内部就 形成了 许多细微的 原电池 , 纯 铁作为 原电池 的阳极 , 碳化 铁作 为原 电池的阴极 ; 此外 , 铸 铁屑和 其周围 的炭粉 又形成 了较 大的 原电池 , 因此利用微电解进行废水处理的过程实际上 是内部 和外部双重电解的过程 , 或者称之为存在微观和宏观 的原电 池反应 [1] 。 电极反应生成的产物 ( 如新生态的 H ) 具有很高的活性 , 气、 水反冲洗兼表面 扫洗技术 。其主要 特点 是 , 采 用粒 径相 对较粗的石 英砂均质滤 料及较厚 滤层的 截污、 纳污 能力 , 并 延长滤池工 作周期 ; 气 水反冲 洗加表 面扫洗 , 滤层 不膨 胀或 微膨胀 ; 其配水 系统 为长 柄滤 头配 水系 统 ; 运 行实 现 公用 PLC+ 各滤池人机界面 PLC 的自动控制模式。 在实际中也发 现 , 若滤 池进 水 V 型槽 横向 表面 扫 洗孔 的标高过低 , 表面扫洗 强度则 略低 , 导致横 向扫洗 效果 欠佳 等问题。相信随着我们对水资源利用问题 越来越重视 , V 型 滤池的普及和运用也会越来越广泛 , 希望广大同仁能 一起讨
+
能够跟废水中多种组分发生氧化还 原反应 , 许多难生物 降解 和有毒的物质都能够被有效地降解; 同时, 金属铁能够和废水 中金属活动顺序排在铁之后的 重金属离 子[ 2] 发 生置换反 应。 其次 , 经铁碳微电解处理后的废水中含有大量的 Fe2+ , 将废水 调至中性经曝气 之后则生 成絮凝性极 强的 Fe( OH) 3, 能 够有 效吸附废水中的悬浮物及重金 属离子如 Cr
! 26 !
工业安全与环保 Industrial Safety and Environmental Protection
2009 年第 35 卷第 1 期 January 2009
铁碳微电解法在废水处理中的研究进展及应用现状
姜兴华
( 1. 苏州科技学院环境科学与工程学院
1
Байду номын сангаас
刘勇健
2
江苏苏州 215011;
图1 1 调节池 ; 2 泵; 3
[ 7, 8] -
铁碳微电解法试验装置 转子流量计 ; 4 反应柱 ; 5 沉淀池
低了后续生物处理的有机负荷并提高了 生物处理的效率。 2. 4 在炸药废水处理中的应用 炸药废水中含有第 恩梯 ( TNT ) 、 黑索今 ( RDX) 等 剧毒 物 质 , 污染物量虽不多 , 但是会对 环境 造成严 重危 害。国内 外 尚未有成熟的工艺对此进行处理 , 普通的吸附、 焚 烧、 生物 降 解和水解法处 理效果 较差 , 很 难达 标排 放。张晓 慧 [ 12] 等 对 西北某军工厂炸药废水用铁碳微电解法 进行了处理实验。 采用的微电解反应 器柱高 82 cm, 内径 7 cm , 内 装有 一 定体积比的铁 屑和 焦炭 , 铸 铁屑 在使 用前 用 热碱 液浸 泡 除 油。实验结果显示 , 在 pH 值为 2- 3, 铁碳 比为 1∀1, 停留 时 间为 90 min 时 , 炸 药废水的 COD 和 NH3 - N 的 去除率分别为 86% 和 70% , 且 B/ C 提高到 0. 37, 经过 生物处理废 水中的 污 染物得到了进一步的去除。 2. 5 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。 李欣 , 石建军 , 夏 静芬 , 史敬 伟 [ 1316]
参考文献 [ 1] 戚盛豪 , 汪洪秀 , 王家华 . 城市 给水 . 第 2 版 . 北京 : 中国建筑 工 业出版社 , 2003. 626- 636. [ 2] 严煦世 , 范瑾初 . 给水工程 . 北京 : 中国建筑工业出版社 , 1999. [ 3] 崔玉川 , 员建 , 陈宏平 . 给水厂处理设施设 计计算 . 北京 : 化学 工 业出版社 , 2003. 作者简介 张海斌 , 男 , 1980 年生 , 学士学位 , 现从事工 业污 、 废水 处 ( 收稿日期 : 2008- 08- 04)
[4] 3+ [ 3]
, 其吸附 性能
远远高于一般的 Fe( OH) 3 絮凝剂 。铁碳微电解就是通过以 上各种作用达到去除水中污染物的目的。 2 铁碳微电解技术在废水处理中 的应用进展 2. 1 在印染废水处理中的应用 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 [ 5] 。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 。 梁耀开 [ 6] 等人采 用 如图 1 所 示的 装置 分 别对 色 度 300 倍 , COD 为 602 mg/ L, pH 为 9. 76 和色度 700 倍 , COD 为 1 223 论 , 对实际工程设计有所裨益。