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    微電解技術主要應用于哪些工業廢水處理中?

    文章出處:未知發表時間:2021-11-26 14:01:12


    圖片1 



      微電解作為一種低污染、低本錢的高級氧化技術遭到普遍研討和應用,其原理是廢水作為電解質,鐵和炭為電極來發作氧化復原反響的,從而降解廢水中的污染物。其最早的雛形來源于RobertW.Gillham在公開水處置中提出的零價鐵理論,在美國和北歐公開水微污染修復中被普遍研討并應用。我國于上世紀80年代引進該技術并將研討范疇從公開水修復擴展到工業廢水處研討中,特別是難直接生物降解有機廢水。

     

      1、微電解技術機理

     

      目前微電解去除廢水中污染物的理論主流觀念以為有原電池理論、氧化復原理論、吸附絮凝理論和微電場理論。

     

      1.1 原電池理論

     

      微電解過程中主要運用的鑄鐵(鐵碳合金)能在廢水中構成微電池(微觀電池),當體系中額外投加炭等宏觀陰極資料,則又構成宏觀電池。反響過程中呈現各種腐蝕現象,也構成了腐蝕電池。微電解電極反響陰極反響主要分為酸性(無氧)、酸性(有氧)和中性堿性這三種狀況,詳情見反響方程式1-1、1-2、1-3、1-4

     

    圖片2 

      在酸性(有氧)條件產生的電極電位差比酸性(無氧)條件產生的電極電位差高1.22V,曝氣能夠增加原電池氧化才能;陽極Fe不時生成的Fe2+離子防止了陽極鈍化,而且Fe2+離子具有一定氧化性,促進了電化學腐蝕,進步了處置效果。

     

      1.2 氧化復原理論

     

      由方程式1-1、1-3可知,酸性條件下產生Fe2+離子和原子H以及陽極Fe0能改動廢水中某些污染物的性質來進步廢水可生化性,例如硝基苯類和偶氮有機物被復原產生胺基。Fe0是生動金屬,能夠有效復原含Cu2+、Pb2+等屬廢水,Fe2+離子能降低含Cr2O72-廢水的毒性,Fe0還能夠復原硝酸鹽。

     

      1.3 氧化復原理論

     

      吸附絮凝理論能夠分為兩種狀況:電極運用的資料具有一定的吸附物質才能和反響過程消費一些具有吸附才能的化學物質。陽極運用的資料普通為鑄鐵屑,具有多孔構造和比擬大的比擬面積,其外表活性較強能吸附一些污染物質。當額外投加活性炭作為陰極資料時,活性炭也會吸附廢水中的污染物質。

     

      為陰極資料時,活性炭也會吸附廢水中的污染物質。陽極Fe在工作過程中產生Fe2+,Fe2+在曝氣條件下能夠生成Fe3+,將廢水溶液pH調至堿性能夠產生具有高效絮凝才能的Fe(OH)2、Fe(OH)3,反響方程式見2-1、2-2

     

    圖片3 

      廢水中的膠體因電荷異性相吸而沉淀,其他的懸浮物和不溶物質經過吸附絮凝產生沉淀。

     

      1.4 微電場理論

     

      因微電解中Fe(正極)C(負極)在工作過程中存在一定電位差,從而產生的電場。廢水中不溶性顆粒和極性物質在電場作用下富集在電極左近,構成大顆粒后沉淀,具有去除局部污染物的效果。

     

      2、影響要素

     

      關于微電解的影響要素的研討目前主要關注廢水pH值、反響時間、鐵屑品種及粒徑、鐵碳比、曝氣量等。

     

      2.1 pH

     

      由反響方程式1-11-4可知廢水初始反響pH關于微電解具有顯著的影響,酸性條件下產生的電極電位差比中性或堿性產生的高。固然酸性越強反響越快,但是生成的Fe2+過多會招致產生的污泥量增加,以及廢水溶液pH調整回中性時產生額外的堿耗費,普通大多中試實驗以及工業應用選擇pH3~7左右。

     

      李雄偉等應用微電解處置鉆井廢水時發現:pH<4時,隨溶液pH值升高COD的去除率逐漸升高。pH=1COD去除率最低,pH>4COD去除率變化幅度不大;顏兵等研討雙甘膦廢水降解研討中應用微電解技術,調查pH值對COD去除率影響,pH=3COD去除率高達72%,其他狀況下COD去除率都有所降低。

     

      2.2 反響時間

     

      反響時間是影響微電解效果的一個重要要素,不同的廢水具有不同的最佳反響時間,而且溶液初始pH值也影響反響時間。

     

      張金良在研討微電解處置某精密化工廢水,該廢廢水特性水質水量動搖大??刂茝U水pH=3、氣水比≈400的條件下,反響時間達4hCOD去除率達最高為53%,爾后延長時間COD去除率沒有提升。代秀蘭研討微電解技術處置含鉻電鍍廢水,實驗過程中發現Cr6+的去除率不受時間影響;而Ni2+的去除率受時間影響,從20min80minNi2+的去除率上升幅度比擬大,80min后上升幅度減緩,到120min時到達100%。

     

      2.3 鐵屑品種和粒徑

     

      鐵屑的品種決議了鐵屑中碳含量,鐵屑的粒徑影響鐵屑在反響過程中與廢水的接觸面積。鑄鐵屑比鐵刨花和鋼鐵屑處置效果好,但資料本錢高,而鐵刨花和鋼鐵屑易得且屬于廢物再應用。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越好,由于越細鐵屑的比外表積越大,反響效果越好,但粒徑太細不容易控制招致鐵屑隨水流出或直接在反響器內板結,普通選擇在60~80目之間。

     

      馬業英等在研討鐵屑、鑄鐵屑及磁性鑄鐵屑這三種鐵屑處置含鉻廢水,磁性鑄鐵屑效果最佳。陳程度研討鐵屑微電解技術處置船舶含油廢水時,鐵屑粒度()分為20~40、40~50、60~80、>90,柴油基廢水油份去除率分別為65.1%、73.1%、92.1%、93.2%,渣油基廢水油份去除率分別為57.2%、66.3%、90.1%、92.3%。從實驗數據來看粒度越大,油份去除率越高,但粒度在60~80>90油份去除率相差缺乏3%,思索處置效率,粒度在60~80目之間即能夠獲得良好的效果。

     

      2.4 鐵碳比

     

      參加的碳與鐵屑能夠構成宏觀電池,加快了鐵屑的腐蝕速率且能夠堅持填料層一定的空隙率。碳的選型關于微電解處置效果也具有一定影響,鐵碳比(體積比)由實驗肯定,普通為11~21。

     

      張榮全研討微電解技術處置霜脲氰廢水時調查了不同鐵碳比CODCN-的去除率,詳細鐵碳比為110、15、13、11、31、51、101,CODCN-的去除率都在鐵碳比為31時到達最高。孫瑩瑩等研討微電解技術處置聚氯乙烯(PVC)離心母液,調查鐵碳比對COD和聚乙烯醇(PVA)去除率的影響,詳細鐵碳比為13、12、11.5、11、1.51、21、31,鐵碳比=31COD去除率最高,鐵碳比=13、11.5、21PVA去除率最高。

     

      2.5 曝氣量

     

      由化學反響方程式1-2、1-4可知有O2參與,微電解電位差很大,關于處置效果有很大影響。曝氣能夠增加鐵屑與彈力的接觸水平,防止呈現板結現象。

     

      于璐璐等研討微電解處置含氰廢水時,調查了曝氣對COD的去除效果和Fe2+溶出量。曝氣量從0300L/h,當曝氣量=150L/hFe2+溶出濃度為最高到達3g/L,此時COD的去除率最高為61.6%。爾后曝氣量增加,效果變差,曝氣產生的氣泡阻止了填料與污染物質的接觸反響。楊玉峰應用微電解技術處置制藥廢水,控制其他實驗參數比照曝氣與不曝氣去除COD的效果,曝氣狀況下COD去除率比不曝氣狀況下COD去除率高13.6%,實驗闡明曝氣對微電解具有一定影響。

     

      3、技術優缺陷

     

      微電解研討和應用至今表現出一些高級氧化技術無法比較的優點,例如:資料易取得且契合廢物再應用、設備造價本錢低、應用普遍且操作簡單等;但也表現出一些需求改良的現象,例如:長時間運轉容易呈現板結現象、物化污泥量大等。

     

      4、工業應用

     

      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作為主體處置單元,控制進水pH=3~4,鑄鐵屑、活性炭、鵝卵石比例為321。調試運轉穩定后Cr6+、Ni2+、CODPO43-(P)的均勻去除率分別為99.5%、95.8%、44.6%99.2%。孫萍等應用鐵炭微電解處置電鍍混合廢水,控制進水pH=2~3、曝氣量0.25~0.35m3/min、鑄鐵與炭質量比為1:1和反響時間為25~30min,出水Cr6+、總銅、總鎳和總氰去除率分別為85%、98.8%、99.6%99.7%。

     

      4.2 印染廢水

     

      董歲明等采用微電解處置染料廢水,同時討論了靜態和動態兩種形式的廢水pH、鐵碳投加量、反響時間對處置效果的影響,靜態形式中研討發現pH=4,鐵碳質量濃度為450g/L,反響時間90min,COD和色度去除率分別為77%79%;動態形式研討發現,反響時間100min,鐵碳質量濃度為700g/L,COD和色度去除率分別為89%98.7%。Han等自制一種新型的內循環微電解反響器,他們經過比照傳統固定床微電解反響器與自制的內循環微電解反響器對染料廢水的處置效果,發現自制的內循環微電解反響器的COD和色度的去除率分別比傳統的高50%58.5%。

     

      4.3 化工廢水

     

      楊家村應用鐵碳微電解與生化聯用技術處置高濃度醫藥廢水,采用上流反沖型式及強迫機械攪拌來防止鐵碳填料板結和失活。經過微電解處置廢水pH1.5提升到4.5,且廢水B/C得到進步,降低了后續生化負荷,完成出水達標。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停止預處置實驗,研討結果標明,反響初始廢水pH=4、鐵碳質量比45、鐵碳填料質量濃度為400g/L、曝氣量為3L/min、反響時間為180min時,微電解工藝的COD去除率達47.5%,廢水的可生化性由0.23進步至0.38,降低了后續水解酸化和MBR的負荷。

     

      5、瞻望

     

      微電解技術作為一種高效、低本錢的技術在工業廢水處置中得到普遍應用,微電解在與生化技術聯用過程主要是提升廢水的可生化。反觀微電解在工業應用中暴露的問題,應該處理鐵碳填料板結和失活的問題,以及反響的pH值和產生得物化污泥。

     


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