铁碳微电解法在废水处理中的研究应用进展 4页

西南给排水V0】．31No．62009铁碳微电解法在废水处理中的研究应用进展邱珉徐晓军摘要介绍了铁碳微电解法处理废水的发展历程和反应机理。概述了铁碳微电解法在有机废水、重金属废水和其它废水处理以及工艺的优化研究进展与应用现状，并总结了it．T-艺的运行条件和存在的问题。关键词铁碳微电解法有机废水重金属废水砷氟废水O前育阳极(Fe)：Fe一2e-+l在难降解工业废水的处理技术中．微电解技术阴极(C)：2H~+2e--~2【HI叶H2正日益受到重视．并已在工程实际中得到广泛应当有O：时，还会发生如下反应：用。微电解法是利用金属腐蚀原理，形成原电池对OzH++4e—H2o废水进行处理的良好工艺。该法使用废铁屑为原02+2H20+4e-*40H一料，也不需消耗电力资源．具有“以废治废”的意2fIe2++OHL+2H20+义。微电解法工艺技术白诞生开始，即在美、苏、电极反应生成的产物具有很高的活性．能够跟日等国家引起广泛重视。已有很多的专利。并取得废水中多种组分发生氧化还原反应．包括许多难生了一些实用性的成果。微电解工艺自20世纪60年物降解和有毒的物质都能够被有效的降解；同时，代已经有人开始研究．因铁屑结块和处理效果欠佳金属铁能够和废水中金属活动顺序排在铁之后的重使该工艺工业化存在困难．因而在实际中的应用还金属离子【3】发生置换反应：将废水调至中性经曝存在很大的限制(Young等。l964)。20世纪70年气之后废水中大量的Fe2+生成絮凝性极强的Fe代。前苏联的科学工作者把铁屑用于印染废水的处(OH)3，其吸附性能远远高于一般的Fe(or1),絮凝理。从此微电解法开始应用到废水治理中。而我国剂嗍；另外。在电池反应的产物中。FC~和Fe地能从20世纪8o年代开始这一领域的研究。也已有不和一些无机物发生反应生成沉淀物而去除这些无机少文献报导。特别是近几年来在印染废水、电镀废物。铁碳微电解通过以上各种作用达到去除水中污水、石油化工废水及含砷含氰废水的治理方面发展染物质的目的。较快而且相继有很多研究成果报道。随着研究的深2铁碳微电解法在废水处理中的研究与应用入。铁碳微电解法处理废水的工艺也日趋成熟。D2．1有机废水处理1铁碳微电解的作用机理铁碳微电解技术作为一种新的废水处理手段最铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁屑和初应用于印染废水的处理．并取得良好的效果。另活性炭或者焦炭。当材料浸没在废水中时。发生内外在对造纸废水、制药废水、焦化废水、高盐度有部和外部两方面的电解反应。一方面铸铁中含有微机废水和农药废水等众多富含有机物的废水处理中量的碳化铁．碳化铁和纯铁存在明显的氧化还原电也有大量研究与应用O在有机废水的处理当中．微势差。这样在铸铁屑内部就形成了许多细微的原电电解法不但可以去除其中有机物、还可以去除COD池；此外。铸铁屑和其周围的炭粉又形成了较大的及提高生化比，为进一步处理创造条件。铁碳微电原电池。其基本电极反应如下：解法主要是通过新生态的Fe2+还原有机物中的氧化·2l·nS0UT}研ESTWA1]巳R&WASTEWATER西南给排水V01．3lNo．62I)cl9性基团、吸附、絮凝、络合和电沉积等作用去除有质量浓度小于100mg／L．Zn2+质量浓度小于100mg／L机物。综合性的重金属废水。美国专利有报道铁碳床处理对铁碳微电解处理印染废水梁耀开等人都有过含Zn2．9mg／L、Pb1．5mg／L废液，而在温度35—45℃研究[4-61。处理后。废水脱色率可达90％以上，时，Zn去除率达99．9，Pb达99．3。铁碳微电解法COD的去除率也能够达到60～70％．而且废水的B，处理电镀废水已有许多报道。该法处理电镀废水，C比也有提高。任拥政等【7】利用铁碳微电解反应不仅可以去除重金属离子和悬浮物．而且还可以将柱对造纸废水进行脱色与去除COD的研究．最终废水中剧毒的CN一还原成无毒的N。该法在处理印色度与COD的去除率分别达到94．2％与68．9％。铁刷电路板废水中也有研究和应用．处理效果良好．屑内电解处理含酚废水也有较好处理效果．其中酚处理后出水中铜和镍离子含量均小于0．2mg／L浓度去除率可达99．8％；COD去除率为87．5％。2-3砷、氟废水的处理李欣等[8-113对含有硝基苯、氯硝柳胺。草甘磷和抗铁屑通过腐蚀电池反应产生的Fe2+可以在碱性生素的制药废水利用铁碳微电解法进行处理．研究条件下絮凝共沉淀去除废水中的砷和氟。彭根槐等结果表明．铁碳微电解法对各种成分的制药废水通过铁屑电池反应产生Fe2+，再用电石渣调pHCOD、色度都具有较好的去除效果。同时B，C有所值及沉降30min等条件，砷、氟的去除率分别达提高。铁碳微电解对石油工业废水中的油类也有较到93％和99％。出水达到排放标准．取得了很好的好的去除的目的，且对石油工业废水中苯、甲苯、效果。乙苯、挥发性芳香族碳氢化合物等去除均在99％以2．4铁碳微电解工艺的优化研究上。雍文彬旧等人对广东省罗定农药厂的农药废目前微电解技术大都采用固定式的铁碳床工水用微电解法处理进行了试验研究．该法对农药艺．而固定式的铁碳床工艺最大的问题就是铁碳床(三唑磷、田安、沙虫双和单杀虫)生产废水中的板结．不少人尝试对铁碳微电解法实际应用中存COD色度、氨氮、有机磷和总磷的去除率分别可达在的问题进行工艺优化．其中最主要的是用动态铁76．2％、8O％、69I’％、55．7％、82．7％、62．8％。贾碳床代替固定床以及与其它工艺结合。瑾【3j等人就微电解法处理高盐度有机废水．COD目前研究得较多的动态铁碳微电解装置主要有去除率为57．6％，盐去除率为47．O％，处理后废水搅拌式铁碳床、滚筒式铁碳床以及铁碳流化床等。的可生化性有明显的改善．BOD／COD可达O．65。张穗生【lq等对动态混合微电解工艺进行了研究．此外。还有学者[31对垃圾渗滤液、炸药废水、制将微电解反应器设计为机械搅动式．这样既可破坏罐废水等厢铁碳微电解法进行了处理。并对结果进铁屑表面的惰性层，又可避免纤维堵塞；此外，强行研究和探讨烈的搅动加快了反应的速度。可以产生更多的Fe。剐高浓度、高色度的有机废水，较倾向于将微部分废水通过微电解反应后，与原废水直接混合。电躬法与其他方法结合起来处理．如铁碳一生物法、能得到很好的处理效果。该工艺对以活性染料为主铁一混凝工艺、铁屑过滤一SBR工艺等。的印染废水的脱色效果及COD非常好。比同定床2．2重金属废水处理的去除效果高3O％左右。闫金霞等利用动态铁踅金属离子可通过微电解中的氧化还原反应以屑粉煤灰内电解法处理染料废水．混合染料废水进及絮凝、吸附、混凝作用和铁氧体络合沉淀作阍去行处理后，色度和CODQ去除率分别为95％与除．这项技术在电镀废水和印刷电路板废水处理中70％处理效果良好。叶亚平【，8j等用水平转筒式已得到推广应用，王书文㈣等人对微电解法处理动态强化微电解装置处理模拟染料废水经动态强化含铬、镍重金属废水进行了研究。研究表明。微电微电解装置处理。其色度下降95％98％，COD降解法在适宜的pH范围和适当反应时间条件下，可低80％～85％。以综合处理多种重金属离子，出水可以直接达标排针对铁屑板结问题．有人采用改良铁碳填料的放该研究还表明。微电解法适用于处理Cu：+质量方法进行了优化、如采用铁屑高频结孔技术有效地浓度小予30mg／L，Ni2+质量浓度小于30mg／L，Cf6+防止了铁屑结块现象的出现．这种技术在一定的温·22·n西南给排水V01．3lNo．620o9度下把铁屑烧结成类似活性炭的具有较大比表面积理效果。采用流化床装置能较好地解决板结问题。的多孔结构的物质．其中具有许多通道可使废水以但高的投资费用、运行费用及操作管理要求使此种较低的水头阻力通过。保证装置长时间的稳定处理装置的应用受到一定限制。且固定床一旦被打破，效果．目前这种技术有待于继续研究和发展。铁一碳两种颗粒物接触减弱。铁氧化失去的电子难上海申耀环保实业公司城市污染控制国家工程以流向碳，致使H离子在铁颗粒得到电子，产生的研究中心开发出“催化还原内电解工艺”。并申请H：包着铁颗粒，使其难于继续氧化溶解。专利该工艺在传统的铁碳内电解中加入无机催化(2)运用铁碳微电解技术进行废水处理长时间剂铜。扩大原电池的两极电位差，使更多的有机物运行后污染物在铁电极上沉积，形成一层钝化膜，得到还原。该工艺已在上海桃浦工业区污水处理厂阻碍了铁电极与碳形成稳定的原电池．从而降低了得到应用。{191废水的处理效果。翻陈芳艳等利用铁碳微电解和Fenton试剂联(3)铁碳电极反应需要在酸性条件下进行反应合氧化法对焦化废水进行预处理的试验研究．才能达到较好的效果．因此在反应之前需要将废水COD、NH，一N和CN一的去除率分别达到了61．2％、pH值调至3-4，反应后为了除去废水中存在的Fe2+74％、56．2％和74．3％．B／C比由0．189提高到和Fe3+需要加碱将出水pH值调至弱碱性。并利用0．387．大大降低了后续生物处理的有机负荷并提高形成的FOI玉)，对水中的有机物进一步的吸附去除。了生物处理的效率。罗立新例等对动态铁屑床曝因此，pH调节也较繁琐，且加入的酸和碱大大的气絮凝处理无机废水以及铁屑床一臭氧联合处理有提高了废水处理的成本。而加碱中和时产生的废渣机废水进行了研究。均取得了一定的成果。的最终归属也成了问题。3工艺影响因素及设计参数(4)铁碳微电解反应器的填料需要及时补充反影响铁碳微电解工艺处理废水效果的因素较应消耗的铁．也进一步增加了劳动力成本。多，如pH值、停留时间、铁屑粒径、铁碳比及活5结论化时间等。这些因素的变化都会影响工艺的效果．铁碳微电解法对有机废水、重金属废水等具有有些可能还会影响到反应的机理。在不同种类的处良好的处理效果，并已成功地应用于印染废水、造理中。所选取的参数亦不一样。在实际工艺应用纸废水及电镀废水等多个行业废水的处理工程。在中．铁碳微电解一般较为适宜的设计参数范围如实际应用中．铁碳微电解法体现出了其较大的优下：pH值一般控制在为偏酸性条件下，当然这也势，前景较好，但同时也存在板结、pH调节等问应根据实际废水性质而改变．建议设计pH值范围题。这些问题都限制了该工艺的进一步发展。这需为3-6．5；停留时间一般从30min到数小时不定；要我们环境工作者做进一步的研究．为铁碳微电解碳的种类按经济因素考虑应选焦炭为最佳：碳的粒技术处理大规模的工业废水创造更为有利的条件。度越小。使单位时间处理的水量太小。且易产生堵参考文献塞、结块等不利影响，故一般的粒度以6o一80目为1~t-l-闻．微电解法在废水处理中的研究厦应用IJ】．工业安全与环佳；铁碳比的具体设计参数为Fe／C(体积比)=1—保，2004，30(4)：8-10．2周培四．傅太放．微电解工艺研宛进展[f1．环境污染治理技术与1．5；铁碳床的活化时问以20rain为宜。设环境污袭治理技术与设备。2001。2(4)：l8．-24．4微电解技术存在的问题3汤责兰．蓝伟光。张焯等．焦炭和废铁屑强电解预处理垃圾渗滤铁碳微电解技术具有适用范围广、处理效果液的研究叨．环境污采治理技术与设备，2OO67fn)：121—123．好、对污染物没有选择性、使用寿命长、成本低廉4粱耀开，王汉遭。泰文淑．铁破擞电解法处理印橐度水的试验研及操作维护方便等优点。但是由于存在如下的问究【J】．广末轻工职业技术学院学报，2003，2(3)：19-21．5罗旌生。’r抗蔓．左晶莹等．铰碳微电解法处理染料生产废水题。限制了该技术的进一步的推广：嘲．水处理技术。2005，31(11)：67-7(~．(1)铁碳微电解处理装置经一段时间的运行6李川，夏洁．王玉峥．微电解处理时泉丰}鹿水脱色的影响fj1。南后，尤其是微电解塔较高时。底部的铁屑压实作用京林业大学学报(自然科学版)，2004，28r1)：87—88．过大。铁屑易结块，出现沟流等现象，大大降低处7任拥坟。章北平。张晓昱等．铁碳徽电解对造纸黑液的脱色处理·23·n西南给排水V01．3lNo．620o9凝攀瓣喾毅余步存梅凯陆曦夏凡摘要间苯二腈是制取农药百茵清和防腐荆的原料．也用于聚氨酯树脂争环氧树脂的固化荆本实验研究以江苏新河农用化工有限公司经预处理后的间苯二甲腈(raN)工艺废水为处理对象。采用两级A，~IBBR+BAF法进行研究，并对工艺流程和工艺参数进行优化。试验结果验证了该．T-艺处理含腈废水是有效、可靠的。ABBR~AF在两级硝化液回流比200％，pH=7．0，HRT=3d的情况下。出水CODo平均去除率为98．2％，氨氮平均去除率94．2％，总氮平均去除率为87％。关键词含腈废水COD氡氲0前言降解性尚好；③苯腈等有机腈类等均为含氮有机间苯二腈是制取农药百菌清和防腐剂的原料，也物，废水的总氮含量很高；④废水中CN-I~度较高，用于聚氨酯树脂和环氧树脂的固化剂。国内．人们对必须进行适当预处理后方可进人生化系统。综上，间苯二腈关注主要还是集中在其制备方法的改良上在确定工艺流程时必须考虑这些特点．才能在保证。在国外，对苯腈类物质的生物降解的关注也主要集中出水达标的同时降低投资和运行费。在特殊菌种的分离、纯化以及土地生物处理等方面玛。I废水水质及水量问苯二甲腈(IPN)工艺废水具有以下特点：江苏新河农用化工有限公司主要产品为问苯二(~COD帆TN、氰根离子浓度均较高；②废水中的甲腈和百菌清。其废水由两股废水组成。一是现有有机物主要贡献来自于苯腈类等。有机腈类、酰胺生产线废水，二是新建生产线废水。类、间二甲苯等。BODJCOD=0．3-0．375，但是生物I．1现有生产线废水水质硼．水处理技术，2005．32(4)．-58—7O．16张穗生．陈刚．混合微电解技术用于印囊废水处理叨．中田给8奉欣．职佩对．铁炭Fenton／SBR海处理硝基幕制药废水m．中离水排水，2002，18(5)：77-79．给水排拳，2006，22(91：12～15，17闫金霞，刘玉忠。马海刚．永强．动态铁屑粉煤友内电解法处9石建军．擎治圆严家平．强化微电解法预处理氯硝柳胺生产废理染料蕨水的研究【J】．工业安全与环保．2007。8(32)：6-8．水的研究fJ】：安徽建筑工业学院学报f自然科学版)，2006。1418叶亚平，唐牧，王丽华．郜云友．动态强化微电解蓑王处理染料(3)：78-80．废水lJ】。中国给水排水．2004．20(6】：50-．52．1O夏静芬．程更鼍'．缦炭微电解法处理草甘磷农药废水的研究19李琦．工业废水预处理新工艺一催化还原内电解珐【J】．化工环lJ1．浙江万里学院学报，2007，20【5)：18-21．保．2003，23【3)：5-8．11史敬伟．杨晓东．铁发徽电解法预处理削药废水的研究．辽2O陈芳艳。钟宇。何军等．铁屑，焦炭／H202法预处理焦化度水的试宁化一，2006。35r4)：211-213．验研究Ⅲ环境科学与技术．2007，30(8)：90-92。12雍文彬，孙彦富：陈震华，张红．刘鹃，何灿林．铁屑徽电解法21罗立新．覃志徉，李中宝．李少雄。陈嘲．动态铁屑床废水装王处理农药度水的研党[JI．环境污染治理技术与设备．2002，3(12)．【z】．研究首届(2001年)上海二氧化氧及水处理技术目际研讨i3黄瑾，胡期．李薮铁碳教电解法处理高盎度有机虚水．化会．上海．2OO1．5．工环保．2oo7．27(3)：250-252．14王书文．代秀兰．微电解处理合铝、镰熏金属废水研究m．沈△作者通讯处：65O093昆明市学府路253号昆明理工大学环境科学阳史学学报．2005．18f，2)：40--43．与工程学院15彭撂槐．是上逸．电石渣_一铁屑法去除硫酸度水中的氟争砷电话：13987622407iJ】．化,x．Xg保．1995。15(5)：280-284。288．·24·