幾種微電解技術介紹.doc

幾種微電解技術介紹一、 微電解作用原理 微電解法，又稱內(nèi)電解法、鐵還原法、鐵炭法、零價鐵法等。該方法處理廢水的原理是：利用鐵屑中的鐵和碳組分構成微小原電池的正極和負極，以充入的廢水為電解質(zhì)溶液，發(fā)生氧化-還原反應，形成原電池。新生態(tài)的電極產(chǎn)物活性極高，能與廢水中的有機污染物發(fā)生氧化還原反應，使其結(jié)構、形態(tài)發(fā)生變化，完成難處理到易處理、由有色到無色的轉(zhuǎn)變。還原作用鐵屑內(nèi)電解法處理廢水過程中，發(fā)生如下反應：陽極（Fe）:Fe-2eFe2+ E0(Fe2+/Fe)=-0.44V陰極（C）：在酸性條件下： 2H+2eH2 E0（H+/H2）=0.0V在堿性或中性條件下： O2+2H2O+4e4OH- E0（O2/OH-）=+0.4V電極反應生成的產(chǎn)物具有很高的化學還原活性。在偏酸性廢水中，電極反應產(chǎn)生的新生態(tài)H能與廢水中的有機物和無機物組分發(fā)生氧化還原反應，能使廢水中的發(fā)色基團破壞甚至使高分子斷鏈，從而達到脫色的目的。同時，鐵是活潑金屬，在酸性條件下可把某些硝基化合物還原成可生物降解的胺基合物，提高BOD5/COD比值，即增強可生化性。反應式如下： RNO2+2Fe+4H+ RNH2+2H2O+2Fe2+ 電解生成的鐵離子、亞鐵離子經(jīng)水解、聚合而形成的氫氧化鐵、氫氧化亞鐵聚合體，以膠體形式存在，具有沉淀、絮凝和吸附作用，與污染物一起絮凝產(chǎn)生沉淀，可以去除廢水中的有機物。同時在原電池周圍的電場作用下，廢水中帶電膠粒和雜質(zhì)通過靜電引力和表面能的作用附集、凝聚，也可以使廢水得到凈化。總之，鐵炭內(nèi)電解法處理廢水是絮凝、吸附、架橋、卷掃、電沉積、電化學還原等綜合效應的結(jié)果。 慶化公司綜合污水處理項目擬采用微電解技術對硫酸濃縮過程中產(chǎn)生的含硝基化合物廢水進行預處理，提高廢水的可生化性，再利用生化技術、活性炭吸附技術達標排放。 經(jīng)過前一階段的調(diào)研，我們對幾家單位的微電解技術做如下介紹：二、工藝介紹（一） 遼寧省環(huán)境科學院微電解技術 1.小試 去年下半年，省環(huán)科院技術人員采集我廠硫酸濃縮減壓水進行實驗室實驗。采用了焦炭粉吸附、鐵銅微電解，特種樹脂吸附等方法對我廠減壓水進行處理。結(jié)果如下：硝基苯類（mg/L）備注原水157.12焦碳粉吸附 83.311g：10ml焦碳粉吸附 133.611g：20ml鐵銅微電解 25.36停留2 h特種樹脂吸附.25.361g：100ml根據(jù)以上檢測結(jié)果分析，這些處理方法之中只有微電解去除硝基在工業(yè)化應用是可行的。在微電解柱中硝基廢水所含硝基被還原為胺基，出水經(jīng)過生化處理最終達標。根據(jù)第一批廢水處理數(shù)據(jù)分析，對后續(xù)減壓水重點采用微電解方法處理，主要單純鑄鐵末和鐵銅末混合柱的比較。數(shù)據(jù)如下：（以下數(shù)據(jù)采用色譜法檢測）一硝基類（mg/L）二硝基類（mg/L）三硝基類（mg/L）硝基苯類（mg/L）原水0.27226.899.1436.302鑄鐵屑柱0.3471.732.077鐵銅混合柱0.0041.8791.433.309根據(jù)以上數(shù)據(jù)認為單獨鑄鐵末裝柱處理效果與銅鐵混合柱比較基本一樣。為了今后中放簡化條件，決定采用單獨鑄鐵末內(nèi)電解柱處理硝基物。在后來的試驗中重點是考察微電解柱處理硝基的處理效果及穩(wěn)定性，在該條件下連續(xù)多次進水，數(shù)據(jù)如下：序號進水硝基苯類（mg/L）出水硝基苯類（mg/L）進水量（ml）停留時間（h）1193.437.2100022193.425.910002化學方法檢測硝基的去除率都在80%以上。根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析認為我們的微電解柱處理這股硝基廢水的效果是比較穩(wěn)定的。2.中試為配合慶化公司硝基廢水處理工程的設計，環(huán)科院設計處理能力30噸/天的設備進行項目中試。中試從2006年3月23日開始至6月15日結(jié)束。采用預處理后續(xù)生化處理的工藝，重點考察了碳鋼微電解以及普通活性污泥法處理硝基苯類污染物的工藝參數(shù)。為工程設計提供依據(jù)。具體工藝如下;（1）預處理設備運行情況預處理系統(tǒng)由四級微電解反應器及沉降系統(tǒng)組成，微電解填料為碳鋼屑及少量銅屑。每級反應器容積0.6m3，填料約占總?cè)莘e20%，有效容積約為0.5 m3。試驗數(shù)據(jù)表明四級微電解后硝基類污染物基本全部轉(zhuǎn)化。建議工程設計中微電解停留時間為1h。微電解反應器采用壓縮空氣反吹，2次/周。試驗至今80天左右未出現(xiàn)堵塞及板結(jié)現(xiàn)象，運行穩(wěn)定。微電解產(chǎn)生的鐵離子，通過蠕動泵滴加20%NaOH溶液去除，pH控制在7-8之間，由于原水水質(zhì)變化較大，滴加量需隨時調(diào)節(jié)。為增加絮體沉降效果，加PAM助凝，廢水中PAM濃度控制在10ppm左右。試驗表明，F(xiàn)e(OH)2沉降效果受pH影響較大，pH越高沉降效果越好，但應盡量控制在8以下，以免影響后續(xù)生化處理。（2）微電解工藝處理慶化硝基廢水的優(yōu)勢A. 微電解處理硝基廢水工藝成熟，可有效提高廢水可生化性。B. 微電解可穩(wěn)定的提高廢水pH，減少藥劑投加量，避免過多的無機鹽進入系統(tǒng)，影響生化處理效果。C. 微電解出水pH出水穩(wěn)定，可避免水質(zhì)波動對生化系統(tǒng)的沖擊。減少運行事故。D. 慶化硝基廢水呈酸性，適合用微電解法處理，避免了酸堿藥劑的投加?？芍苯舆M行預處理。（3）試驗結(jié)果及分析預處理系統(tǒng)由四級微電解反應器及沉降系統(tǒng)組成，微電解填料為碳鋼屑。每級反應器容積0.6m3，填料約占總?cè)莘e20%，有效容積約為0.5 m3。試驗數(shù)據(jù)表明四級微電解后硝基類污染物基本全部轉(zhuǎn)化。日期硝基苯類濃度（mg/L）原水1#微電解2#微電解3#微電解4#微電解3月30日44.234.4420.96003月31日51.0445.50004月1日49.7430.226.14004月2日52.0204.84004月4日00004月5日00004月6日00004月7日99.8218.50004月8日78.0400004月9日100.818.84000合計67.9514.753.1900（上表數(shù)據(jù)廢水處理量在800L/h以上測得）由上表可知，1#微電解硝基苯類污染物轉(zhuǎn)化率78.3%，2#微電解硝基苯類污染物轉(zhuǎn)化率95.3%，有效停留時間約1h。3#、4#微電解出水硝基苯類污染物全部轉(zhuǎn)化。微電解反應器采用壓縮空氣反吹，1次/2周。試驗90天左右未出現(xiàn)堵塞及板結(jié)現(xiàn)象，運行穩(wěn)定。運行過程中由于原水水質(zhì)變化過大，特別是pH變化較大，pH在3左右時處理情況良好。當pH過低時微電解反應罐中水質(zhì)混濁，有淡黃色雜質(zhì)生成，并伴有刺激性氣味，但對硝基苯類污染物處理效果無影響。pH大于4時微電解處理效果較差，無法完全轉(zhuǎn)化硝基苯類污染物。（4）堵塞與板結(jié)的預防A. 填料的選擇微電解裝置的堵塞、板結(jié)都發(fā)生在填料層，選擇正確的填料是預防堵塞、板結(jié)的關鍵。本次中試微電解填料采用單純的碳鋼屑，為慶化機加分廠的加工廢料。試驗過程中運行效果良好。在以往的試驗中采用過鑄鐵屑和鐵銅以及鐵碳等形式的填料，運行中都存在一定的問題。鑄鐵屑消耗過快，體積縮小較快，極易堵塞板結(jié)。以鐵銅作為填料，銅絲可起到骨架作用，不宜堵塞，但投資較大。在填料中加入碳塊，運行過程中隨著鐵的消耗和反吹攪拌，容易漂浮。綜上所述試驗選擇了碳鋼屑，它呈螺旋長條狀，消耗較慢，空隙較大，與水接觸均勻不易短流或結(jié)塊，表面鈍化物也易被帶走，自然更新力強，不宜堵塞板結(jié)。在本次試驗中處理效果良好，運行穩(wěn)定，無堵塞板結(jié)發(fā)生。根據(jù)試驗室試驗檢測碳鋼屑的對密度為0.86kg/L，填充體積百分比為14.5%。一級微電解每日消耗碳鋼屑17kg，二級日消耗碳鋼屑3.4kg。以每噸碳鋼屑1700元計，微電解處理成本約1.15元/噸。 （二）、營口環(huán)境工程開發(fā)公司（三）、烏克水處理環(huán)?？萍加邢薰炯夹g烏克水處理環(huán)?？萍加邢薰竞诵募夹g是FCJX型氧化塔，F(xiàn)CJX型氧化塔是一種高效填料氧化塔，原廢水經(jīng)該設備處理后，廢水的可生化性顯著提高，保證后續(xù)生化系統(tǒng)高效、高負荷運行，保證高質(zhì)量出水。該設備是根據(jù)電化學、電磁場和雙極性顆粒床電極理論及催化氧化機理而開發(fā)出來的低耗、高效氧化塔。塔內(nèi)置的雙極性電極粒料富含高氧化活性催化劑。當廢水進入氧化塔內(nèi)后即發(fā)生快速氧化還原反應，產(chǎn)生電子誘導效應、共軛效應，同時發(fā)生空間位阻、環(huán)張力及氫鍵效應。電極反應產(chǎn)生具有高化學活性的氫和氧及中間體如羥基自由基（ OH ）， 使有機物分子結(jié)構中的發(fā)色基團和助色基團結(jié)構被破壞，將不飽和鍵斷開，從而失去發(fā)色能力。可將廢水中苯環(huán)系列有機物分子結(jié)構破壞，使之毒性顯著降低，可生化性顯著提高，從而保證整個系統(tǒng)的高效運行。該技術與其他技術相比，具有處理效率較高，運行成本比較低廉，操作簡單，管理方便，且使用壽命較長等優(yōu)點。 適用于芳香族含氮有機物如硝基苯、苯胺、硝基氯苯、偶氮化合物等。塔內(nèi)填料屬耗材，每三年需再生和補充一次。 以上資料為廠方提供，由于沒有在廠內(nèi)實驗，具體情況不詳。（四）我廠生化水微電解技術 生化水生產(chǎn)線是2002年建成的處理一硝基甲苯廢水的生產(chǎn)線。其預處理采用微電解技術，內(nèi)部裝填鑄鐵填料。02年9月投入使用，硝基轉(zhuǎn)化率100%，到02年11月份發(fā)現(xiàn)堵塞，運行3個月左右。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)鑄鐵屑消耗較快，一些細小顆粒積存在預處理反應器的下部造成堵塞，另一方面由于填料層過高，水流在上半部形成管涌，沒有與填料充分接觸，造成處理效果下降、填料板結(jié)。雖然經(jīng)過幾次清掏，但上述問題依然存在。而且繁重的體力勞動和窄小的操作空間早已使職工不堪重負，隨放棄該設備。從中我們也得到一些教訓：微電解裝置不能用超過2米高的設備；用敞口的設備不用封閉的設備，如池子比罐好，易操作；不用鑄鐵填料，使用壽命短，易堵；可采用滾筒裝置克服板結(jié)和堵塞；使用設備必須在填料選擇上克服堵塞和板結(jié)。三、工藝比較1. 從原理上說，鐵銅和鐵屑都能起到硝基轉(zhuǎn)換胺基的作用，有資料介紹銅的作用范圍比鐵寬，但必須分布均