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铁炭微电解与氧化催化结合 开创新工业废水处理

http://www.sh-ruiyong.com 2010年8月3日 来源:中华工控网

  【铁炭微电解工艺与氧化技术的试验与应用已有很长的历史,一般铁炭微电解工艺应用在工业废水处理中,氧化技术则是给水预处理和水体消毒。铁炭微电解工艺与氧化技术的联合应用,目前在国内的研究还很有限,该工艺流程的开发利用有利于节省系统的运行费用。】

  铁炭微电解工艺是利用电化学作用、氧化还原作用和絮凝作用,该工艺无论是在试验研究还是实际应用方面都已有几十年的经历,而且在去除COD、色度等方面都取得了令人非常满意的处理效果,COD的去除率在45%~70%,色度的去除率高达65%~90%。由于其具有工艺简单、操作方便、处理效果好等优点,目前在电镀废水、石油化工废水及制药废水处理过程中被广泛研究及应用,特别是石油化工废水和电镀废水方面的应用尤为广泛,铁炭微电解技术在制革及印染废水中的研究也被广泛关注。由于铁炭工艺中的填料来源广泛且价格低廉,应用范围也在不断扩大。早年间由于铁炭床的板结作用随着运行时间的推移会有所加重,有时这种状况的出现又是不可挽回的,以致浪费了大量的铁炭填料,但目前国内开发研制的铁炭流化床反应器很好的解决了这一问题。

  臭氧氧化技术目前多作为深度处理(三级处理)技术应用及作为消毒处理工艺应用,没有广泛应用的原因是臭氧发生器的耗能较大,而且公斤级别的臭氧发生器,特别是我国生产企业自行研制生产的该种设备,运行效果还不是非常稳定;完全的进口设备又价格不菲,直接影响到了氧化催化技术工业化的推广。伴随着企业技术的创新和研发,目前臭氧发生器制造技术取得了很大的进步,较为突出的就是公斤级的臭氧发生器,在运行稳定性和效率上都有了很大的提高。

  铁炭微电解工艺与臭氧氧化催化技术的联合应用,开启了工业废水的新天地,特别是对于废水处理工程受到用地及投资限制的工矿企业更为适用。对于那些较难处理的工业废水,特别是对于废水呈现酸性,水体颜色又较重,较难生化处理的工业废水,不仅工艺流程简单,占地面积少,而且运行过程中不需投加各类药剂,只是投加了价格低廉、来源广泛的工业酸及石灰作为调节剂及沉降剂,大大降低了系统运行的成本,很好地解决了工业副产物及废水处理所带来的窘境。

  铁炭微电解与臭氧氧化催化技术的应用流程如下:

  原水—预处理—铁炭反应池—沉淀池—氧化催化池—出水可回用。实验室所用水样为牛仔漂洗废水,水样来源为“温州某厂”,水质情况:COD=2079,pH=5~6,生化性可忽略(根据厂家的介绍确定的),废水经过多家试验机构测定,基本上不考虑生化处理的方式。试验小试共进行了十组测定,取500ml原水,原水pH=5~6,首先投加10%的H2SO4调整pH =3~4,铁炭按照Fe:C=2:1(质量比),实验前的准备工作:铁屑经过酸液浸泡,去除铁粒表层的氧化层;碳粒经过浸泡,使其表层的吸附达到平衡,尽可能减少外部影响因素。

  具体试验参数如下:

  经过预处理后的废水直接进入铁炭反应器,铁炭反应器内设置微孔曝气头,反应器反应时间为25min,同时进行微孔曝气。出水颜色基本去除,肉眼不见明显颜色,水中含有少量悬浮性固体颗粒;经过铁炭反应的出水中含有大量的铁离子,投加氢氧化钠,可见墨绿色沉淀,沉淀物见明显絮状,沉降效果明显,沉淀速度较快。铁炭反应主要是利用的是原电池原理:

  阳极(Fe):Fe–2e→Fe2+

   E0(Fe2+/Fe)= –0.44V

  阴极(C):2H++2e→H2

   E0(H++/H2)= 0V

  碱性条件(或者中性):

  O2+H2O+4e→4OH-

  E0(O2/OH-)=+0.4V

  铁炭反应过程中所生成的具有高度氧化还原特性的物质可与废水中的有机污染物发生反应,以达到破坏其结构,净化水体的作用;同时反应所产生的铁系化合物为良好的絮凝剂,可对废水中的悬浮物及部分溶解性的有机物通过絮凝沉降的作用与水分离。铁炭反应后水体中还含有的大量铁离子,主要为二价铁离子(Fe2+)和三价铁离子(Fe3+),在氧的作用下与碱液发生的反应如下:

  Fe2++OH-+O2 →Fe(OH)3 ↓

  Fe3++3OH-→Fe(OH)3 ↓

  沉淀池的上清液进行臭氧氧化催化处理,催化剂选用的是催化活性炭(炭载二氧化钛,椰壳),臭氧的投放量为15g/t,反应时间为60min。臭氧氧化催化反应主要是在催化剂的作用下利用臭氧的强氧化性,将大分子物质及较难处理的高分子物质分解成小分子物质,并进一步氧化分解,再经过碳的强吸附作用将其去除。氧化催化反应中的碳是载体,既是催化剂的载体,又是吸附剂,所以经过长时间的使用后,活性炭需要再生。氧化催化反应则是一系类复杂的化学反应过程。由于臭氧的极不稳定性,易分解,且输送距离不能太长,臭氧机房宜在氧化催化池边设置。

  实验室又做了另外五组重复试验,基本重复了上述实验结果。而且对于“铁炭+氧化催化”技术在工业废水中的应用还做了处理高浓度有机废水,处理造纸废水和处理制革废水的实验,效果都非常明显,目前在山东的项目(印染废水)正在调试中,温州的项目正在筹建中。“铁炭+氧化催化”技术不会因冬季温度的变化而影响工艺的运行,既节省了人力又节省了运行的资金投入,操作简单,处理效果明显;所处理废水如果污染严重,在条件允许的情况下,还可与生化工艺连用,可以说是前景广阔。

  此种工艺的缺点是铁碳反应后沉淀池内的污泥量较大,富含铁离子,如果仅为做一般的污泥处理会是一种资源的浪费,所以如何有效利用铁碳反应所产生的污泥,有待进一步研究。

 

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