鐵碳微電解塔，又叫微電解反應(yīng)塔、微電解反應(yīng)器，是處理高濃度廢水的理想設(shè)備，利用填充在反應(yīng)器內(nèi)的鐵碳填料可以的提高廢水的可生化性，去除色度和重金屬。是目前應(yīng)用較為廣泛的新型污水處理設(shè)備。

一、鐵碳微電解塔結(jié)構(gòu)

電解反應(yīng)器是由微電解反應(yīng)器、配水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)組成，也可根據(jù)用戶要求進(jìn)行配置。

1.微電解反應(yīng)器：可根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)計(jì)成圓形罐體、方形池體或帶式傳送式反應(yīng)器。其體積可根據(jù)水處理量而定。

2.配水系統(tǒng):配水系統(tǒng)部分由提升泵、流量計(jì)和管路等組成。

3. 曝氣系統(tǒng):曝氣系統(tǒng)部分由風(fēng)機(jī)、管路和閥門等組成，空氣壓力可根據(jù)微電解反應(yīng)器和管路做調(diào)整，風(fēng)量根據(jù)設(shè)計(jì)確認(rèn)。

二、工作原理

鐵碳微電解塔就是利用金屬腐蝕原理法，形成原電池對廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱內(nèi)電解法、鐵屑過濾法等。微電解技術(shù)是目前處理高濃度有機(jī)廢水的一種理想工藝，又稱內(nèi)電解法。它是在不通電的情況下,利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生1.2V電位差對廢水進(jìn)行電解處理，以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。

鐵屑對絮體的電附集和對反應(yīng)的催化作用。電池反應(yīng)產(chǎn)物的混凝，新生絮體的吸附和床層的過濾等作用的綜合效應(yīng)的結(jié)果。其中主要作用是氧化還原和電附集，廢鐵屑的主要成分是鐵和碳，當(dāng)將其浸入電解質(zhì)溶液中時,由于Fe和C之間存在1.2V的電極電位差,因而會形成無數(shù)的微電池系統(tǒng),在其作用空間構(gòu)成一個電場，陽極反應(yīng)生成大量的Fe2+進(jìn)入廢水,進(jìn)而氧化成Fe3+,形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑。

陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O],在偏酸性的條件下,這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),使有機(jī)大分子發(fā)生斷鏈降解,從而消除了有機(jī)物尤其是印染廢水的色度,提高了廢水的可生化度,且陰極反應(yīng)消耗了大量的H+生成了大量的OH-,這使得廢水的pH值也有所提高。

當(dāng)廢水與鐵碳接觸后發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)：

陽極:Fe-2e—→Fe Eo(Fe/Fe)=0.4

陰極:2H++2e—→H2 Eo(H+/H2)=0V

當(dāng)有氧存在時，陰極反應(yīng)如下:

O2+4H++4e—→2H2O Eo(O2)=1.23V

O2+2H2O+4e—→4OH- Eo(O2/OH-)=0.41V

有試驗(yàn)在鐵碳反應(yīng)后加H2O2，陽極反應(yīng)生成的Fe2+可作為后續(xù)催化氧化處理的催化劑,即Fe2+與H2O2構(gòu)成Fenton試劑氧化體系。陰極反應(yīng)生成的新生態(tài)[H]能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),破壞染料中間體分子中的發(fā)色基團(tuán)(如偶氮基團(tuán)),使其脫色。通過鐵碳曝氣反應(yīng),消耗了大量的氫離子,使廢水的pH值升高,為后續(xù)催化氧化處理創(chuàng)造了條件。

向廢水中投加適量的H2O2溶液與廢水中的Fe2+組成試劑,它具有極強(qiáng)的氧化能力,特別適用于難降解有機(jī)廢水的治理。Fenton試劑之所以具有極強(qiáng)的氧化能力,是由于HO被Fe催化分解產(chǎn)生-OH(羥基自由基)。

三、應(yīng)用范圍

鐵碳微電解塔對色度去除有明顯的效果。這是由于電極反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價鐵離子具有較強(qiáng)的還原能力,可使某些有機(jī)物的發(fā)色基團(tuán)硝基—NO2、亞硝基—NO還原成胺基—NH2,另胺基類有機(jī)物的可生化性也明顯高于硝基類有機(jī)物;新生態(tài)的二價鐵離子也可使某些不飽和發(fā)色基團(tuán)(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-)的雙鍵打開,使發(fā)色基團(tuán)破壞而除去色度,使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。

此外,二價和三價鐵離子是良好的絮凝劑,特別是新生的二價鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性,調(diào)節(jié)廢水的pH可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀,吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)高分子,可進(jìn)一步降低廢水的色度,同時去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使廢水得到凈化。

最近幾年，鐵碳微電解塔處理工業(yè)廢水發(fā)展十分迅速，現(xiàn)已用于印染、電鍍、石油化工、制藥、煤氣洗滌、印刷電路板生產(chǎn)等工業(yè)廢水及含砷、含氟廢水的處理工程，并收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效果。微電解工藝對廢水的脫色有良好處理的效果，且以廢治廢，運(yùn)行費(fèi)用低，因此在我國將具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

四、鐵碳微電解塔工藝特點(diǎn)

1、 鐵碳微電解塔解決了微電解污水處理工藝填料板結(jié)、鈍化、活化，更換的難題，并具有持續(xù)高活性鐵床優(yōu)點(diǎn)。同比傳統(tǒng)鐵碳填料，損耗量降低了60%以上，同時處理產(chǎn)生的污泥量減少了50%以上。該技術(shù)各單元可作為單處理方法使用，又可作為生物處理的前處理工藝，利于污泥的沉降和生物掛膜。

2、微電解反應(yīng)器內(nèi)電解陰陽極及催化劑通過高溫形成架構(gòu)式合金結(jié)構(gòu)，不會像鐵碳混合組配那樣容易出現(xiàn)陰陽極分離，影響原電池反應(yīng)。規(guī)整的微電解填料使用壽命長、操作維護(hù)方便，處理過程中只消耗少量的微電解填料。微電解根據(jù)消耗體積，只需定期添加即可，無需更換。

3、微電解反應(yīng)器采用微孔活化技術(shù)，比表面積大，同時配加催化劑，對廢水處理提供了更大的電流密度和更好的微電解反應(yīng)效果，反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要30-60分鐘，長期運(yùn)行穩(wěn)定有效。

4、微電解反應(yīng)器由于微電解和催化劑的雙重作用，同比傳統(tǒng)鐵碳填料對針對有機(jī)物濃度大、高毒性、高色度、難生化廢水的處理，廢水中的COD去解率提高10-20%。廢水中COD去除率一般在35-60%左右，色度可去掉60-90%。 同時B/C值可提高0.1-0.3，提高了廢水的可生化性。

5、微電解反應(yīng)器電解處理方法可以達(dá)到化學(xué)沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬。廢水經(jīng)微電解處理后會在水中形成原生態(tài)的亞鐵或鐵離子，具有比普通混凝劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑，COD去除率高，并且不會對水造成二次污染。

6、Fe2+催化作用，在微電解后投加H2O2，即芬頓氧化工藝，對一些難降解化工廢水CODcr的去解率可達(dá)70-75%。對含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結(jié)構(gòu)的難除降解有機(jī)物質(zhì)等都有很好的降解效果。

7.對已建成未達(dá)標(biāo)的高濃度有機(jī)廢水處理工程，用該技術(shù)作為已建工程廢水的預(yù)處理，即可確保廢水處理后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。也可將生產(chǎn)廢水中濃度較高的部分廢水單引出進(jìn)行微電解處理。

8、技術(shù)。微電解反應(yīng)器解決了傳統(tǒng)微電解污水處理工藝填料板結(jié)、鈍化及需活化、更換等難題和弊端，并具有持續(xù)高活性鐵床優(yōu)點(diǎn)。微電解反應(yīng)器損耗量可降低60%以上。

9、反應(yīng)速度快。微電解反應(yīng)器采用微孔活化技術(shù)，比表面積大，同時配加催化劑，對廢水處理提供了更大的電流密度和更好的微電解反應(yīng)效果，反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要30-60分鐘，長期運(yùn)行穩(wěn)定有效。

10、解決除磷、重金屬的難題。微電解處理方法可以達(dá)到化學(xué)沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬。對含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結(jié)構(gòu)的難除降解有機(jī)物質(zhì)等都有很好的降解效果。

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