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微电解反应器的处理原理及工艺特点

北极星水处理网  来源:水博网    2018/8/1 9:18:11  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:微电解 工业废水 污水处理工艺

北极星水处理网讯:微电解反应器的处理原理是:铸铁屑是纯铁和碳化铁的合金,浸没在废水溶液时,构成一个完整的微电池回路,形成无数个腐蚀微电池;在铸铁屑中再加入碳颗粒时,铁屑与碳颗粒接触可形成大原电池,加速铸铁屑的腐蚀。电池阴极反应产生新生态氢,以还原反应破坏废水中难降解物质的结构,阳极反应产生新生态Fe2+,为高效活性混凝剂,通过电极反应,可达到处理难降解有机物和提高废水可生化性的目的。Fenton试剂法是一种高级氧化技术,具有操作简便、反应快速等特点,主要用于处理废水中残存的难降解有机物。氧化剂选用过氧化氢,它是一种中等强度的氧化剂,与铁盐共存时,会在铁离子催化作用下生成氧化能力极强的“•OH”游离基,从而将废水中的有机物分子氧化分解。同时,催化剂铁盐与出水分离时以氢氧化铁形式析出,絮状氢氧化铁具有絮凝作用,对去除COD和色度有进一步作用。

微电解氧化是利用有一定比表面的含有大量导电杂质的高价金属在酸性环境下发生电蚀反应时,在金属与杂质间形成微电极,由微电极电解而产生足量的活性氢、氧和氢氧根,并利用其活性来分解和还原高分子量有机物。铁和炭的氧化还原电位相差较大,在废水中加入铁屑和铁炭粉末,由此组成腐蚀电池。它集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体。

在酸性条件下,将铁炭混合物投加到电解质溶液中时,两者间会通过原电池效应发生如下的电极反应:

阳极(Fe):Fe-2e→Fe2+,Eθ=-0.44V

阴极(C):2H++2e→2[H]→H2,Eθ=-0V

此外,水中的溶解氧在电解过程中可能通过以下的电极反应生成H2O:

阴极:H++O2+2e→H2O2

生成的H2O2可同水中的Fe2+反应生成氧化能力极强的羟基自由基•OH:

Fe2++H2O2→Fe+•OH+OH-

Fenton氧化:

Fenton试剂具有很强的氧化能力,是因为其中含有Fe2+和H2O2,H2O2被Fe2+催化分解生成•OH,并引发更多的其他自由基,其反应机理如下:

Fe2++H2O2→Fe3++•OH+OH-Fe3++H2O2→Fe2++HO2•+H+

Fe2++•OH→Fe3++OH-Fe3++HO2•→Fe2++O2+H+

OH+H2O2→HO2•+H2OHO2•→O2+H+O2•+H2O2→O2+2OH-

整个体系的反应十分复杂,其关键是通过Fe2+在反应中起激发和传递作用,使链反应能持续进行,直至H2O2耗尽。对于芳香族化合物,OH基团可以破坏芳香环,形成脂肪族化合物,从而消除芳香族化合物的生物毒性,改善废水的生物降解性能。

工艺特点

1、解决了微电解污水处理工艺填料板结、钝化、活化,更换的难题,并具有持续高活性铁床优点。同比传统铁碳填料,损耗量降低了60%以上,同时处理产生的污泥量减少了50%以上。该技术各单元可作为单独处理方法使用,又可作为生物处理的前处理工艺,利于污泥的沉降和生物挂膜。

2、内电解阴阳极及催化剂通过高温形成架构式合金结构,不会像铁碳混合组配那样容易出现阴阳极分离,影响原电池反应。规整的微电解填料使用寿命长、操作维护方便,处理过程中只消耗少量的微电解填料。微电解根据消耗体积,只需定期添加即可,无需更换。

3、采用微孔活化技术,比表面积大,同时配加催化剂,对废水处理提供了更大的电流密度和更好的微电解反应效果,反应速率快,一般工业废水只需要30-60分钟,长期运行稳定有效。

4、由于微电解和催化剂的双重作用,同比传统铁碳填料对针对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化废水的处理,废水中的COD去解率提高10-20%。废水中COD去除率一般在35-60%左右,色度可去掉60-90%。同时B/C值可提高0.1-0.3,提高了废水的可生化性。

5、电解处理方法可以达到化学沉淀除磷的效果,还可以通过还原除重金属。废水经微电解处理后会在水中形成原生态的亚铁或铁离子,具有比普通混凝剂更好的混凝作用,无需再加铁盐等混凝剂,COD去除率高,并且不会对水造成二次污染。

6、Fe2+催化作用,在微电解后投加H2O2,即芬顿氧化工艺,对一些难降解化工废水CODcr的去解率可达70-75%。对含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物质等都有很好的降解效果。

7、对已建成未达标的高浓度有机废水处理工程,用该技术作为已建工程废水的预处理,即可确保废水处理后稳定达标排放。也可将生产废水中浓度较高的部分废水单独引出进行微电解处理

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