干貨|工業廢水處理鐵碳微電解技術

前言

我國工業廢水水質普遍呈現高COD、低BOD/COD、高SS、高鹽含量的特點，特別是各行業廢水水質存在顯著差異。因此，工業廢水處理技術的研究一直是水處理領域的重點之一。在十三五生態環境保護規劃的推動下，工業廢水排放標準逐步提高。生物方法經濟高效，適用于多種類型的廢水，但對高鹽有機廢水或難降解廢水的處理效果較差，甚至HRT過長，增加了工程投資，而高級氧化處理技術成本過高。因此，迫切需要引入新的處理技術。

技術概述

微電解技術是以金屬(主要是Fe)和非金屬(一般是C)為填料，利用反應過程中產生的原電池效應、氧化還原反應、絮凝等作用機制，有效處理難降解有機廢水的一種方法。此外，在酸性有氧條件下，Fe/C微電解反應會產生更多的強氧化物質。Fe/C微電解技術的反應機理和陰陽極反應見圖1和表1。

鐵碳微電解技術研究進展。

鐵碳微電解技術的發展。

鐵碳微電解技術的發展經歷了初步發現、機理探索、新技術開發等階段。初步發現階段始于20世紀70年代初，Gillham將其應用于地下水處理領域。機理探究階段始于20世紀70年代中期，PBRS在歐美大規模應用，主要從事反應機理研究。新技術開發階段始于20世紀80年代，鐵碳微電解技術逐漸從地下水修復擴展到印染、制藥、石化、焦化等工業廢水領域。

傳統鐵碳微電解技術缺陷。

傳統鐵碳微電解技術的主要缺陷：

(1)填料板結。傳統的鐵碳填料結構簡單，通常由工業廢鐵刨花和碳顆粒混合而成。兩者只是表面物理接觸，在廢水處理后期形成氧化鐵或其他附著物，容易導致填料板結失效。

(2)對廢水pH值要求較高。傳統的微電解反應適用于pH值范圍為3.0~5.0，如果pH值為3.0，解會造成Fe2+污染。如果pH值為5.0，填料電極間電位下降會降低原電池的反應速率。

(3)反應器結構缺陷。傳統的微電解反應器主要采用單層曝氣或固定床的形式。如果反應器中的水力學條件較差，則填料板結風險的可能性大大增加。

新型鐵碳微電解技術研究進展。

雖然傳統的鐵碳微電解技術存在上述缺陷，但由于其反應效率高、操作簡單、廢物處理等優點，仍具有廣闊的工業應用前景，特別是在難降解工業廢水領域。針對傳統鐵碳微電解技術存在的問題，應優化填料、反應器和工藝，以促進該技術的推廣和應用。

新型鐵碳微電解填料。

根據目前有機廢水難以降解和生化的特點，開發的多催化氧化填料由多金屬合金融合催化劑和1350°高溫微孔活化技術制成。它是一種新型的加入式無板結微電解填料。

產品控制點

生產工藝：1350℃高溫工藝-形成合金結構，不同于物理壓制和低溫產品。

鐵碳含量比:75/15，保證最低消耗填料，最大限度地形成更多的原電池。

引入催化劑：提供電化學反應的活性和更強的電勢差，以更好地降解有機物。

多孔結構：提供更大的比表面積，提高反應效率，減少單位水投資。

耐壓強度：使用時保持氣水通道均勻，不粉化，產生陰陽極分體。

鐵碳微電解聯合工藝研究進展。

物化-微電解聯合工藝。

在物化-微電解的聯合過程中，物化法可以改善微電解的反應環境，從而提高微電解的處理效率。例如，在微電解過程的前端設置酸化處理單元可以使后續的陰極反應處于酸性有氧條件下，從而產生更強的氧化物質，大大提高廢水的生化性。采用酸化-微電解工藝對油頁巖廢水進行預處理，廢水COD去除率達78.38%，酚類去除率達97.64%，色度去除率達79.68%。微電解反應過程中產生大量Fe3+。對于微電解過程本身，Fe3+會形成氫氧化鐵膠體，但結合Fenton過程，Fe3+可以作為Fenton反應中的催化劑，大大提高難降解物質的降解效率。Zhang等印染廢水采用Fenton-微電解聯合工藝處理。結果表明，該聯合工藝能有效彌補單一微電解難以完全降解染料分子的缺陷，提高廢水中不溶性黃腐酸、可溶性微生物代謝物和芳香蛋白的去除率。

微電解-生物聯合工藝。

工業廢水可生物降解性差，微電解工藝預處理可實現廢水中難降解有機物的開環斷鏈，從而大大提高其可生化性。與所有廢水處理技術相比，生物技術最經濟、最環保，符合當今社會可持續發展的主題。采用微電解-生物聯合工藝處理難降解工業廢水，可大大降低處理成本，為其大規模應用提供可能。微電解-生物聯合工藝中的微電解工藝可以改善廢水的生化性，同時生物工藝可以改善鐵碳填料表面的堵塞。

物化-微電解-生物聯合工藝。

對于一些極難降解的工業廢水，物化-微電解-生物聯合工藝各工藝各有優勢，同時具有協同作用，大大增強了聯合工藝的處理效果。