铁碳微电解法在废水处理中的应用
铁碳微电解工艺又称为内电解法、零价铁法、铁屑过滤法、铁碳法,是近30年来被泛应用于染料、印染、重金属、农药的一种新兴的电化学方法，铁碳微电解具有使用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便的特点，尤其对于高盐度，高COD以及色度较高的工业废水是的处理都能够达到较高的去除率。经铁碳微电解处理过的难生物降解的废水B/C比大大提高，提高后续生物处理的处理效果。国内一般将该工艺用于废水的预处理，或者于其他工艺联合以达到去除污染物的目的。本文综述了铁碳微电解法的机理，以及在废水处理中的应用，并对于以后的研究研究作了进一步的探讨。
1 铁碳微电解的作用机理
铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁屑和活性炭或者焦炭，当材料浸没在废水中时，发生内部和外部两方面的电解反应。一方面铸铁中含有微量的碳化铁，碳化铁和纯铁存在明显的氧化还原电势差，这样在铸铁屑内部就形成了许多细微的原电池，纯铁作为原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极；此外，铸铁屑和其周围的炭粉又形成了较大的原电池，因此在利用微电解进行废水处理的过程实际上是内部和外部双重电解的过程，或者称之为存在微观和宏观的原电池反应（铁碳微电解对造纸黑夜的研究）
电极反应生成的产物（如新生态的H+）具有很高的活性，能够跟废水中多种组分发生氧化还原反应，包括许多难生物降解（如染料）和有毒的物质（如硝基苯）都能够被有效的降解；同时，金属铁能够和废水中金属活动顺序排在铁之后的重金属离子焦炭和废铁屑微电解预处理垃圾渗滤液的研究发生置换反应；其次，经铁碳微电解处理后的废水中含有大量的Fe 2+ ，将废水调制中性以及曝气之后则生成絮凝性极强的Fe（OH）3，能够有效的吸附废水中的悬浮物及重金属离子如Cr3，其吸附性能远远高于一般的Fe（OH）3絮凝剂。（铁碳微电解法用于模拟废水脱色的研究）。铁碳微电解就是通过以上的各种作用达到取出水中污染物质的目的。
2 铁碳微电解技术在废水处理中中的研究进展
2.1 在印染废水处理中的应用
铁碳微电解技术作为一种新的废水处理手段最初就是应用于印染废水的处理，并取得良好的效果。印染废水中的有机污染物主要来源于染料及染整添加剂，近年来由于印染技术的不断进步和有机合成染料新产品的不断出现铁碳微电解法处理印染废水的试验研究，使得印染出水具有了pH 低,色泽深,毒性大,生物降解性差等特点。因此，铁碳微电解用于印染废水的处理恰恰就体现的其他工艺不可比拟的优势。梁耀开等人分别对色度300倍，COD为602mg/L，pH为9.76和色度700倍，COD为1223mg/L，pH为5.76 的两种不同的印染废水进行处理，研究发现，当铁碳体积比为1：1，pH为3.0左右，反应时间20～30 min时，对色度的去除率能够达到95%以上，同时COD的去除率能也能够达到60~70%。
罗旌生，李川等人分别用铁碳微电解法对印染废水进行处理，发现pH为1，接触时间20～30 min，色度的出去率都能达到90%以上，COD去除率也能达到50%以上。
对于COD很高或者出水要求较高的印染，单纯的用铁碳微电解工艺处理并不能达到出水要求，常使之于其他的生物处理工艺相结合。吴小宁等人对原水COD为11000mg/L, pH为6，色度为8000倍的印染废水采用铁碳微电解法进行预处理，当铁粉粒径为18目，焦炭粒径为2～4mm，铁粉和焦炭比为1：1，水里停留时间为60～90min时，脱色率达到了90%以上，BOD/ COD 值从原来的0. 23 提高到0. 59，大大提高了手续生物处理的COD去除率。
2.2在造纸废水处理中的应用
造纸废水主要来源于制浆过程中的蒸煮、清洗、筛分、漂白。废水中含有大量的木质素难难以生物降解的物质，许多的造纸企业在经过一级物化、二级生化处理后出水难CODCr、色度等各项排放指标都不能达到国家造纸工业水污染物排放一级标准。任拥政等铁碳微电解对造纸黑液的脱色处理，针对用白腐菌-厌氧-好氧生物法处理造纸黑液的出水色度过高，而COD也不能达标的现象，利用铁碳微电解反应柱对出水进行脱色与去除COD的研究，发现在常温下，铁炭质量比2:1，初始pH值4.5~5.5 之间，反应时间为30~40min，最终色度与COD 的去除率分别达到94.2%与68.9%，出水达到了行业排放标准。乔瑞平等人铁炭微电解法深度处理制浆造纸废水的研究采用强化的铁碳微电解对制浆造纸二级出水进行深度处理，在铁碳微电解反应体系中加入适量的H2O2，使电解产生的Fe 2+ 与H2O2形成Fenton试剂，与铁碳微电解协同作用，强化微电解反应后用Ca(OH)2调节出水的pH值至中性，并与电解液中的Fe 2+和Fe 3+生成Fe(OH)2和Fe(OH)絮体，进一步网捕水中的CODCr并去除了水中的Fe 2+和Fe 3+以及SO4 2+等离子，使溶液的色度进一步得到改善。研究结果表明，当溶液初始pH 值为3.0 、活性炭投加量8.0 g/ L 、铸铁屑40.0 g/ L 、H2O2 7.17 mmol/ L 以及反应时间60 min, 用Ca(OH)2的投入量为8.0 g/ L时，总CODCr和色度去除率分别达到75 %和95 %，达到了国家造纸工业水污染物排放一级标准（GB 3544 —2001）。
2.3在焦化废水处理中的应用
目前我国对焦化废水主要的处理工艺主要是A/O和A-A/O工艺，但是由于出水中含有高浓度的氨氮、高毒性的CN—和SCN—以及难以生物降解的有机物等，均对微生物具有抑制作用。因此，有人利用微电解技术对A2/O进水或者出水分别进行预处理和深度处理，最后使出水达到了国家一级排放标准。陈芳艳铁屑/焦炭/H2O2 法预处理焦化废水的试验研究利用铁碳微电解和Fenton试剂联合氧化法对焦化废水进行预处理的试验研究，通过单因素实验法确定了最佳工艺条件，在铁碳比为4，用量分别为300mg/L和75mg/L，H2O2的用量为1000mg/L，pH值为3，反应时间为20min时,COD、NH3-N和CN-的去除率分别为61.2%、74%、56.2%和74.3%。B/C比由0.189提高到0.387。大大降低了后续生物处理的有机负荷并提高了生物处理的效率。
2.4在炸药废水中的应用废水处理中的应用
炸药废水中含有第恩梯(TNT)、黑索今（RDX）等剧毒物质，污染物量虽不多，但是会对环境造成严重的危害。国内外尚未有有成熟的工艺对此进行处理，普通的吸附处理效果较差，很难达标排放。张晓慧曝气铁炭微电解法预处理TN T 废水的实验研究等对西北某军工厂炸药废水用铁碳微电解进行处理实验，进水水质情况见表一，
|
pH |
CODCr |
NH3-N |
B/C |
|
2~3 |
2 479. 65 mg/ L |
145. 86 mg/ L |
0. 12 |
微电解反应器柱高82cm，内径为7cm ，内装有一定体积比例的铁屑和焦炭，铸铁屑在使用前用热碱液浸泡后除油。在pH值为2~3，铁碳比为1：1，停留时间为90min废水的COD和NH 3-N的去除率分别是86%和70%，且B/C提高到0.37。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
