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微电解-Fenton技术在工业废水处理中的应用

发布时间:2022-6-29 11:45:21  中国污水处理工程网

  工业废水中大多含有结构复杂、有毒、有害、难以生物降解的有机物,治理困难。采用微电解-Fenton组合技术,不仅操作方便,而且能大幅降低废水中的COD并起到脱色、除臭等作用,降低后续工艺系统的负荷,在持久性有机污染物的氧化降解方面具有独特的优势。

  1、微电解法原理

  微电解技术又称为铁还原法、铁碳法、零价铁法,在废水处理中得到了广泛的研究和应用。微电解技术是通过对铁屑和炭粒构成原电池的有效使用,在微电场作用下,带电的胶体粒子会发生失稳、聚集,产生的亚铁离子和[H]与多种污染物发生氧化还原反应,通过环状物质开环、链状大分子物质断链等打破有机物的分子结构,降低废水的毒性,提高可生化性能。

  把Scrapiron和Carbonparticles浸在酸性废水中,进行曝气(即氧化和防止铁屑硬化)。低电位的铁变成了阳极,高电位的碳变成了阴极。生成的Fe2+又被氧化成Fe3+,进而逐渐进行水解生成Fe(OH)3胶体絮凝剂,对水中的污染物进行有效的絮凝、吸附,到达去除污染物的目的。

  2、Fenton氧化反应

  法国人H,J,HFenton在1893年发现使用亚铁盐和过氧化氢组合体系可以把多种有机化合物氧化成无机物。后人为了纪念他,把Fe2+和H2O2的结合称为芬顿试剂。Fenton试剂能够对传统废水处理技术所不能解决的难降解有机物进行有效的氧化分解。其本质是通过Fe2+和H2O2产生的催化作用,生成了拥有高反应的活性羟基自由基(OH·)。对比一些常用的氧化剂来说,OH·自由基拥有更高氧化电极电位,如表1所示。

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  3、微电解-Fenton氧化组合工艺

  铁碳微电解与芬顿氧化法结合,在酸性条件下,以废水为电解质溶液,铁为阳极,含碳物质为阴极,构成无数个细微原电池,在水溶液中发生电化学反应,改变废水中的许多有机物结构和特性,达到降解有机物的目的;微电解出水中含有大量的Fe2+,不仅节省了芬顿试剂中亚铁离子的药剂成本,而且使废水中大分子有机物发生高级氧化反应,变成小分子有机物或直接被矿化为二氧化碳和水等无机物,同时产生了具有絮凝、吸附功能的Fe(OH)3,能进一步提高废水的处理效果。

  4、微电解-Fenton技术在工业废水处理中的应用

  4.1 处理染料废水

  随着我国的纺织染料工业的快速发展,染料的产量大幅增加,伴随而来的染料废水的污染也成为了环境重点污染源之一。因染料废水成分复杂,含有大量的有机物、无机盐等,具有浓度高、色度深、毒性大、可生化降解性能差等特点,采用常规的水处理工艺往往很难达到满意的效果。针对目前的情况,出现了很多采用微电解-Fenton组合工艺处理染料废水的研究。通过采用微电解、Fenton氧化分别处理某染料化工厂的生产废水和微电解-Fenton联合处理废水的效果进行分析得出:当进水COD的质量浓度在13~15g/L之间波动时,微电解、芬顿单独处理时COD去除率在45%左右,联合工艺的处理效率在75%以上,同时能显著的提高废水的可生化性能,从生化性不到0.08提高到0.46,实现了难降解印染废水的有效预处理。

  4.2 处理垃圾渗滤液

  居民生活水平的日益提高,生活垃圾成倍增长导致的垃圾填埋场的渗滤液量与日俱增,因此对垃圾渗滤液的处置问题也是急需要解决的难题。陈爱梅等采用直接芬顿氧化、微电解正交实验、微电解-Fenton串联反应正交实验处理常州市茶山垃圾转运站垃圾渗滤液,通过一系列对比正交实验后分析可知:在综合成本核算和处理效果的前提下,微电解进水pH为3.4,铁刨花16g/L,活性炭12g/L,反应时间60min后,在微电解出水中加入0.06mol/L的FeSO4·7H2O,12.36ml/L的双氧水,反应120min,COD去除率为88.39%,同直接Fenton氧化相比可减少75%的加药量。

  4.3 处理焦化废水

  钢铁企业在焦炉生产过程中排放的焦化废水是一种典型的有毒难降解有机废水,通常含有酚、氰、油、氨及大量有机物。目前我国主要是以传统的A/O和A2/O生化处理工艺为主,并取得了一定的效果,由于工艺本身的处理能力以及废水的复杂特性,出水难以达到行业的排放标准。通过对某大型钢厂焦化废水处理厂生化处理二级处理出水的深度处理,研究正交试验与单因素试验共同确定微电解-芬顿氧化反应的最佳反应条件:调整进水pH值为2,反应时间为90min,铁炭投加量为80g/L,铁炭质量比为3:1,反应结束后的出水投加2mL/L的H2O2,反应时间为30min,COD去除率达到51.9%以上,可达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中间接排放标准的要求。明云峰等采用Fenton试剂-微电解法对化肥厂焦化废水进行深度处理,在最佳工艺条件下,COD、色度去除率分别为74.3%、96.9%,出水COD、色度均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准。

  5、结论

  微电解-Fenton氧化联合处理工业废水,相比较单独采用铁碳微电解法、芬顿氧化法而言,对COD以及色度的去除效果更佳,尤其在对高浓度、高色度、难以生化的工业废水进行预处理时,能有效提高废水的可生化性能,降低废水毒性,为后续的生化处理提供良好条件;而在对工业废水的深度处理时,对于尾水的COD和色度去除方面也有极大的优势。

  此外,由于此项技术具有占地面积小、设备简单、操作方便等优点,在污水厂提标改造或工业废水应急处置等方面也具有极大的推广应用价值。(来源:九江南大环保创新中心有限公司)

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