“微電解”工藝在小型污水處理站應(yīng)用的可行性分析

DYG081電解實驗裝置
DYG083隔膜電解實驗裝置
DYG086電解-電滲析實驗裝置
DYG091電滲析實驗裝置

摘要：在實際生產(chǎn)過程中，部分企業(yè)產(chǎn)生廢水量不大，但具有高色度、高COD的特點，本文就結(jié)合某小型企業(yè)實際生產(chǎn)狀況，對“微電解”工藝在小型污水處理站應(yīng)用的可行性進行分析。

關(guān)鍵詞：微電解，高色度，預(yù)處理

某企業(yè)在生產(chǎn)工藝程中，需使用去離子水925.93噸，由項目自備去離子水生產(chǎn)設(shè)備直接生產(chǎn)。去離子水生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中需進行定期沖洗，沖洗水量約占總產(chǎn)生水量的10%，產(chǎn)生廢水量約為122.59噸，本部分廢水進入公司污水處理站進行處理。車間排水及地面沖洗水具有高COD、色度大等特點，預(yù)處理擬采用“微電解”的工工藝進行預(yù)處理后與生活污水一起合并進行處理。

一、微電解技術(shù)介紹

由于鐵離子有混凝作用,它與污染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸,形成比較穩(wěn)定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除，為了增加電位差，促進鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。其中電位低的鐵成為陽極，電位高的碳成為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：

陽極(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,

陰極(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2,

反應(yīng)中，產(chǎn)生的了初生態(tài)的Fe2+和原子H，它們具有高化學(xué)活性,能改變廢水中許多有機物的結(jié)構(gòu)和特性,使有機物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用。

若有曝氣，即充氧和防止鐵屑板結(jié)。還會發(fā)生下面的反應(yīng)：

O2+ 4H+ +4e→2H2O；

O2+ 2H2O+ 4e→4OH－；

4Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ 4Fe3+。

反應(yīng)中生成的OH－是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,從而增強對廢水的凈化效果。

二、反應(yīng)原理

電化學(xué)反應(yīng)的氧化還原。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+進入廢水,進而氧化成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),使有機大分子發(fā)生斷鏈降解,從而消除了有機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(如偶氮基團),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。

三、催化氧化原理

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*的氧化能力,特別適用于難降解有機廢水的治理。Fenton試劑之所以具有*的氧化能力,是由于HO被Fe催化分解產(chǎn)生•OH(羥基自由基)。

四、生化性能改善和色度去除的機理

微電解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的還原能力,可使某些有機物的發(fā)色基團硝基—NO2 、亞硝基—NO 還原成胺基—NH2 ,另胺基類有機物的可生化性也明顯高于硝基類有機物;新生態(tài)的二價鐵離子也可使某些不飽和發(fā)色基團(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-) 的雙鍵打開,使發(fā)色基團破壞而除去色度,使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機物分解成易生物降解的小分子有機物而提高可生化性。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)的微小顆粒及有機高分子,可進一步降低廢水的色度,同時去除部分有機污染物質(zhì)使廢水得到凈化。

五、廢水處理情況

本項目需預(yù)處理的水量不大，全年地面沖洗水、鍋爐排水、純水制備廢水合計總用量為322.2噸，日需處理水量為1.1噸，按大量2.0噸/天進行預(yù)處理，需配套建設(shè)2.0噸/天的微電解處理設(shè)備。投資約50萬元，年運行費用約1萬元。

六、處理工藝的技術(shù)及經(jīng)濟可行性

經(jīng)預(yù)處理后的廢水與生活污水合并，進入“化糞池＋微動力污水生化處理”為工藝的生活污水處理站進行處理，達到葛店經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水處理廠接納水質(zhì)標準后進入葛店經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水處理廠。采用“化糞池＋微動力污水生化處理”為工藝的生活污水處理站工藝成熟，運行穩(wěn)定，經(jīng)過處理的廢水能夠達到一般城鎮(zhèn)污水處理廠的進水水質(zhì)標準。總投資約10萬元，年運行費用0.2萬元。

結(jié)束語：“微電解”工藝在小型污水處理站應(yīng)用是可行的。但在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)注意保持鐵屑的活性，及時更換鐵屑，以保持其氧化還原能力。