关于铁碳微电解的一些看法

关于铁碳微电解的一些看法

一、什么叫铁碳池？

铁碳池就是一个池子。是将废铁屑与惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等) 颗粒按一定的质量比或者体积比作为填料装入池中对废水尤其是化工废水进行预处理的方法。

一般工业废水中含有抑制好氧微生物生长的有毒物质，属生物难降解有机废水，通常BOD5∶CODCr在0.05到0.15这个范围。所以必须对这类废水进行预处理。在实际工程上来说，目前铁碳法已成功应用于含铬、氟、砷、油及合成洗涤剂的工业废水的处理。而通过铁碳池可以显著提高废水的可生化性，达到0.3以上，可有效减少废水中有毒物质对微生物的毒害作用，为进一步生化处理创造了有利条件。二、什么叫铁碳微电解？

当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：

阳极(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,阴极(C) : 2H++2e→ 2*H+→H2,

从反应中看出，产生的了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性, 能改变废水中许多有机物的结构和特性, 使有机物发生断链、开环等作用。若有曝气，即充氧和防止铁屑板结。还会发生下面的反应：

O2+ 4H+ +4e→2H2O；O2+ 2H2O+ 4e→4OH－；2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+。

反应中生成的OH－是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3 胶体絮凝剂, 可以有效地吸附、凝聚水中的污染物, 从而增强对废水的净化效果。

三、铁碳微电解的影响因素（最佳工艺条件）

看了十几篇文献，大家做了pH值、停留时间、铁碳比、曝气时间、进水COD 浓度、温度对处理效果的影响。下面把文献中的结论总结一下，再分析一下明水的数据情况。

1．pH值对处理效果的影响

pH值对铁碳处理有很大影响，进水的pH值越低，CODCr 去除率越高。结论是进水pH值一般为2到4之间。原因低pH能提高氧的电极电位, 加大微电解的电位差, 促进电极反应。但pH过低会导致铁的消耗量大, 产生的铁泥也多，增加了处理费用。

问题：如果我们处理的工业废水不是酸性水怎么办？为碱性水或者偏碱性。是不是需要对进水进行酸化。其后出水还需要加碱（如果出水pH不高的话），运行费用合算不合算。这是设计的时候需要考虑的问题。

2、HRT对处理效果的影响

结论是停留时间从30min到120min，CODCr 去除率逐步升高，其后再延长停留

时间对出水效果影响不大。明水的铁碳池体积为50个立方，进水流量目前为4t/h，停留时间为12.5小时，所以在HRT方面可以达到最优化效果。

3. 铁碳比: 铁碳按1∶1 的体积比或者质量比为2：1装入反应器。

问题：怎么防止铁屑结块和表面钝化？

有人采用铁屑高频结孔技术，或者加入适当的辅料，如X50聚乙烯多面空心球。还有的说在铁屑中外加碳粒, 这样既可加剧电化学反应, 提高处理效果, 还能维持

填料层一定的空隙率, 保持良好的水力条件，防止铁屑结块。

4．温度：在10℃的时候处理效果不好。温度提高, 电解速度加快，但只要达到常温就可以到达预期的处理效果。

5. 进水COD浓度：对铁碳池反应几乎没有影响。

6．曝气时间：,曝气量的增加会提高CODCr的去除率,增加了水中的溶解O2。当曝气量达到3 L/ min 后,CODCr去除率的提高就缓慢多了。

问题：以明水为实例，怎么控制曝气量？他那只有阀门，没有流量计。

明水的铁碳进水pH平均值为3.02，通过铁碳池后出水可以达到4.52，提升了1.5。进水的COD平均为5162.33mg/L，出水为4061.67mg/L，COD的去除率为21.3％。进出水pH变化情况进出水COD变化情况

四、铁碳池对整个系统运行的作用

从文献资料上看，工业废水通过铁碳池后，可以降低废水的酸度，减少中和剂的使用量；废水的可生化性显著提高；在最佳工艺条件下COD的去除率可达60％左右，有人做的实验甚至到达90％以上；色度去除率大于90%。

五、铁碳池运行过程中出现的问题

1.前面提到的铁屑结块和表面钝化问题；

2.出水返色问题：由于铁屑被氧化成Fe2+离子，又生成Fe3+，它们的水解产物

Fe(OH )2和Fe(OH ) 3是造成返色现象的主要原因，并且末完全去除的Fe2+会在一定程度上会加剧这种“返色”现象。

3.产生铁泥：这个好处理，可以送往炼铁厂或者掺合制作建筑材料。

补充一个问题：

看了这些文献发现只有1篇提到了关于铁碳池串联，即多次微电解处理，他做的试验串联了7个。得到的结论是串联越多COD呈逐步下降趋势，但是到300mg/L时，无法进一步降低COD浓度。但是没有提到出水的pH值的变化情况。

动态铁碳微电解反应器(固定床)

【应用范围】

随着工业的发展，污水处理的难度也越来越大。在难降解工业废水的处理技术中，微电解技术正日益受到重视，并已广泛应用在工程实际中。目前多用于化工、农药、

染料、制药等色度高、可生化性差废水，用于降低有机污染和搞高废水可生化性。【技术原理】

废水的铁内电解法的原理非常简单,就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。这些细微电池是以电位低的铁为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。

当污水通过含铁和碳的填料时，铁成为阳极，碳成为阴极，并有微电流流动，形成了千千万万个微小电池，产生“内电解”，发生腐蚀，也就是氧化还原反应：阳极反应：Fe-2e一Fe2+E0(Fe2+/Fe)=-0.44V

阴极反应：2H++2e→H2↑E0(H+/H2)=0.00V

当有氧气时：O2+4H++4e→2H2O E0(O2)=1.23V

O2+2H2O+4e→40H-E0(O2/OH-)=0.40V

上述反应在酸性和充氧的情况下腐蚀最甚，并具有如下被证实了的功能：由于有机物参预阴极的还原反应，使官能团发生了变化改变了原有机物性质，降低了色度，改善了B/C值；一些无机物也参预反应生成沉淀得以去除，如：Fe2++S2-→FeS↓; 废水的胶体粒子和微小分散的污染物受电场作用，产生电泳现象，向相反电荷的电极移动，并聚集在电极上使水澄清；阳极生成的新生态Fe2+经石灰中和生成的

Fe(OH)3，有极强的吸附能力，使水得以澄清；阴极生成的氢气，具有气浮效应。通过实验证明固定床效果要明显好于流化床,固定床虽然采用曝气可以提高铁炭微电解的处理效果，并且可以在一定程度上解决铁床板结，但实际长期运行铁床还是容易局部板结，处理效果明显下降，这个问题一直没有得到很好解决，限制了它的推广使用。我公司研制的动态铁炭微电解反应器，采用特殊的机械搅拌方式对铁炭填料进行搅拌,阻止铁炭板结,彻底解决了填料容易板结的问题，并使之能够利用一般的铁刨花就能就用于废水处理。实现不结垢、不堵塞、可连续运行、作用稳定、反应铁量可调、操作管理简便目的。此微电解反应器为目前应用最有效的,结构最简单的铁碳反应器,实现了长期运行的目点，该设备最主要应用于高浓度废水的预处理工艺，废水深度处理以及电镀废水处理等等。

【特点】

⑴. 反应速率快，一般工业废水只需要半小时至数小时；

⑵. 作用有机污染物质范围广，如：含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难降解有机物质；⑶. 运行成本极低，只消耗少量的单质铁（最理想并且价廉易得的是金属加工废料铁刨花）；

⑷. 使用寿命长，操作维护方便，微电解塔只要定期的添加铁屑便可，惰性电极不用更换，腐蚀电极每年补充投入两次；

⑸. 具有良好的混凝效果，COD去除率高；