一、什么叫鐵碳池?
鐵碳池就是一個池子。是將廢鐵屑與惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等) 顆粒按一定的質量比或者體積比作為填料裝入池中對廢水尤其是化工廢水進行預處理的方法。
一般工業廢水中含有抑制好氧微生物生長的有毒物質,屬生物難降解有機廢水,通常BOD5∶CODCr在0.05到0.15這個范圍。所以必須對這類廢水進行預處理。在實際工程上來說,目前鐵碳法已成功應用于含鉻、氟、砷、油及合成洗滌劑的工業廢水的處理。而通過鐵碳池可以顯著提高廢水的可生化性,達到0.3以上,可有效減少廢水中有毒物質對微生物的毒害作用,為進一步生化處理創造了有利條件。
二、什么叫鐵碳微電解?
當將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中時,由于鐵和碳之間的電極電位差,廢水中會形成無數個微原電池。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生電化學反應,其反應過程如下:
陽極(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,
陰極(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2,
從反應中看出,產生的了初生態的Fe2+和原子H,它們具有高化學活性, 能改變廢水中許多有機物的結構和特性, 使有機物發生斷鏈、開環等作用。若有曝氣,即充氧和防止鐵屑板結。還會發生下面的反應:
O2+ 4H+ +4e→2H2O;
O2+ 2H2O+ 4e→4OH-;
2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+。
反應中生成的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。
三、鐵碳微電解的影響因素(最佳工藝條件)
看了十幾篇文獻,大家做了pH值、停留時間、鐵碳比、曝氣時間、進水COD濃度、溫度對處理效果的影響。下面把文獻中的結論總結一下,再分析一下明水的數據情況。
1.pH值對處理效果的影響
pH值對鐵碳處理有很大影響,進水的pH值越低,CODCr 去除率越高。結論是進水pH值一般為2到4之間。原因低pH能提高氧的電極電位, 加大微電解的電位差, 促進電極反應。但pH過低會導致鐵的消耗量大, 產生的鐵泥也多,增加了處理費用。
問題:如果我們處理的工業廢水不是酸性水怎么辦?為堿性水或者偏堿性。是不是需要對進水進行酸化。其后出水還需要加堿(如果出水pH不高的話),運行費用合算不合算。這是設計的時候需要考慮的問題。
2、HRT對處理效果的影響
結論是停留時間從30min到120min,CODCr 去除率逐步升高,其后再延長停留時間對出水效果影響不大。明水的鐵碳池體積為50個立方,進水流量目前為4t/h,停留時間為12.5小時,所以在HRT方面可以達到最優化效果。
3. 鐵碳比: 鐵碳按1∶1 的體積比或者質量比為2:1裝入反應器。
問題:怎么防止鐵屑結塊和表面鈍化?
有人采用鐵屑高頻結孔技術,或者加入適當的輔料,如X50聚乙烯多面空心球。還有的說在鐵屑中外加碳粒, 這樣既可加劇電化學反應, 提高處理效果, 還能維持填料層一定的空隙率, 保持良好的水力條件,防止鐵屑結塊。
4.溫度:在10℃的時候處理效果不好。溫度提高, 電解速度加快,但只要達到常溫就可以到達預期的處理效果。
5. 進水COD濃度:對鐵碳池反應幾乎沒有影響。
6.曝氣時間:,曝氣量的增加會提高CODCr的去除率,增加了水中的溶解O2。當曝氣量達到3 L/ min 后,CODCr去除率的提高就緩慢多了。
問題:以明水為實例,怎么控制曝氣量?他那只有閥門,沒有流量計。明水的鐵碳進水pH平均值為3.02,通過鐵碳池后出水可以達到4.52,提升了1.5。進水的COD平均為5162.33mg/L,出水為4061.67mg/L,COD的去除率為21.3%。
四、鐵碳池對整個系統運行的作用
從文獻資料上看,工業廢水通過鐵碳池后,可以降低廢水的酸度,減少中和劑的使用量;廢水的可生化性顯著提高;在最佳工藝條件下COD的去除率可達60%左右,有人做的實驗甚至到達90%以上;色度去除率大于90%。
五、鐵碳池運行過程中出現的問題
1.前面提到的鐵屑結塊和表面鈍化問題;
2.出水返色問題:由于鐵屑被氧化成Fe2+離子,又生成Fe3+,它們的水解產物Fe(OH )2和Fe(OH ) 3是造成返色現象的主要原因,并且末完全去除的Fe2+會在一定程度上會加劇這種“返色”現象。
3.產生鐵泥:這個好處理,可以送往煉鐵廠或者摻合制作建筑材料。
補充一個問題:
看了這些文獻發現只有1篇提到了關于鐵碳池串聯,即多次微電解處理,他做的試驗串聯了7個。得到的結論是串聯越多COD呈逐步下降趨勢,但是到300mg/L時,無法進一步降低COD濃度。但是沒有提到出水的pH值的變化情況。