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铁炭微(内)电解

铁与碳的微电解的原理我就不多说了,现在我将我的调试经验写出来大家讨论一下,也许对设计有很大的帮助的哟
1关于铁与碳的比例,大家公认为是1:1,但实际中随着反应的进行,效果会下降,还是要换,所以就用生铁屑就行了,效果不比按比例加差,而且可以直接从五金厂直接买,省得你去掺合,而且省得以后会后悔
2多长时间补充铁屑,告诉你不要这么做,因为在实际中你会发现随着反应的进行,产生的二价铁与污染物会将铁与碳单独包起来,阻碍反应的进行,虽然可以用酸再生,反冲洗之类,效果不太好,我开始的时候就认准这个,所以走了不少弯路,直到半年后的改动才解决.
3反应器的结构,我强烈建议用固定床,而且直径控制在2M之内,因为铁屑轻易结块,会形成局部短流,而且要考虑换铁屑的方便性,床要敞口的,要加提升设备,而且要并联两座,这样就可以方便换铁屑,我们经过加起吊设备后,换20吨的屑用了5个操作工5天完成,假如用池子就要考虑短流,假如你要用,就等着看吧
4,关于铁屑的再生,一般用硫酸就行了,再加一反冲洗系统,除了这最好在床底部加一曝气搅拌,这样可以促进再生和反冲洗,对了再生由去除率控制,不过等到去除率下降到30左右就算了吧
5,由于反应会产生大量的H+会产生很多的泡沫,会给系统带来很大的麻烦,不过根据本人的经验,要在出水加碱后要用大的污泥池这样就行了,假如后续是沉淀池的话,你等着好看吧
6,进水的PH控制问题,根据反应原理,PH越低反应就越好,但假如PH很低的话,产生的二价铁会更多,这样的话产生的铁泥就相对很多,由于氢氧化亚铁的比重不是太大,所以要将其曝气转化为氢氧化铁,这样对于分离会有好处,但实际过程中我还是强烈建议用污泥池直接用脱水设备进行固液分离,假如你一定要用沉淀池就要在进沉淀前加曝气,效果嘛,我做的不好,也许是本人能力有限吧,由于微电解反应的终点PH是5.5左右,所以建议你设计的时候,将进水的PH设为2.5-3.5之间,这样的铁泥才不会与你出乱子
7,出于成本的考虑,建议你用石灰,不用氢氧化钠,现在宜兴有CAO含量在85%以上的精灰,所以只要做个搅拌池,就行了不用什么消化系统,也避免了管道的堵塞,哈
8铁炭微电解的效果问题,我个人认为是很好的,适应范围很广的,我建议在做含硝基类有机物,在芳香族化合物与部分染料,浓度高的清洗剂的范围内多试试它而且有很高的氨氮去除率的
成本是很低的,假如废水可以自行调节的话,成本在1-2元之间,加酸的话就多了
生铁屑的价格在600-800之间,用过还可以卖200-250元哟(这个别与你老板讲,可以装进自己的肚里哟,或请你们操作式的客哟),你要老实的话这么成本就更低了

[ 本贴由 履雨 于 2002-12-19 20:38 最后编辑 ]

最近听说南大的周教授又在搞催化微电解,不知各位有否这方面的研究,有空的时候我会把相关的资料写出来的,其实现在我不明白的地方就是怎样防止催化剂的污染,等我把相关资料消化了再写一篇相关的帖子与大家分享
下面请大家就怎样提高微电解的应用展开讨论

近日上博士论坛，内有一文，是关于催化内电解的，是同济大学的，感爱好的可去看一看：

http://www.deforum.com/club/bbs/bbsView.asp?essenceid=7214
下面是我的回帖：



我早就关心这一课题,但我以前内电解的实际经验告诉我防结块仍是一大问题,而且催化剂的污染也是一大问题
不知道天兄能否有机会对它深入的介绍呢
不知这个工程什么时候能建成,我也在上海,希望到时能去参观一下

铁炭微电解—混凝沉淀预处理化工有机废水
　何义亮2(1.兰州铁道学院环境科学与工程学院,甘肃兰州　730070;2.上海交通大学,上海　200240)
本实验主要研究了上海某化工废水处理系统运行过程中,铁炭微电解—混凝沉淀对于去除ＣＯＤ、提高可生化性和降低酸度的效果.
1　基本原理
铁炭微电解是基于电化学中的电池反应,金属阳极直接和阴极材料接触在一起,浸没在电解质溶液中,发生电池反应而成腐蚀电池,金属阳极被腐蚀而消耗.其电极反应如下:阳极(Ｆｅ):Ｆｅ→Ｆｅ2++2ｅ　Ｅ0=-0.44Ｖ阴极(Ｃ):酸性条件下:2Ｈ++2ｅ→2〔Ｈ〕→Ｈ2　Ｅ0(Ｈ+/Ｈ2)=0Ｖ酸性充氧条件下:Ｏ2+4Ｈ++4ｅ→2Ｈ2Ｏ　Ｅ0(Ｏ2)=1.23Ｖ中性条件下:Ｏ2+2Ｈ2Ｏ+4ｅ→4ＯＨ　Ｅ0=0.40Ｖ由阴极反应可见,在酸性充氧的条件下,两者的电位差最大,腐蚀反应进行最快,这说明铁在还原曝气条件下处理化工有机废水的效果应该优于不曝气条件下的处理效果,对于这一点已在文献[1]中得到了证实.另外,阴极反应消耗了大量的Ｈ+会提高溶液的ｐＨ值.此外,在微电解的过程中还会发生下列反应:Ｆｅ2++Ｏ2+Ｈ+→Ｆｅ3++Ｈ2ＯＦｅ2++Ｈ2Ｏ+Ｈ+→Ｆｅ3++Ｈ2Ｏ2Ｆｅ2++Ｈ2Ｏ2→Ｆｅ3++ＯＨ+ＯＨ-Ｆｅ2++ＯＨ→Ｆｅ3++ＯＨ-其间所生成的羟自由基ＯＨ氧化性极强,可以使有机物氧化.另外由于电池的电极四周存在电场效应,使溶液中带电粒子在电场作用下定向移动,进行附集并沉积在电极上而被除去.电极反应生成的新生态的Ｆｅ2+及它们的水合物具有较强的吸附—絮凝活性,非凡是在加碱调ｐＨ后生成Ｆｅ(ＯＨ)2和Ｆｅ(ＯＨ)3胶体絮凝剂,具有很大的吸附絮凝能力.2　实验条件与方法
本实验以上海某化工有限公司的污水处理工程为依托而进行.该公司新上一套污水处理系统,以铁炭微电解—混凝沉淀作为预处理,前设格栅、调节池,后接生化处理系统.铁炭微电解池有效容积250ｍ3,反应时间4ｈ,曝气量1.5ｍ3气/ｍ3水·ｍｉｎ,有效水深4ｍ,铁炭层装填高度2ｍ,每月定期补充总装量的10%.混凝沉淀池主要是在铁炭微电解池出水中投加碱调ｐＨ进行混凝沉淀,其反应时间ｔ=30ｍｉｎ,总停留时间4ｈ,沉淀池表面负荷0.85ｍ3/ｈ·ｍ2,泥斗倾角55°.原水水质如表1所示.表1　原水水质ＣＯＤＣｒ/(ｍｇ·ｌ 1)1500～4000ＢＯＤ5/(ｍｇ·ｌ 1)150～500ＢＯＤ5/ＣＯＤＣｒ0.1～0.2ｐＨ1～3Ｃｕ2+/(ｍｇ·ｌ 1)0.6～1.5Ｐｂ2+/(ｍｇ·ｌ 1)1.5～2.6
3　实验结果与分析
3.1　混凝剂的选择与分析在该厂污水处理系统正常运行之后,经过两个多月的监测,在进水ｐＨ值均较低的情况下,经过铁炭微电解池以后,ｐＨ值均能提高至3～5的范围内,降低了废水的酸性,为了保证后续生化处理的正常运行,在铁炭微电解的出水中仍需要投加一定量的碱液进行中和.由于该化工有限公司本厂生产有剩余的废碱液,为了节约投资,在调节ｐＨ时采用了废碱液ＮａＯＨ.铁炭微电解池的出水中含有大量的新生态的Ｆｅ2+,在加碱调节ｐＨ值后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2及进一步氧化后的Ｆｅ(ＯＨ)3是良好的胶体絮凝剂,为了验证其吸附絮凝效果,本实验选择了硫酸亚铁、三氯化铁、碱式氯化铝、硫酸铝四种混凝剂与其比较进行了混凝沉淀实验.以电解池堰上出水作为原水,先由实验确定了四种混凝剂的最佳ｐＨ值均在中性四周,在ｐＨ值为中性的条件下确定最佳投量在100ｍｇ/ｌ四周.因此在混凝沉淀实验中,先调节原水ｐＨ至7,再投加各种混凝剂,混凝剂投加量均为100ｍｇ/ｌ.投药以后再调ｐＨ至中性.实验结果如图1所示.图中Ａ为原水ＣＯＤ;Ｂ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后的ＣＯＤ;Ｃ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加硫酸亚铁后的ＣＯＤ;Ｄ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加三氯化铁后的ＣＯＤ;Ｅ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加碱式氯化铝后的ＣＯＤ;Ｆ为原水投加ＮａＯＨ调节ｐＨ后投加硫酸铝后的ＣＯＤ.图1　混凝沉淀实验ＣＯＤ值对比实验图由图1可知,铁炭微电解池出水直接加碱调节ｐＨ值后的出水ＣＯＤ要低于加各种混凝剂的出水ＣＯＤ.铁炭微电解池出水加碱调节ｐＨ值后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2和Ｆｅ(ＯＨ)3胶体絮凝剂的吸附能力既高于硫酸亚铁、三氯化铁两种铁盐混凝剂水解得到的Ｆｅ(ＯＨ)3,也高于两种铝盐混凝剂.这是由于铁炭微电解池出水中的总铁离子浓度相当高,可以达到800ｍｇ/ｌ[1],超过了实验过程中所投加的混凝剂投量.另外在加入ＦｅＳＯ4,ＦｅＣｌ3后色度会明显增加.由图1还可以看出,在加入碱式氯化铝后,出水ＣＯＤ可能会上升,这是由于碱式氯化铝中存在大量的还原性杂质的缘故.由混凝剂的选择与分析实验可以得出结论:在铁炭微电解还原池中产生的Ｆｅ2+在加碱调节ｐＨ值后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2及进一步氧化后的Ｆｅ(ＯＨ)3的吸附絮凝能力非常强,再投加其它混凝剂已无意义
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[ 本贴由 履雨 于 2003-1-11 20:57 最后编辑 ]

3.2　实际工程中的监测结果在确定了铁炭微电解池出水加碱调节ｐＨ值后无需再加其余混凝剂后,本实验又研究了在实际工程中,铁炭微电解—混凝沉淀对于去除ＣＯＤ、重金属离子和提高可生化性的效果.
3.2.1　去除ＣＯＤ效果由图2可知,经过铁炭微电解—混凝沉淀预处图2　去除ＣＯＤ效果理系统之后,ＣＯＤ降低50%左右,除了去除的有机物之外,水中的还原性的Ｆｅ2+也以ＣＯＤ的形式表现出来.因此,ＣＯＤ较大幅度降低的主要原因就是铁炭微电解池中所发生的氧化还原作用和加碱调节ｐＨ后产生的混凝沉淀作用.这样经过铁炭微电解—混凝沉淀后,可降低后续生化工艺的负荷
.3.2.2　去除重金属离子实验效果由图3和图4可以看出,在铁炭微电解池出水图3　Ｃｕ2+的去除效果图4　Ｐｂ2+去除效果加碱调节ｐＨ后,重金属离子Ｃｕ2+,Ｐｂ2+在出水中的浓度均低于国家排放标准。这不仅是由于ＮａＯＨ的加入使这些金属离子产生沉淀,也是由于加碱调节ｐＨ后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2和Ｆｅ(ＯＨ)3胶体絮凝剂的吸附絮凝作用.
3.2.3　提高可生化性效果铁炭微电解池提高可生化性效果见表2和图5所示.表2　提高可生化性效果时间进　　水ＣＯＤｃｒＢＯＤ5Ｂ/Ｃ出　　水ＣＯＤｃｒＢＯＤ5Ｂ/Ｃ11-0929185840.2018385330.2911-1434533110.0919316180.3211-1933445020.1519217110.3711-2433603020.0918936440.3411-2938104570.1222996440.28图5　提高可生化性效果　　
化工有机废水的特点就是有毒难降解物质含量高,可生化性差.由表2和图5可以看出经过铁炭微电解池以后,化工有机废水的可生化性显著提高.这是由于铁炭微电解池在酸性条件下,铁和新生成的Ｆｅ2+具有较强的还原能力,而且新生态的Ｈ也能与废水中许多组分发生氧化还原反应,使有机物断链,提高可生化性,从而为后续的生化处理提供了有利条件
.4　结论1)铁炭微电解池可以有效地降低废水的酸度,减少后续中和处理的碱液投量.
2)在铁炭微电解池中产生的Ｆｅ2+,在加碱调节ｐＨ值后生成的Ｆｅ(ＯＨ)2及氧化后的Ｆｅ(ＯＨ)3的吸附絮凝能力非常强,再投加其它混凝剂已无意义.
3)经过铁炭微电解还原—混凝沉淀之后,ＣＯＤ
铁炭微电解—混凝沉淀预处理化工有机废水得到了一部分去除,降低了后续生化处理的负荷,可生化性明显提高,改善了废水水质.因此以铁炭微电解—混凝沉淀作为化工有机废水的预处理系统是一种经济有效的技术.

[ 本贴由 履雨 于 2003-1-11 21:02 最后编辑 ]

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铁炭床、复合生物反应器处理染料废水
孙　华,　洪　英,　高廷耀,　夏四清(同济大学环境工程学院,上海200092)　　摘　要:　利用铁炭在水中形成的微电解过程处理染料生产废水,可以有效地去除色度,提高污水的可生化性,同时对ＣＯＤ也有一定的去除效果。试验结果表明,当进水ＣＯＤ为1200ｍｇ/Ｌ时,经铁炭床—复合反应器处理后,出水ＣＯＤ看来大家对结块问题还是一筹莫展，主要还是曝气、反冲这些。