铁屑还原技术处理污水

铁屑还原技术处理污水 铁屑还原技术 一. 技术名称 铁屑还原技术 二. 技术简介 铁屑还原技术是利用铁屑和焦炭在废水中形成微小原电池～并产生电场强度的原理～使废水中的胶体粒子和杂质通过电泳沉积、凝聚、氧化还原等内部电解作用而去除。对于污染不严重的废水～用铁屑还原技术处理～COD去除率、脱色率都较好。对于污染严重的废水～单纯用铁屑还原技术处理效果不显著～但废水中硝基物可转化成胺基物～提高了可生化性～为废水的进一步生化处理创造了有利条件。铁屑还原技术目前主要应用于印染废水、含砷废水、印刷电路板生产工业废水、石油化工废水、电镀废水、屠宰场废水、含酚废水、酿酒废水以及含氰废水的处理。该方法工艺设备简单～无电耗、运转成本低～处理效果好～具有实用价值～是一种有发展前景的新工艺。 三(技术原理及特点 3.1技术原理 铁屑是铁和碳的合金～有不同的形态: 1 当废铁屑浸没在废水溶液中时～铁和焦炭粒就构成一个完整的微电池回路, 在它的表面有电流流动～形成一种内部电解反应～电极反应如下: 2+ 阳极: 2Fe——2Fe + 4e + 阴极: 4H + 4e——2H (酸性溶液) 2- O+ 2HO + 4e——4OH (中性或碱性溶液) 22 由反应式可见～由于金属离子的不断生成～能有效地克服阳极的极化作用, 从而促进金属的电化学腐蚀～使大量的金属离子进入溶液形成凝聚剂～可有效地去除废水中的染料胶体和杂质。因为金属电极的粒度小～惰性电极的相对表面积大, 使金属阳极电流密度增大～界面上的电化学反应进行得迅速。电极反应生成的产物具有较高的化学活性～新生态H能与溶液中的许多组份发生氧化还原作22+用。阳极产生的新生态Fe是良好的絮凝剂～能将废水中的粒子交联一起, 消除 2+粒子间电荷的排斥作用, 形成Fe为胶凝中心的絮凝体～捕集和裹挟悬浮的胶体共沉～效果良好。内部电解的还原能力可使一些有机物被还原成还原态～有机官能团发生变化～降低颜色深度～使废水的组成向易于生化的方向转变。 3.2 工艺特点 铁屑还原法的优点是: (1)、铁屑是机械加工过程中的废料～用以处理一些废水不仅成本低～操作简便～而且能够收到以废治废的效果, (2)、铁屑法处理装置占地面积小～整个装置易于实现定型化及设备制造工业化～运行费用低～尤其适合中小型厂家废水的治理, (3)、投资少～基建容易～便于上马～易于推广～是一种有应用前景的废水治理方法。 铁屑还原法的缺点是: (1)、铁屑处理装置经一段时间的运行后～铁屑易结块～出现沟流等现象～大大降低处理效果, (2)、铁屑处理废水通常是在酸性条件下进行的～但在酸性条件下～溶出的铁量大～加碱中和时产生的沉淀物多～增加了脱水工序的负担～而且废渣的最终处置成了问题。 四(应用条件 五. 技术设计 随着电解过程的进行～铁屑阳极的内部会发生多种变化:一方面由于铁原子失去电子成为铁离子进入电解处理的废水中～而使铁屑表面积逐渐减少～导致铁屑之间的接触情况越来越差,另一方面～由于进入废水中的铁离子在合适的pH 条件下～所生成的Fe(OH)和Fe(OH)对污染物的混凝作用所形成的絮体～若不能23 及时随水流走～就会积存在铁屑内部的孔隙之中。铁屑之间的接触变差和铁屑中的孔隙被堵塞都会导致铁屑电极的内电阻增大～因而使槽电压上升。因此～主要技术参数有: (1)、铁屑量的影响 补加铁屑后可大幅度降低电压～从而降低电耗～因此定期补加铁屑～可保持 2 槽电压基本稳定在15.0-19.0V。 (2)、电极间距的影响 电极距离的缩小～废水处理效果基本相同～但电能消耗却明显降低～这是因为电极间距减小～即隔膜变薄～隔膜的电阻减小～槽电压下降～因此电耗降低很明显。 (3)、铁屑电极厚度的影响 电极厚度增厚～槽电压升高～即电能消耗升高。这可能是由于铁屑量增大～ ～使铁屑电极内电阻增大～故导致槽电压升高～电耗增大。由铁屑内部孔隙增多 此认为～用铁屑电极电解时～在保证电解效果的前提下～尽量减少铁屑厚度和设法改善铁屑之间的接触状况～是很重要的。 (4)、废水流速的影响 当电解槽的容积、电极数和电极布列方式均已固定时～在保证电解效果的前提下～增大废水的流速～改善电极过程动力学条件～对降低槽压会有一定的作用。 (5)、电流密度的影响 铁屑电解法处理印染废水时～随着电极电流密度升高～废水COD去除率升高,处理效果越好～但同时～槽电压也迅速升高～电能消耗增加～所以应结合效果和电能消耗两方面～选择合适的电流密度。 pH (6)、 pH不同～对废水的处理效果也不相同。原因是综合性的～即pH值的变化影响到电极反应、电极反应产物与污染物的作用、絮凝剂的产生、絮凝作用等过程～从宏观上看～pH值的影响是以上几种影响的综合表现。 六. 工艺 七. 应用实例 印染废水的处理:李风仙等提出利用铁屑和烟道组成腐蚀电池法的方法～治理济南印染厂排放的废水。该方法以电化学作用为主～兼有还原降解、吸附和混凝等多种机制。研究指出～采用铁屑/烟道灰过滤-混凝组合工艺处理印染废水～出水COD可降低到100mg/L以下～去除率达85%以上,色度低于50倍～脱色率大于95%,出水清澈透明～各项指标均符合国家排放。 出水废水集水池高位槽流量计过滤柱混凝器沉降器 沉渣 电镀废水的处理:采用铁屑还原电镀废水中的六价铬～并控制还原时的pH值,使pH=3.0-4.0。再加入工业废渣—电石渣～使电镀废水中重金属离子沉淀。pH=8.6-9.1时～重金属离子去除效果最好。经实际运行～出水达到国家排放标准。设备投资少～治理费用低～该方法对电镀企业～尤其是对中小电镀企业具有很好的应用价值。 3 还管板管废水泥饼原道沉框道 反反淀压反 应应池滤应 器池器机 出水 医院废水的处理:用铁屑微电池原理深度处理了医院废水～分析了废水pH、铁屑用量、反应时间对处理效果的影响。结果表明～最佳的反应条件为:废水进水pH为3.5～铁屑用量为12.5%～常温反应80min。 废水出水调节池微电解柱中和沉淀池过滤池 沉淀池 铝质易拉罐生产废水的处理:铝质易拉罐生产废水经铸铁屑/焦炭反应柱处理后再经混凝沉淀处理～COD去除率可达90%以上。 cr Ca(OH)2PAM 废水出水计量泵铁碳反应柱混凝池沉淀池 4