如今在工業廢水中污染物絕大多數屬于結構復雜、有毒、有害和生物難降解的有機物質,并且治理難度較大。在現實的工業廢水治理中,微電解-Fenton工藝比較簡單、操作便捷并且可以達到“以廢治廢”的效果,在氧化降解持久性有機污染方面也有獨特的優勢。
一、微電解法原理
所謂微電解法指的是使用鐵屑和炭粒構成原電池,本質上使用金屬腐蝕原理,來形成原電池,通過微電場作用使得帶電膠粒脫穩聚集而沉降,使有機物開環斷鏈,分解成小分子物質。
當將鐵屑和碳顆粒浸沒在酸性廢水中,曝氣(即充氧和防止鐵屑板結),電位低的鐵成為了陽極,電位高的碳成為了陰極,其電場反應過程如下:
在反應中Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解成為聚合度大的Fe(OH)3膠體絮凝劑,能夠有效地吸附、凝集水中的污染物。混凝沉淀作用反應如下:
二、Fenton氧化
1894年,法國人H,J,HFenton發現選擇Fe2+和H202體系能夠氧化多種有機物。后人為了紀念他將亞鐵鹽和過氧化氫的組合稱為Fenton試劑,它可以有效氧化去除傳統廢水處理技術不能去除的難降解有機物,其本質是H202在Fe2+的催化作用之下生成具有高反應活性的羥基自由(·0H)。0H·有著很高的氧化電極電位,相比其他一些常見的強氧化劑具有更高的氧化電極電位(見表1,因此0H·是一種很強的氧化劑)。
三、微電解和Fenton聯用工藝
鐵炭微電解和Fenton氧化法聯用,Fenton試劑可以強化微電解工藝集氧化還原、絮凝吸附、催化氧化、電沉積和共沉積等作用于一體,可以實現大分子有機污染物的斷鏈,進一步去除難降解有機物,達到“以廢治廢”,實現降低廢水的有機物含量,提升生化性的預處理作用。
四、微電解和芬頓法聯用處理工業廢水的應用進展
微電解-Fenton氧化處理煉油堿渣廢水、結果證明煉油堿渣廢水,結果證明微電解的COD去除率超過42.5%,然而聯用Fenton后,關于COD的總去除率在79.2%左右,廢水的可生化性由0.16提升至0.56,具體處理結果可以看圖1。
微電解-Fenton氧化聯合工藝處理酸化壓裂廢水,COD的去除率相比單一使用微電解法提高的26.3%。鐵碳微電解/Fenton試劑聯合法預處理對輸定酚甲醛樹脂合成廢水時,COD的去除率大于83%,并且B/C值從開始的0.034提升至0.35左右,為之后的生化處理提供了條件。這樣的工藝在作為處理抗生素廢水的預處理試驗當中,使得整個系統的COD去除率不僅99%左右,并且出水色度由3000~4000倍降低到10倍。由此可知,微電解和Fenton聯用工藝,更能夠有效清除去除成分復雜的廢水特別是對CODCr、脫色、可生化性有著更為明顯的優勢。
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