微電解反應(yīng)器又叫微電解設(shè)備、微電解罐體、鐵碳塔、微電解水處理裝置等，是利用鐵碳填料對高濃度化工污水處理的一種裝置。對含有偶氟、碳雙鍵、硝基、鹵代基結(jié)構(gòu)的難除降解有機(jī)物質(zhì)等都有很好的降解效果對已建成未達(dá)標(biāo)的高濃度有機(jī)廢水處理工程，用該技術(shù)作為已建工程廢水的預(yù)處理，即可確保廢水處理后穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。也可將生產(chǎn)廢水中濃度較高的部分廢水單獨引出進(jìn)行微電解處理。
一、微電解反應(yīng)原理
微電解反應(yīng)基理是當(dāng)廢水在酸性條件下， Fe和C之間存在1.2V的電極電位差,其中，碳的電位高，成為微陰極；鐵電位低，為微陽極。腐蝕電池與電解電極在酸性溶液中構(gòu)成無數(shù)的電解回路，在其作用空間構(gòu)成一個電場。在這一反應(yīng)體系中，陽極反應(yīng)生成大量的Fe2+進(jìn)入廢水,進(jìn)而氧化成Fe3+,形成具有的吸附絮凝活性的絮凝劑。陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O],，微電解反應(yīng)器各電極反應(yīng)的主要機(jī)理如下：
微陽極：Fe-2e→Fe2+ 【E0 (Fe2+/Fe)= -0.44V】
微陰極：2H+ + 2e → 2[H] → H2 (酸性溶液中)
【E0 (H+/H2)=0.00V】
在充氧狀態(tài)時
O2 + 4H+ + 4e → 2H2O (酸性溶液中)
【E0 (O2/H2O)=1.22V】
O2＋H2O＋2e → HO2－＋OH－
HO2－ → OH－＋[O]
在PH以及反應(yīng)時間適當(dāng)時，可實現(xiàn)下列反應(yīng)：
NO-2 + 4H+ + 3e → 2/1N2+2H2O
NO-3+ 6H+ + 5e → 2/1N2+3H2O
二、催化微電解對廢水COD、色度去除和可生化性能改善的機(jī)理
微電解反應(yīng)器
1.催化微電解對廢水COD去除的效果，是陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量新生態(tài)的[H]和[O],在偏酸性的條件下,這些活性成分均能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),使廢水的COD大幅度降低。
2.催化微電解對色度去除有明顯的效果，是由于電極反應(yīng)產(chǎn)生的新生態(tài)二價鐵離子具有的還原能力,可使某些有機(jī)物的發(fā)色基團(tuán)硝基—NO2 、亞硝基—NO 還原成胺基—NH2 , 二價鐵離子也可使某些不飽和發(fā)色基團(tuán)(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-) 的雙鍵打開,使發(fā)色基團(tuán)破壞而除去色度, 同時二價和三價鐵離子是絮凝劑,特別是新生的二價鐵離子具有的吸附-絮凝活性,調(diào)節(jié)廢水的pH 可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉淀,吸附污水中的懸浮或膠體態(tài)的微小顆粒及有機(jī)高分子,可進(jìn)一步降低廢水的色度,同時去除部分有機(jī)污染物質(zhì)使廢水得到凈化。
3.催化微電解對可生化性有明顯的改善是反應(yīng)產(chǎn)生的二價鐵離子及大量的[H]，具有的還原能力，能把廢水中硝基類有機(jī)物還原成胺基類有機(jī)物，而一般胺基類有機(jī)物的可生化性明顯于硝基類有機(jī)物，同時在充氧狀態(tài)下產(chǎn)生的大量的 [O]，使部分難降解環(huán)狀和長鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物而提高可生化性。
三、常規(guī)微電解鐵碳反應(yīng)器
目前國內(nèi)外微電解反應(yīng)器均是固定床，采用鐵屑和碳按一定的比例作為填料，在不充氧鼓氣的情況下運(yùn)行，從實際使用的情況來看，存在不少實用性問題。
1 效率不高，易鈍化反應(yīng)速度不快
常規(guī)鐵碳經(jīng)過一段時間的運(yùn)行后，填料表面會形成鈍化膜，廢水中的有懸浮顆粒、油狀及膠體狀的東西也會部分沉積在填料的表面上，這樣就阻隔了填料與廢水有效接觸，導(dǎo)致鐵床處理效果降低。而一般采用稀硫酸進(jìn)行浸洗活化，除去鐵塊表面的氧化膜，但對在酸性條件下形成的有機(jī)類沉積物清除較難，鐵床恢復(fù)活性比較困難，去除效率會急劇下降。
2 填料易板結(jié)，造成死床，填料更換困難
常規(guī)鐵碳由于采用鐵屑，鐵屑在比表面積大，在酸性條件下腐蝕較快，易溶解結(jié)塊，造成短路和死區(qū)。鐵床填料的板結(jié)除了導(dǎo)致鐵床內(nèi)部廢水流態(tài)惡化致使處理效果降低外，出現(xiàn)溝流等現(xiàn)象,大大影響了處理效果還會使填料更換的難度大大增加。
3 填料成本高，易流失，造成運(yùn)行費用大。
常規(guī)鐵碳一般采用鐵屑和活性炭，這些原料都需要外購，需花費一定成本，同時鐵屑顆粒細(xì)小，比表面積大，在酸性條件下腐蝕后容易形成流體狀隨水力沖刷而流失，而活性炭也因顆粒小，比重輕容易流失，造成運(yùn)行費用大。
四、催化微電解設(shè)備
1 、效率快，反應(yīng)速度快，不易鈍化。
催化微電解，填料中加入一定量的催化劑，且在反應(yīng)器底部設(shè)有曝氣裝置，在運(yùn)行時連續(xù)曝氣充氧，廢水在反應(yīng)器內(nèi)成沸騰狀，廢水在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)均勻，在填料表面不易結(jié)垢，清洗周期長，根據(jù)在酸性條件下形成的有機(jī)沉積物，易溶于堿而不易溶于酸中的這一特性，反應(yīng)器采用堿液清洗系統(tǒng)，使得清洗效果好。同時由于加入催化劑和充氧系統(tǒng)，使得處理效率比一般的鐵碳高，反應(yīng)速度快。
2 、填料不板結(jié)，持續(xù)運(yùn)行周期長，更換維修方便
3、填料成本低，不易流失（年消耗量約5%-10%）左右，運(yùn)行費用小。
五、新型微電解反應(yīng)器
1、新型微電解反應(yīng)器集氧化還原、絮凝吸附、催化氧化、絡(luò)合及電沉積等作用于一體。工藝特點解決了微電解污水處理工藝填料板結(jié)、鈍化、活化，更換的難題，并具有持續(xù)高活性鐵床優(yōu)點。同比傳統(tǒng)鐵碳填料，損耗量降低了60%以上，同時處理產(chǎn)生的污泥量減少了50%以上。
2、該技術(shù)各單元可作為單獨處理方法使用，又可作為生物處理的前處理工藝，利于污泥的沉降和生物掛膜內(nèi)電解陰陽極及催化劑通過高溫形成架構(gòu)式合金結(jié)構(gòu)，不會像鐵碳混合組配那樣容易出現(xiàn)陰陽極分離，影響原電池反應(yīng)。規(guī)整的微電解填料使用壽命長、操作維護(hù)方便，處理過程中只消耗少量的微電解填料。微電解根據(jù)消耗體積，只需定期添加即可，無需更換。
4、新型微電解反應(yīng)器采用微孔活化技術(shù)，比表面積大，同時配加催化劑，對廢水處理提供了更大的電流密度和更好的微電解反應(yīng)效果，反應(yīng)速率快，一般工業(yè)廢水只需要30-60分鐘，長期運(yùn)行穩(wěn)定有效。由于微電解和催化劑的雙重作用，同比傳統(tǒng)鐵碳填料對針對有機(jī)物濃度大、高毒性、高色度、難生化廢水的處理，廢水中的COD去解率提高10-20%。廢水中COD去除率一般在35-60%左右，色度可去掉60-90%。 同時B/C值可提高0.1-0.3，提高了廢水的可生化性。
4、電解處理方法可以達(dá)到化學(xué)沉淀除磷的效果，還可以通過還原除重金屬。廢水經(jīng)微電解處理后會在水中形成原生態(tài)的亞鐵或鐵離子，具有比普通混凝劑更好的混凝作用，無需再加鐵鹽等混凝劑，COD去除率高，并且不會對水造成二次污染Fe2+催化作用，在微電解后投加H2O2，即芬頓氧化工藝，對一些難降解化工廢水CODcr的去解率可達(dá)70-75%。
十多年的設(shè)計經(jīng)驗，內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理，內(nèi)部裝填填料，反應(yīng)效果更好，解決了運(yùn)行過程中的板結(jié)鈍化等問題。鐵碳填料-微電解填料又叫內(nèi)電解填料是污水處理微電解工藝系統(tǒng)的主體材料。新型鐵碳填料主要由鐵、碳以及微量的催化劑通過高溫融合為一體構(gòu)成。
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