如今在工业废水中污染物绝大多数属于结构复杂、有毒、有害和生物难降解的有机物质,并且治理难度较大。在现实的工业废水治理中,微电解-Fenton工艺比较简单、操作便捷并且可以达到“以废治废”的效果,在氧化降解持久性有机污染方面也有独特的优势。
一、微电解法原理
所谓微电解法指的是使用铁屑和炭粒构成原电池,本质上使用金属腐蚀原理,来形成原电池,通过微电场作用使得带电胶粒脱稳聚集而沉降,使有机物开环断链,分解成小分子物质。
当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中,曝气(即充氧和防止铁屑板结),电位低的铁成为了阳极,电位高的碳成为了阴极,其电场反应过程如下:
在反应中Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解成为聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂,能够有效地吸附、凝集水中的污染物。混凝沉淀作用反应如下:
二、Fenton氧化
1894年,法国人H,J,HFenton发现选择Fe2+和H202体系能够氧化多种有机物。后人为了纪念他将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂,它可以有效氧化去除传统废水处理技术不能去除的难降解有机物,其本质是H202在Fe2+的催化作用之下生成具有高反应活性的羟基自由(·0H)。0H·有着很高的氧化电极电位,相比其他一些常见的强氧化剂具有更高的氧化电极电位(见表1,因此0H·是一种很强的氧化剂)。
三、微电解和Fenton联用工艺
铁炭微电解和Fenton氧化法联用,Fenton试剂可以强化微电解工艺集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、电沉积和共沉积等作用于一体,可以实现大分子有机污染物的断链,进一步去除难降解有机物,达到“以废治废”,实现降低废水的有机物含量,提升生化性的预处理作用。
四、微电解和芬顿法联用处理工业废水的应用进展
微电解-Fenton氧化处理炼油碱渣废水、结果证明炼油碱渣废水,结果证明微电解的COD去除率超过42.5%,然而联用Fenton后,关于COD的总去除率在79.2%左右,废水的可生化性由0.16提升至0.56,具体处理结果可以看图1。
微电解-Fenton氧化联合工艺处理酸化压裂废水,COD的去除率相比单一使用微电解法提高的26.3%。铁碳微电解/Fenton试剂联合法预处理对输定酚甲醛树脂合成废水时,COD的去除率大于83%,并且B/C值从开始的0.034提升至0.35左右,为之后的生化处理提供了条件。这样的工艺在作为处理抗生素废水的预处理试验当中,使得整个系统的COD去除率不仅99%左右,并且出水色度由3000~4000倍降低到10倍。由此可知,微电解和Fenton联用工艺,更能够有效清除去除成分复杂的废水特别是对CODCr、脱色、可生化性有着更为明显的优势。
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