个人收集的铁碳微电解资料集

关于铁碳微电解的一些看法

一、什么叫铁碳池？

铁碳池就是一个池子。是将废铁屑与惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等) 颗粒按一定的质量比或者体积比作为填料装入池中对废水尤其是化工废水进行预处理的方法。

一般工业废水中含有抑制好氧微生物生长的有毒物质，属生物难降解有机废水，通常BOD5∶CODCr在0.05到0.15这个范围。所以必须对这类废水进行预处理。在实际工程上来说，目前铁碳法已成功应用于含铬、氟、砷、油及合成洗涤剂的工业废水的处理。而通过铁碳池可以显著提高废水的可生化性，达到0.3以上，可有效减少废水中有毒物质对微生物的毒害作用，为进一步生化处理创造了有利条件。

二、什么叫铁碳微电解？

当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：

阳极(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,

阴极(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2,

从反应中看出，产生的了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性, 能改变废水中许多有机物的结构和特性, 使有机物发生断链、开环等作用。若有曝气，即充氧和防止铁屑板结。还会发生下面的反应：　

O2+ 4H+ +4e→2H2O；

O2+ 2H2O+ 4e→4OH－； 

2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+。

反应中生成的OH－是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3 胶体絮凝剂, 可以有效地吸附、凝聚水中的污染物, 从而增强对废水的净化效果。

三、铁碳微电解的影响因素（最佳工艺条件）

   看了十几篇文献，大家做了pH值、停留时间、铁碳比、曝气时间、进水COD浓度、温度对处理效果的影响。下面把文献中的结论总结一下，再分析一下明水的数据情况。

1．pH值对处理效果的影响

pH值对铁碳处理有很大影响，进水的pH值越低，CODCr 去除率越高。结论是进水pH值一般为2到4之间。原因低pH能提高氧的电极电位, 加大微电解的电位差, 促进电极反应。但pH过低会导致铁的消耗量大, 产生的铁泥也多，增加了处理费用。

问题：如果我们处理的工业废水不是酸性水怎么办？为碱性水或者偏碱性。是不是需要对进水进行酸化。其后出水还需要加碱（如果出水pH不高的话），运行费用合算不合算。这是设计的时候需要考虑的问题。

2、HRT对处理效果的影响

  结论是停留时间从30min到120min，CODCr 去除率逐步升高，其后再延长停留时间对出水效果影响不大。明水的铁碳池体积为50个立方，进水流量目前为4t/h，停留时间为12.5小时，所以在HRT方面可以达到最优化效果。

3. 铁碳比: 铁碳按1∶1 的体积比或者质量比为2：1装入反应器。

问题：怎么防止铁屑结块和表面钝化？

有人采用铁屑高频结孔技术，或者加入适当的辅料，如X50聚乙烯多面空心球。还有的说在铁屑中外加碳粒, 这样既可加剧电化学反应, 提高处理效果, 还能维持填料层一定的空隙率, 保持良好的水力条件，防止铁屑结块。

4．温度：在10℃的时候处理效果不好。温度提高, 电解速度加快，但只要达到常温就可以到达预期的处理效果。

5. 进水COD浓度：对铁碳池反应几乎没有影响。

6．曝气时间：,曝气量的增加会提高CODCr的去除率,增加了水中的溶解O2。当曝气量达到3 L/ min 后,CODCr去除率的提高就缓慢多了。

问题：以明水为实例，怎么控制曝气量？他那只有阀门，没有流量计。

明水的铁碳进水pH平均值为3.02，通过铁碳池后出水可以达到4.52，提升了1.5。进水的COD平均为5162.33mg/L，出水为4061.67mg/L，COD的去除率为21.3％。

　　　　进出水pH变化情况

四、铁碳池对整个系统运行的作用

从文献资料上看，工业废水通过铁碳池后，可以降低废水的酸度，减少中和剂的使用量；废水的可生化性显著提高；在最佳工艺条件下COD的去除率可达60％左右，有人做的实验甚至到达90％以上；色度去除率大于90%。

五、铁碳池运行过程中出现的问题

1.前面提到的铁屑结块和表面钝化问题；

2.出水返色问题：由于铁屑被氧化成Fe2+离子，又生成Fe3+，它们的水解产物Fe(OH )2和Fe(OH ) 3是造成返色现象的主要原因，并且末完全去除的Fe2+会在一定程度上会加剧这种“返色”现象。

3.产生铁泥：这个好处理，可以送往炼铁厂或者掺合制作建筑材料。

补充一个问题：

看了这些文献发现只有1篇提到了关于铁碳池串联，即多次微电解处理，他做的试验串联了7个。得到的结论是串联越多COD呈逐步下降趋势，但是到300mg/L时，无法进一步降低COD浓度。但是没有提到出水的pH值的变化情况。

铁炭微电解池设备说明

一、概述 铁碳微电解池是处理高浓度工业废水的理想设备。

我公司系列的铁碳微电解池为气、液、固一体式。采用固定流化床式，动力进水，均匀布气。操作维护方便，运行安全可靠。

铁碳微电解池根据填料填装方式分为整体式和框体式。整体式铁碳微电解池的填料由玻璃钢支撑板支撑，框体式铁碳微电解池的填料由玻璃钢填料框装填。根据用户要求，可配进水泵和风机。

二、工作原理与结构2.1 原理

铁碳微电解是基于电化学中的电池反应，当将铁和碳浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场，阳极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使某些有机物的发色基团硝基—NO2 、亚硝基—NO 还原成胺基—NH2 ,另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物；新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-) 的双键打开，使发色基团破坏而除去色度，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外，二价和三价铁离子是良好的絮凝剂，特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，调节废水的pH可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子，可进一步降低废水的色度，同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机废水的色度，提高了废水的可生化性，且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-，这使得废水的pH值也有所提高。

当废水与铁碳接触后发生如下电化学反应：

阳极：Fe-2e—→Fe2+

E (Fe/Fe)=0.4V 

阴极：2H++2e—→H2 

E(H+/H2)=0V 

当有氧存在时,阴极反应如下：

O2+4H++4e—→2H2O

E(O2)=1.23V 

O2+2H2O+4e—→4OH-

E(O2/OH-)=0.41V

在铁碳反应后加H2O2，阳极反应生成的Fe2+可作为后续催化氧化处理的催化剂，即Fe2+与H2O2构成Fenton试剂氧化体系。阴极反应生成的新生态[H]能与废水中许多组分发生氧化还原反应，破坏染料中间体分子中的发色基团(如偶氮基团)，使其脱色。通过铁碳曝气反应，消耗了大量的氢离子，使废水的pH值升高，为后续催化氧化处理创造了条件。

2.2 结构

铁碳微电解系统由铁碳微电解池、配水系统、鼓风系统和加药系统组成，根据用户要求进行配置。

1、加药系统

加药系统部分根据建设单位对铁碳微电解池的进出废水做调整使用的装置，提高铁碳微电解池的处理效果。

2、鼓风系统

鼓风系统部分由风机、管路和阀门等组成，风压根据不同的铁碳微电解池和管路做调整，风量由设计单位确认。

3、配水系统

配水系统部分由提升泵、流量计和管路等组成，具体内容请阅工艺图纸。

三、技术特性1、技术性能

铁碳微电解池(5 m3/h)

铁碳微电解池(5 m3/h)

安装调试前，请仔细阅读使用说明书、设计手册，熟悉铁碳微电解池、配水系统、鼓风系统和加药系统，熟悉工艺原理。

设备周围要留有余地，考虑安装拆卸管道以及更换填料的空间和检修的方便。

按工艺要求接入管道，参图纸或工艺流程，根据您的设备和意愿接好管路。

2、调整试运行

1、检查铁碳微电解池、配水系统、鼓风系统和加药系统的管路系统，检查阀门的开关情况。根据相关电气设备的运转要求进行单机试验。

2、关闭气、泥管路阀门，铁碳微电解池按设计流量注清水试运行，检查进出水管路系统的情况。

3、关闭进出水管路系统、半开气管的阀门（风管高出液面1.5m）,曝气试验30min。

4、停止曝气，开启1/3排泥阀，进行排泥，排渣。

5、加药系统的运行参考工艺要求。

五、使用与操作设备经安装、调整试运行无误后方可投入使用。

1、

操作前的准备工作

检查各管口接头有否接错，法兰螺栓是否旋紧，垫片有否垫好。检查所有的管路阀门是否按要求达到指定位置。

2、

操作过程

根据工艺要求，连续进水，连续出水。

进水10 min 后，开启空气管道阀门，开启风机。

加药系统稳定同时出水稳定后方可离人。

关闭铁碳微电解池系统顺序，加药系统，配水系统，空气系统。

3、

排泥

根据使用情况，确定排泥周期。

4、

更换填料

出水浑浊，去除效率降低后，一般需要更换填料。放空水池，必须以设计的流量进行排水。池内设置鼓风系统，吹扫残留气体，更换过程中不得停止风机。

六、故障原因与排除方法

1、鼓风不均匀

风量不够，检查管路的风量。风眼塞堵，定期排泥。填料过于密实，加长运行时间。填料板结，更换填料。

2、出水浑浊

积泥，定期排泥。风量过大，减小曝气量。填料失效，更换填料。

3、流量变小

积泥，定期排泥。管道堵塞，清理管道。

七、维护与保养为保证设备的正常运转，延长使用寿命，正确使用和操作是至关重要。

1、定期排泥，保证进水、布气的均匀和流畅。

2、定期更换填料，保证出水的稳定和效果。

3、保持设备的洁净，保持工作场所的卫生和道路通畅。切否踩踏管道和阀门，以免造成接口损坏。