三维铁碳微电解预处理垃圾渗滤液的试验研究

第16卷第13期2016年5月1671—1815(2016113—0289—05科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．16No．13May2016⑥2016Sci．Tech．Engrg．环境科学、安全科学三维铁碳微电解预处理垃圾渗滤液的试验研究赵春兰吴勇卓勇王辉涛(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，环境与土木工程学院，成都610059)摘要采用三维铁碳微电解法对高浓度的垃圾渗滤液进行预处理实验，以COD、NH，一N、色度的去除率为主要指标，静态实验条件下，采用单因素控制方法，考察电解反应时间、电解电压、曝气量、水力停留时间、极板正负交换周期5个因素对处理垃圾渗滤液效果的影响。结果表明电解反应时间为100rain、电解电压为30V、曝气量为2000L／h、水力停留时间为2．33h、极板正负交换周期为50S时，COD、NHN、色度的去除效果最好。关键词三维电极Fe—C微电解垃圾渗滤液去除率中图法分类号X502；文献标志码A三维电极是在二维电极的理论基础上提出来的，它在二维电极板间装填颗粒状或碎屑状的填充物，以此作为第三极电极，从而形成三维电极的格局。第三极电极的填料表面会在电场的作用下带电，形成一个个微小的电极单元，进而在填料表面也可以发生电化学反应，因此反应范围不仅仅是在电极板的表面，还包括底板上的填料区域，这样一来三维电极比二维电极具有较高的面体比，粒子间距离变小，减小了废水中污染物的反应距离，电能利用率快速提升，体反应速度高，单位时空产率高⋯，传质效果好，能以较低的电流密度提供较大的电流。以此设计的电化学反应器在有机废水处理J，重金属废水处理等领域得到了广泛的应用。1微电解机理1．1电极反应铁碳微电解技术又称为内电解、铁还原、零价铁法J、铁碳法等，所采用的材料是将铁屑和碳按照1：1的比例混合，利用铁碳之间的电极电位差，形成微原电池。这些微原电池以电位低的铁作为阳极，电位高的碳做阴极，以具有一定导电性的废水充当电解质，形成无数的原电池，产生电极反应。阳极(Fe)：Fe一2e—}Fe(1)Eo(Fe“／Fe)=一0．44V(2)阴极(C)：2H+2e—H，t(3)2015年12月25日收到第一作者简介：赵春兰。E-mail：219194903@qq．(30／／1。Eo(H／H)=0．00V(4)当有O：时：02+4H+4e———H2O(5)Eo(O2／H20)=+1．23V(6)O2+2H2O+4e—珥0H(7)Eo(O2／OH一)=+0．40V(8)反应过程中产生的Fe和原子H都具有很高化学活性，能改变废水中有机物的结构和特性，使之发生断链、开环等作用J，将有机物进行降解。这个过程通常伴随着曝气的进行，其主要功能是对污水介质进行充氧，还能有效防止铁屑板结。1．2氧化还原及吸附絮凝微电解反应生成的的新生态[H]，可与废水中大分子有机物发生加成、断链及开环等发生化学反应，从而将大分子有机物转变为降解性较好的小分子有机物，从而降低废水生物毒性，提高可生化性m。同时反应产生的Fe。经氧化还原、沉淀后形成聚合度大的Fe(OH)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。反应式为4Fe+02+4HFen+2H2O(9)Fe+2H2OFe(OH)3l+3H(10)2材料和方法2．1试验装置2．1．1电解槽电解槽的主体所选用的板材为亚克力板，密封性良好，基本无渗漏隐患，有一定耐腐蚀性、耐酸、耐碱性质，制造成本较低，操作、安装、检修方便，能满290科学技术与工程l6卷足设计需求。电解槽的装置示意图如图1，由4个侧板和一个底板拼接密封而成，板材厚度为1011'1113，有效容积为600×600×600nlin(长×宽×高)。电解槽的内部构造是由进水口处的不锈钢电极板，出水口处的不锈钢电极板，用于平分电解槽空间的不锈钢电极板(中间隔板)，2块U型池隔板，2组共4块石墨电极板，4组曝气管组成。1进水Jf—————_——一暑墨．j一一一⋯一一5T================================：：6量79『_———————————————————_18。9T————————————--—————————一。出水1为进水L】电极板；2为曝气管进气口；3为曝气n；4为曝气管导管；5为石墨电极；6为U型池隔板；7为不锈钢电极板(中间隔板)；8为石墨电极板；9为出水口不锈钢电极板图1三维电解槽的装置示意图Fig．1Theviewofthree—dimensionalelectrolyticcell图1中的不锈钢电极板将电解槽分成两个均等的空问。每个空间为一个u形电解池。污水通过进水口进入电解槽，在第一个u型电解池内蓄积，当水位高度达到550mm，进入第