影响铁碳微电解去除废水COD效果的原因探究

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(河北中科永和检测技术服务有限公司，河北 石家庄 050036)

近年来环保成为热门词汇，相应地环保行业成为热门行业。之所以会出现这样的局面，是因为环境污染是我国面临的一大问题，特别是水污染。在水污染中以工业废水的程度最高，占据了七成以上的水量。工业废水的处理往往也是各国环保行业的棘手问题，越来越受到人们的重视。特别是对于高浓度有机废水，在传统废水处理方法的局限下，新的水处理工艺纷纷应运而生。众所周知，当前制药、发酵等行业废水的处理出现了越来越多的难题，原因在于新的产品和新的生产工艺导致含有新的污染物废水的产生。越来越多的生产行业会产生含有很难进行生物降解物质的废水，其中的污染物特点是：浓度高、碳链长、含环状结构、有毒等。这就会导致废水的B/C值相对低，往往这样的废水单纯靠补充碳源和水解酸化等简单化学处理是很难提高其可生化性的。上世纪八十年代后针对上述问题，诞生了铁碳微电解技术，它又被称作内电解法、铁屑过滤法和零价铁法等。该方法是利用金属电化腐蚀原理，将具有电极电位差的两种不同元素(铁和碳)直接浸泡于废水水体中，形成许许多多微型原电池，使得水中的电解质类污染物得以发生氧化还原反应被降解，且电化反应同时又会引发诸如吸附、絮凝和沉淀等协同反应效应，从而实现废水的净化。

1 问题产生与分析

在实际工作运行过程中出现了这样的问题：制药、发酵行业高浓度有机废水经铁碳微电解工艺前后COD浓度降低不明显(10%以内，甚至不足5%)。这种情况在正常对于铁碳微电解技术的使用和操作条件下，最有可能的原因有以下几个方面：

1.1 废水水质

对于处理不同的废水就需要采用不同的工艺条件(如pH和停留时间等)，而水质的较大波动，就会导致这种调控的滞后，甚至会使得处理效果微乎其微。

1.2 调节pH

将铁碳微电解看作一个催化反应，对其进行单因素实验就可以发现pH值是一个很重要的调节参数，往往在数值变化0.5后相应COD去除率就会变化很多，因此微电解一定要在最佳pH条件下进行。

1.3 停留时间

类似pH，停留时间也是微电解反应的重要参数，对于氧化还原反应来说，停留时间给得越充足，反应进行得就会越彻底，然而时间不能无限长下去，会导致后续处理效率降低，甚至引入新的问题，因此同样有最佳停留时间这样一个操作参数。

1.4 曝气量

曝气是为了去除铁碳表面的钝化膜，过小会不利于物质氧化，过大则导致废水中待处理物质与填料物质接触时间有限，从而COD的去除率降低，因此曝气量也应当有最佳值。

1.5 絮凝沉淀

如果微电解池出水絮凝沉淀效果不好，亚铁离子会反应至COD上，并引发多种后续问题。

1.6 填料钝化

废水之中一些难于处理掉的悬浮物质可能会覆盖至铁碳填料表面，使其形成一层阻碍微电解反应继续正常进行的钝化膜，从而影响COD的去除效果。

上述分析表观上认为是造成微电解填料效果下降的原因，倘若一切工艺条件均在正常前提和最佳参数下操作，那么我们所遇到的有机废水经铁碳微电解工艺前后COD浓度降低不明显的问题就一定能保证在高效率之下进行吗？这个问题值得进一步讨论。

2 具体问题的探讨

如上所述，当相关条件均控制良好的情况下，微电解效果能否一定高效进行，这在微电解和水处理理论上讲是肯定的，但是对于某些具体或特殊污水进行处理过程中，我们遇到了新的问题。优化不同的操作参数进行废水的微电解处理，COD的去除率均在很低值，这一结果很自然地能够推断出问题的关键在于“废水水质”或“填料钝化”。但众所周知铁碳微电解目前应用广泛，在印染废水、金属废水、含酚废水、造纸废水、炸药废水、农药废水等工业废水的处理中均有应用。难道对所述具体废水微电解就不能发挥作用了吗？答案显然是否定的。然而，出现上述现状是有一定原因的。在进行相关实验过程中，我们发现，在采用现选方法对废水进行处理的过程中，会在设备上或多或少留有一定量的粘稠物，此种物质表观上看去类似于胶状体，质地类似于动植物体液有粘滑感。此种物质究竟是油脂、蛋白质、盐类，还是其它，有待进行进一步的测定，但从目前分析看此物质几乎无色透明，能通过滤布且悬浮于废水之中，此种物质是否就是包被微电解填料致使反应效率下降的原因呢？答案还不明确。虽说微电解可处理废水多种多样，但毕竟都是针对废水中的电解质，而如果这种物质恰好是一种有机非电解质包覆在了填料表面，这样自然而然就会抑制微电解反应的进行，COD去除效率降低。从相反角度而言，此种物质毕竟是在废水中存在或是形成的，也能够通过过滤预处理进入微电解过程，而并不能够通过电解作用去除或降解，这确实是一个不多见的难题。当然，上述无论正反两方面的分析均是对于此具体问题从某一角度的探讨，并且该分析仅仅从问题发现的其中一方面或可能原因的角度出发进行的，至于它是否就是我们所遇到的具体高浓度有机废水经铁碳微电解工艺前后COD浓度降低不明显的关键原因所在，需要对其着手进行进一步的深入分析、研究和验证。

3 结 语

工业废水特别是制药、发酵等行业废水，污染物浓度大、色度高、组成复杂、可生化性差，铁碳微电解法对于断长链、开环、提高B/C、降低COD等有很大帮助，是一种新兴的废水处理方法，可用于多领域行业废水的处理。然而，该方法是否为废水处理的“万能法”，关键在于环保工作者对于微电解反应本身的理解和具体处理水质的掌握，只有这样才能从微观上了解反应原理和处理关键，才能高效地找到最佳操作条件进行调试工作和出现问题寻根究底从容应对。