鐵碳微電解(micro-electrolysis)技術(shù),又稱(chēng)為鐵炭法、鐵屑法、內電解、鐵還原等技術(shù),是被廣泛研究與應用的一種廢水處理方法。

1、鐵碳微電解技術(shù)去除銅離子的原理及說(shuō)明

“微電解法”主要是用特制的催化鐵碳一體化材料為填料，利用原電池原理將廢水中的重金屬離子去除。反應方程式為：

該工藝利用鐵碳復合微電解技術(shù)，由鐵釋放電子，銅離子得到電子，發(fā)生化學(xué)反應，生成銅單質(zhì)，沉積在鐵碳復合微電解材料表面，銅離子得以去除。

根據化學(xué)反應原理，鐵可以迅速置換銅離子，沒(méi)有逆反應發(fā)生。銅沉積在鐵碳復合微電解材料表面，與水分離，可定期回收金屬銅。微電解反應將消耗填料，可視實(shí)際消耗量定期補充投加。采用反沖洗可將填料間截留的懸浮物沖洗出來(lái)，最終排至沉淀槽沉淀，防止堵塞，保證系統穩定運行。

2、微電解和混凝實(shí)驗

2.1 采樣及樣品保存

2.1.1 采樣點(diǎn)及采樣次數

在現有的調節池設定一個(gè)監測點(diǎn)，于第1～4天的10：30、14：30以及18：00這幾個(gè)時(shí)間段為采樣時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)行了為期4天，共12次的取樣。

2.1.2 樣品采集及保存

在調節池固定的采樣點(diǎn)于固定的采樣時(shí)間，將采水瓶沉沒(méi)到水面表層以下0.5m，待3～5min后,將瓶提出水面，瓶?jì)人畼拥谷氡４嫫看?。根據?shí)驗要求，保存瓶選擇體積為2L的飲料瓶，待保存瓶?jì)妊b滿(mǎn)水之后，密封放入加有冰塊的泡沫箱內，運回實(shí)驗室。將所采集的水樣編號，放入低于4℃的冰箱內保存，并在24h內對水樣中的銅含量進(jìn)行監測。

2.2 微電解和混凝實(shí)驗

2.2.1 微電解和混凝實(shí)驗步驟

①直接微電解。

每天分別從已取的各時(shí)段調節池廢水水樣中取樣1000ml，測pH值約為4，將這1000ml水樣分成等量3份，然后進(jìn)行微電解反應，分別搖晃攪拌10min、20min、30min，分別倒出相應反應時(shí)間后的水樣200ml，經(jīng)沉淀取上清液測定銅離子濃度及PH值。

②直接微電解然后混凝。

取以上步驟分別倒出相應反應時(shí)間后的水樣200ml，經(jīng)沉淀取上清液測定銅離子濃度，調節pH值在8～9之間，投加適量PAC及PAM，進(jìn)行沉淀后分別取上清液測銅離子濃度及pH值。

2.2.2 Cu的測定銅的測定

采用火焰原子吸收分光光度法，在此不再闡述。

2.3 微電解和混凝實(shí)驗結果及分析

直接微電解和直接微電解然后混凝得到的水樣進(jìn)行Cu離子濃度和pH測定，結果列于表1。從表1中可見(jiàn)，隨著(zhù)微電解反應時(shí)間的增加，Cu離子的去除效率提高；直接微電解然后混凝去除效率進(jìn)一步提高。反應時(shí)間10min左右，去除效率約15%，經(jīng)混凝沉淀后去除效率約50%時(shí)；微電解反應20min左右時(shí)，去除效率約50%，混凝沉淀后去除效率達70%；反應時(shí)間在30min后，去除效率可以達到99%以上，經(jīng)加藥混凝沉淀后基本可以達標。

通過(guò)實(shí)驗，可采用鐵碳微電解法結合現有的工藝去除該線(xiàn)路板廠(chǎng)的含銅廢水中的銅離子，經(jīng)試驗確定最佳運行條件是pH在3～4之間，停留時(shí)間大于等于30min。

3、工程應用

根據建設方提供的資料，本方案確定廢水進(jìn)水pH3～4，Cu2+濃度110mg/L。每天來(lái)水量為2000m3/d，設計廢水處理規模2000m3/d，按20h連續運行方式設計，即100m3/h。外排廢水執行《廣東省地方標準水污染物排放限值》（DB4426-2001）第二時(shí)段表2總銅執行一級標準，總銅濃度≤0.5mg/L。根據從工廠(chǎng)采水樣并進(jìn)行微電解和混凝實(shí)驗得到的含銅廢水的處理工藝參數的結果進(jìn)行設計，進(jìn)行工廠(chǎng)的實(shí)際工程應用。

3.1 原污水治理系統處理工藝流程及說(shuō)明

含銅廢水經(jīng)過(guò)收集系統送入調節池后，在調節池內進(jìn)行均質(zhì)均量，然后由泵入混凝池調節pH至8～9，然后進(jìn)入混凝絮凝反應池內，在PAC、PAM的作用下混凝進(jìn)行破乳、絮凝成大塊的絮狀體，以便提高沉降效果。再進(jìn)入平流式沉淀池進(jìn)行泥水分離后進(jìn)入砂炭過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾。

3.2 改造后污水治理系統處理工藝流程及說(shuō)明

依據微電解及混凝實(shí)驗結果，需在現有的污水處理系統中增加鐵碳微電解系統。結合該廠(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)反復驗算，將現有的調節池隔出三個(gè)部分，一部分仍作為調節池使用，一部分作為鐵碳微電解反應系統，一部分作為緩沖池由泵送至現有的污水處理系統中。含銅廢水經(jīng)過(guò)收集系統在調節池內進(jìn)行均質(zhì)均量后，被泵入鐵炭微電解反應池，通過(guò)一定的反應時(shí)間將銅離子還原；出水進(jìn)入緩沖池，泵入原有的中和池調節pH至8～9，經(jīng)原有混凝反應池出水進(jìn)入原有的沉淀池進(jìn)行泥水分離，處理后清水排放，鐵碳微電解反應池內設曝氣進(jìn)行反沖洗，防止鐵碳板結。

3.3 處理效果

在增加鐵碳微電解系統后，污水處理效果均能達到要求，且處理系統較穩定，所選取的工藝非常適用于該線(xiàn)路板廠(chǎng)含銅廢水的處理，具體運行效果見(jiàn)表2。

4、結語(yǔ)

通過(guò)該廠(chǎng)鐵碳微電解技術(shù)的實(shí)際應用，且通過(guò)對水體中總銅的連續監測，得到了以下結論：鐵碳微電解技術(shù)對于處理含銅廢水在進(jìn)水pH在3～4，反應時(shí)間大于30min的情況下具有良好的處理效果，在今后的含銅廢水的處理中能得到廣泛的應用。（來(lái)源：廣州巨邦環(huán)保工程設備有限公司）