催化铁内电解法处理印染废水试验

催化铁内电解法处理印染废水试验（通用7篇）

催化铁内电解法处理印染废水试验 篇1

为探讨催化铁内解的.反应机理,在印染厂以调节池废水为研究对象进行了试验研究.试验结果表明,对于碱性印染废水,催化铁反应器的停留时间应不小于5.0h,采用厌氧运行方式对色度去除和提高可生化性更为有利,经后继生化处理后,出水有机物和色度去除率分别为75%、81.5%,出水pH呈下降趋势.

作 者：黄理辉 马鲁铭 毕学军 张波 Huang Li-hui Ma Lu-ming Bi Xue-jun Zhang Bo 作者单位：黄理辉,马鲁铭,Huang Li-hui,Ma Lu-ming(同济大学环境科学与工程学院,上海,92)

毕学军,Bi Xue-jun(青岛建工学院市政与环境学院,山东,青岛,266033)

张波,Zhang Bo(山东省环境保护局,山东,济南,250000)

催化铁内电解法处理印染废水试验 篇2

催化铁内电解技术是一项操作管理简单、能耗低的环境友好型污染治理工艺, 作为一种预处理方法其可以明显改善废水的可生化性, 显示其在难降解有机废水处理中的发展潜力。

1催化铁内电解工艺的降解机理

催化铁内电解降解有机物最基本的原理是电极腐蚀, 即阳极铁逐渐消耗的过程。铸铁是铁和碳的合金, 成分中除了纯铁还包括Fe3C及其它一些杂质。杂质成分形成微小颗粒散布在铸铁内部, 当处于电解质溶液中时, 因为其拥有和铁不同的电极电势, 会形成无数个微小原电池, 铁逐渐被消耗。当铁屑和铜相接触时, 又可以构成宏观原电池。基本电极反应如下:

阴极:

中性或碱性溶液:

此外, 还包括还原作用、铁离子的絮凝作用、铁盐沉淀作用等。

2试验部分

2.1试验材料

苯酚模拟废水:称取苯酚0.2g溶于蒸馏水, 定量转移至1000m L容量瓶中, 苯酚浓度为200mg/L。

铁屑:车床加工废料。

铜条:市售, 纯度达到99.9%以上。

2.2测定指标和分析方法

测定指标为苯酚, 采用4-氨基安替比林分光光度法。

2.3实验仪器

电子天平;p H计;分光光度计

2.4试验过程

(1) 称取一定重量的铁屑和铜条, 置于250m L广口锥形瓶内, 混合均匀。

(2) 向锥形瓶内加入200ml苯酚废水。

(3) 将锥形瓶放入摇床, 以100r/min常温下反应90min。

(4) 反应结束后, 调节溶液p H值到9以上, 静置, 取上清液测定苯酚浓度.

3结果和分析

3.1单因素试验

3.1.1 Fe投加量对去除效果的影响

设置铁铜质量比为4:1, 保持原水p H不变 (200mg/L的苯酚废水的p H值为6.5左右) , 铁屑加入量依次为5g, 10g, 20g, 30g, 40g, 50g。实验结果如图1所示。

图1表明, 苯酚去除率随着Fe投加量的增加而增大。这是因为Fe投加量的增多使得体系中Fe2+增多, 从而使原电池数目相应的增加, 苯酚去除效果也逐渐变好。随着Fe加入量的增大, 苯酚去除效率增加的趋势变缓。综合经济因素的考虑, 适宜的Fe加入量取40g, 即200g/L。

3.1.2铁铜比对去除效果的影响

设置Fe投加量为40g, 变量因素铁铜比通过改变C u的用量来体现, 铁铜比的取值依次为2∶1, 4∶1, 6∶1, 8∶1, 10∶1, 15∶1。结果如图2所示。

图2显示, 随着铁铜比的增大, 苯酚去除率先升高后降低。这是因为在铁铜比较小时, Fe的含量相对较少, 体系中原电池数目较少;铁铜比的增大增加了Fe和Cu的接触面积, 体系中原电池的数目增多, 苯酚去除率随之增大;但是当铁铜比达到一定值以后再增大, 苯酚去除率反而降低, 因为此时Cu的量较少, 体系中原电池数量不足。最佳铁铜比值为6∶1。

3.1.3 p H值对去除效果的影响

设置Fe投加量为40g, 铁铜比为6∶1, 水样的p H值依次为3, 5, 7, 9, 11, 13。实验结果如图3所示。

从图3看出, 随着p H的升高苯酚去除率逐渐降低。这是因为p H越低, 铁铜形成的原电池电极电位越高, 电极反应越容易进行;阳极Fe的溶出速度加快, 更多的Fe2+不断补充到体系中;同时酸性越强, Fe与H+越易发生置换反应, 生成更多的新生态[H], 增强系统的还原能力。综合以上原因, 确定在p H为3时反应进行的最为顺利。

3.2正交试验

以Fe投加量、铁铜比及p H值为考察因素, 以苯酚去除率为指标, 作三因素三水平正交表, 见表1。

在表2中, 由于RC>RA>RB, 所以各因素对实验结果影响的主次顺序为:p H值>Fe投加量>铁铜比;对于Fe投加量这一因素来说, 因为K3>K2>K1, 所以第3水平为最优;同理, 因素B的最佳水平为第2水平, 因素C为第1水平。因而本试验最优水平组合为A3B2C1。

4结论

通过研究分析得出:

(1) 在给定的水平下, 三种因素对Fenton反应处理苯酚废水影响的主次顺序为:p H值>Fe投加量>铁铜比。

(2) 正交试验得出最佳因素组合为:Fe投加量为250g/L, 铁铜比为6:1, p H值为3。

摘要：以Fe投加量、铁铜比、p H值为考察因素, 通过单因素和正交试验, 确定各因素对实验结果影响的主次顺序为:p H值>Fe投加量>铁铜比;最优因素组合为:Fe投加量为250g/L, 铁铜比为6:1, p H值为3。

关键词：苯酚废水,内电解,铁铜比,正交试验

参考文献

[1]赵天亮, 宁平, 陈芳媛.含酚废水治理技术研究进展[J].环境与健康杂志, 2007, 24 (08) :648-649.

[2]汤心虎, 甘复兴, 乔淑玉.铁屑腐蚀电池在工业废水治理中的应用[J].工业水处理, 1998, 18 (06) :4-6.

催化铁内电解法处理印染废水试验 篇3

关键词：氧化钙，改性粉煤灰，甲基橙溶 液；搅拌

中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）05-0161-02

我国火力发电厂年产粉煤灰量达到亿吨以上，大量未被充分利用的粉煤灰被当作固体废弃物堆放在灰场，不仅造成了土地的浪费，更重要的是导致了空气和地下水的不同程度污染，破坏了生态环境。粉煤灰由于表面结构致密，使其直接使用时投放量大、效率低，因此限制了其在水处理中的大规模应用。实验证明，对粉煤灰进行不同类型的改性可改善或提高其吸附性能。

染料是人们生活中必需的化工产品。最早采用直接染料印染棉布，酸性染料印染羊毛等。随着化学纤维工业的发展，大量新型染料随之产生，如印染化纤产品的分散染料、阳离子染料等，种类越来越多，应用也广，因而染料生产及印染行业产生的染料废水已成为工业废水处理中的难点。

本项目在对粉煤灰进行改性的基础上，将其用于染料废水的处理，这不仅是废水资源化利用的有效途径，同时也能达到以废治废的目的。

1实验部分

①仪器与试剂。仪器：PHS-3C型数字酸度计；恒温干燥箱； HANGPING JA5003型电子分析天平；78HW-1型恒温磁力搅拌器；分光光度计。试剂：氧化钙；甲基橙；去离子水；氢氧化钠溶液；稀盐酸；粉煤灰。

②改性粉煤灰的制备。准确称量100 g粉煤灰，将其和1 mol/L的CaO溶液按固液比1g∶10 mL混合，在室温下搅拌3 h，静置沉淀30 min，抽滤，在90℃下烘干1 h，过100目筛，制得改性粉煤灰。

③改性粉煤灰吸附工段。验测定甲基橙溶液的最大吸收波长和最大吸收波长下使其吸光度在0.4～0.6之间的甲基橙溶液的浓度。在室温下，取50ml0.05% g/L的甲基橙溶液，加入适量的改性粉煤灰，调pH值，在磁力搅拌器上搅拌后沉淀，过滤，滤液用分光光度计测定其吸光度。在此过程中，考察改性粉煤灰的用量，甲基橙溶液的pH值，搅拌时间3个因素对甲基橙溶液去除率的影响。

2结果与讨论

改性粉煤灰吸附工段最佳运行条件的确定包括以下几个方面。

①改性粉煤灰的用量对去除率的影响。取50 mL甲基橙溶液 5份，分别加入0.4 g、0.7 g、1.0g 、1.3 g、1.6 g的改性粉煤灰，搅拌27 min，过滤，测滤液的吸光度。考察改性粉煤灰的用量对去除率的影响，结果如图1所示。由图1可以看出，随着改性粉煤灰的用量增大，去除率也在增大，当用量达到1.0 g时，去除率达到最大值76.61%。继续增大改性粉煤灰的投放量，去除率反而减小，所以选择改性粉煤灰的用量为1.0 g。

②搅拌时间对去除率的影响。取50 ml甲基橙溶液 5份，各加入1.0 g改性粉煤灰，常温下分别搅拌20 min，25min，30 min，35 min，40 min，过滤后，取清液测定处理后甲基橙溶液，测其吸光度，结果如图2所示。由图2可以看出，最佳搅拌时间在25 min至30 min中。在此范围内，缩小时间梯度（以2 min为间隔），重复试验，结果如图3所示。从图3中可以看出，27 min去除率为最大值，但是31 min至35 min，去除率在缓慢增大，为了提高试验效率，所以最佳搅拌时间为27 min。

③甲基橙溶液的pH值对去除率的影响。取50mL甲基橙溶液 5份，分别将其pH值调至3、4、5、6、7、8，再各加入1.0g改性粉煤灰，常温下搅拌27min，过滤，测其滤液的吸光度。甲基橙溶液的pH值对去除率的影响如图4所示。由图4可以看出，当pH值达到4以后吸附能力迅速下降，去除率逐渐降低。故选择pH值为4的时候，去除率最大。

3结语

实验采用CaO改性粉煤灰的方法，用甲基橙溶液代替印染废水，进行改性粉煤灰处理印染废水的研究。通过试验结果分析，可以得出以下结论：改性粉煤灰吸附甲基橙溶液的最佳运行条件为：改性粉煤灰的用量为1.0 g，pH为4，搅拌时间为27 min。在此条件下，COD去除率可达80.12%。

参考文献：

[1] 罗惠莉.利用改性粉煤灰处理垃圾渗

滤液的研究[J].粉煤灰综合利用,

2008,(5):31-33.

[2] 王代芝,周珊,揭武.用改性粉煤灰处

理酸性蓝染料废水的研究[J].粉煤灰

综合利用,2004,(4).

[3] 钟玉凤,谢四才.改性粉煤灰处理含酚废水的实验研究[J].

陕西科技大学学报,2010,(12).

[4] 贾太轩,冯世宏,杜慧玲.含酚废水的氧化法处理[J].天津化

工,2005,(2).

催化铁内电解法处理印染废水试验 篇4

微电解-光催化氧化法处理印染废水

采用微电解-光催化法对印染废水的处理进行了研究.结果表明:当进水COD为mg/L左右,色度为800～1000倍时,经本法处理的废水,出水COD为150～180mg/L,色度为0～10倍,COD去除率达92%,脱色率接近100%.主要水质指标达到了GB8978-<污水综和排放标准>中染料工业的二级标准.研究了一些因素对处理过程的影响.

作 者：程沧沧 胡德文 周菊香 CHENG Cang-cang HU De-wen ZHOU Ju-xiang 作者单位：江汉大学化学与环境工程学院,湖北,武汉,430056刊 名：水处理技术 ISTIC PKU英文刊名：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT年，卷(期)：31(7)分类号：X703.1关键词：微电解 光催化氧化 染料废水

催化铁内电解法处理印染废水试验 篇5

微电解+物化+生化处理印染废水工程实例

印染废水具有污染物含量高、浓度波动幅度大、偏碱性、色度高、难生化等特点.文章结合工程实例,介绍了微电解+物化+生化工艺在处理印染废水工程中的`实际应用,详细介绍了工艺原理、主要工艺参数及运行成本分析.工程运行表明,该工艺运行稳定、投资少、处理成本低,COD、BOD、SS和色度的去除率分别在94%、96%、89%、96%以上,出水水质各项指标均达到<纺织染整工业水污染物排放标准>(GB4287-92)中一级排放标准.

作 者：邓喜红 王超 Deng Xihong Wang Chao  作者单位：邓喜红,Deng Xihong(长沙环境保护职业技术学院,湖南,长沙,410004)

王超,Wang Chao(湖南群山水处理设备有限公司,湖南,长沙,410001)

刊 名：环境科学与管理 英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT 年，卷(期)：2008 33(3) 分类号：X703.1 关键词：微电解   物化   生化   印染废水  

催化铁内电解法处理印染废水试验 篇6

研究上流式厌氧生物滤池反应器(UBF)处理难降解印染退浆废水,试验结果表明,在中温(35℃±3℃)条件下,用混合酸调节pH值,在水力停留时间为8.9 h、CODCr负荷率为13.1 kg/(m3*d)情况下,CODCr去除率达到了68%.

作 者：薄国柱 夏明芳 操家顺 王慧中 BO Guo-zhu XIA Ming-fang CAO Jia-shun WANG Hui-Zhong 作者单位：薄国柱,操家顺,BO Guo-zhu,CAO Jia-shun(河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098)

夏明芳,王慧中,XIA Ming-fang,WANG Hui-Zhong(江苏省环境科学研究院,江苏,南京,210036)

催化铁内电解法处理印染废水试验 篇7

催化铁是指在铁刨花材料表面镀铜从而形成双金属内电解催化还原体系,在中性及碱性条件下具有比零价铁更强的还原能力[1]。催化铁还原包括零价铁表面的还原和阴极金属表面的催化还原,在中性条件下主要以后者为主。催化铁技术在脱色、脱氯、脱硝等方面已被证实具有很好的效果[2,3,4,5,6,7]。

催化铁技术与生物处理法的耦合是近年来兴起的研究方向,主要在水解酸化、脱氮、除磷及同步脱氮除磷等方面的研究较多,具有较大的市场前景和使用价值,但仍有许多地方尚待深入研究。

本文介绍了催化铁-生物处理耦合技术的机理,总结了近年来该技术的研究进展,并在此基础上指出了该技术目前存在的问题及发展方向。

1 催化铁技术简介

催化铁是铁内电解的一种。较早时期铁内电解法的研究热点是铁碳还原法[8],即利用铁屑中的铁元素和炭中的碳元素组成微小的原电池,以电化学反应为主,对废水进行还原处理。但传统的铁碳内电解法存在着以下缺点:1)只适用于p H低的废水,所以反应需要消耗大量的酸、碱;2)铁的消耗量大,产生大量的含铁污泥,易结垢;3)铁与炭比重相差大,在水中分层,影响电化学反应。因此,反应设备运行一段时间后,床层易板结,出现沟流等现象,从而影响了处理效果。

针对铁碳内电解法的缺陷,同时考虑对生物难降解工业废水处理效果的改善,同济大学城市污染控制国家工程研究中心研发了“催化铁”技术[9]。催化铁法相比铁碳内电解法具有如下的优越性:1)铜作为惰性电极明显提高了铁的还原能力,废水中的难降解有机物可得到较充分的还原;2)反应不需曝气,可避免单质铁被分子氧氧化,故耗铁量显著降低;3)p H适用范围广,从酸性到碱性环境均有良好的处理效果,且操作简便,将反应保持在近中性环境对后续脱氮除磷和提高活性污泥的沉降性能都大有益处。

2 催化铁-生物处理耦合技术的机理

催化铁技术与生物法相耦合的基础是零价铁的反应,引入铜作为阴极惰性金属,与铁形成原电池,加速阳极铁的腐蚀,从而实现对污染物的强化处理[10]。反应机理包括电化学作用、铁的还原作用、化学混凝与化学沉淀作用以及铁与微生物的作用等。

2.1 催化铁-水解酸化耦合技术

1)水解酸化过程中产生的有机酸可加速铁的腐蚀,从而提高催化铁的效果;同时铁对有机酸导致的p H下降具有较强的缓冲作用(“析氢”反应,见式(1))。

2)催化铁的强还原作用可降低废水中部分有毒有害有机物对微生物的抑制,提高水解酸化的效果,如还原硝基苯(见式(2))[11,12]。

3)催化铁反应过程中产生的Fe2+可与废水中的S2-发生沉淀(见式(3)),保护水解酸化菌免受其毒害。

4)催化铁填料可作为生物载体,丰富水解酸化过程的微生物相,同时还可起到表面改性作用,中和生物载体和细胞表面的负电荷,提高微生物的挂膜量。

2.2催化铁-生物脱氮耦合技术

1)组成电子传递链

铁元素普遍存在于生物细胞色素、铁氧还蛋白和铁硫蛋白中,是氧化还原的载体,又是一些酶(如脱羧酶)的辅助因子,能将NH3-N氧化的中间物质羟氨在脱氢酶的作用下所释放出的2个电子[13]经电子传递链最后传递给氧,再经磷酸化而产生能量,是电子传递链的重要组成部分。

2)降低ORP

催化铁可与水中的溶解氧(DO)发生电化学反应[9],消除反应体系的DO,降低周围环境的ORP,从而使NO3-成为唯一有机电子受体而被还原,有利于厌氧反硝化进程。

3)促进生物反应

硝化细菌的细胞结构大部分具有复杂的膜内褶(如薄片状、囊泡状和管状),铁离子能够加大生物细胞膜的渗透性,从而加快营养物质的吸收速率[14]。同时,水中的Fe2+是化学催化剂,附着在活性污泥上,能促进硝化反应的进行。

4)附着层的作用

催化铁表面的附着层主要为复杂矿物,具有电子传递性能,与铁形成的复合体对硝酸盐具有转化活性,可提高总氮的脱除效率。

2.3 催化铁-生物除磷耦合技术

将催化铁置于生物除磷的厌氧段,可消耗厌氧系统中残余的DO,降低厌氧段的ORP,为生物释磷创造更严格的厌氧环境。厌氧段p H有小幅上升,催化铁对酸的缓冲能力增强,有利于厌氧生化反应。同时,产生的铁离子在后续好氧段形成三价离子,可生成难溶化合物除磷[15],且生成的难溶化合物表面对磷有很强的吸附作用,提高了除磷效果。此外,在生物除磷厌氧段,铁表面易附着微生物体,可使厌氧段的ORP更低,创造更适宜除磷菌生长的条件[16],提高除磷效率。

3 催化铁-生物处理耦合技术的研究进展

目前对催化铁-生物处理耦合技术的研究主要集中在两个方面:一方面是从工艺层面探讨催化铁与不同生物处理技术的耦合,优化运行参数以达到更好的处理效果;另一方面是从理论层面研究耦合过程中催化铁的作用机制,以及反应过程中各物相的变化。随着对催化铁-生物处理耦合技术研究的不断深入,将催化铁技术应用于工业废水处理的报道受到越来越多的关注。

3.1 催化铁-水解酸化耦合技术

在诸多改善难生物降解工业废水处理效果的方法中,水解酸化技术是应用范围较广的一种[17,18,19]。工业废水中的有毒有害有机物对水解酸化有负面影响,结合催化铁技术的特点,将其与水解酸化技术进行耦合,可改善处理效果。胡坚等[20]设计了平流式耦合反应器,并应用于化工区混合污水处理厂的工艺改造工程,在原有循环式活性污泥技术(CAST)工艺的基础上添加了催化铁-水解酸化耦合工艺预处理单元。研究发现:经催化铁-水解酸化工艺预处理后,废水的可生化指标BOD5/COD达到0.35以上;处理出水中的COD,NH3-N,TP的平均去除率分别由单一CAST工艺的69%,0,46%提高到75%,46%,57%,证明催化铁与水解酸化耦合可明显改善化工废水的可生化性和处理效果。陈文琳等[21]也做了相似的实验研究,同样证明了催化铁与水解酸化耦合可降解废水中对生物有抑制作用的有毒物质,提高废水的可生化性。对比二人的工艺流程可发现,其区别在于催化铁和水解酸化结合的前后顺序不同,这是否会影响水解酸化的效果尚有待研究;同时,处理过程中监测的指标不全面,对于不同废水的水质及水解酸化的特定指标(如污染物质分子结构和性质上的转化)的变化也需深入分析。

3.2 催化铁-生物脱氮耦合技术

支霞辉[22]在序批式反应器(SBR)内部设置催化铁反应装置,通过化学与生物降解的耦合协同反应,实现含氮有机物的短程硝化反硝化生物脱氮过程。该耦合反应过程明显比通常的生物短程硝化节省曝气能耗与反硝化碳源。铁对亚硝化有显著的促进作用,加速了NH3-N向亚硝酸盐的转化,使亚硝酸盐产生积累,顺利实现短程硝化反硝化。耦合短程脱氮仅是在生物铁活性污泥生化反应作用下的结果,催化铁的作用通过对硝化过程中硝化菌活性的影响而实现,耦合脱氮反应过程中同时存在硝化反硝化。王梦月等[23]则研究了低碳氮比条件下催化铁耦合生物反硝化的脱氮效率以及N2O的释放量。实验结果表明:相对于常规低碳氮比反硝化,与催化铁耦合可大幅提高硝酸根的转化率,显著提高了N2O的释放量;但N2O最高累积量小于8%,且可继续生物还原为N2,还原率可提高25%~30%,有效促进了N2O的生物降解。催化铁可以消除体系的DO和降低ORP,对维持缺氧反硝化环境有利,且低碳氮比条件可减少外加碳源。在该应用领域,催化铁工艺如何与不同的工艺有机结合而发挥最大功效是今后研究的一个方向。

3.3 催化铁-生物除磷耦合技术

催化铁的加入可消耗厌氧段残余的DO,创造更为严格的厌氧环境,可提高聚磷菌的除磷效果。刘飞萍等[24]将催化铁置于厌氧段,研究了催化铁与生物法耦合后对生物除磷效果的影响。实验结果表明:与催化铁耦合后,厌氧末段ORP降低了约60 m V,p H小幅上升;在培养过程中测得铁离子的浓度开始时增速较快,之后渐趋于稳定,约为40 mg/g(以MLSS计);与未耦合时相比,耦合工艺中的污泥沉降性能更好;耦合工艺中厌氧末段磷的释放量有所下降,聚磷菌细胞内聚羟基脂肪酸酯(PHA)含量有所提高;好氧段磷的吸收速率加快,好氧末段污泥中的无机态P含量更高;长期运行未发现耦合体系中催化铁对除磷效果有抑制作用,反而可增强除磷的稳定性。在除磷处理过程中,化学除磷和生物除磷均在起作用,可具体研究各自的除磷贡献以及反应条件改变带来的变化。

3.4 催化铁-生物同步脱氮除磷耦合技术

Wang等[25]采用实际城市污水,通过209天的对照实验,发现催化铁可同时提高生物脱氮除磷的效果,TN和TP的去除率分别提高了8.72%和57.83%。周鹏飞等[26]开展了催化铁-CAST耦合工艺对城市污水脱氮除磷的中试研究。结果表明:催化铁-生物处理耦合技术具有改善活性污泥性状的良好作用,能够促进生物脱氮,提高脱氮效果;同时,通过生物除磷与化学除磷的协同作用可提高除磷效果;试验期间各项指标去除效果较好,NH3-N,TN,TP的平均去除率分别为96.40%,36.55%,90.00%,各项指标稳定达标。

3.5 催化铁-微生物处理耦合技术还原SO42-

废水中的SO42-基本是无毒的,但其还原产物H2S和S2-等对许多细菌的生长具有抑制作用。铁是硫酸盐还原菌细胞中与还原硫酸盐相关的多种功能酶的辅基成分,通过自身价态相互转化实现呼吸酶传递电子的作用[27]。有研究认为,Fe2+是硫酸盐还原过程中的重要佐剂,在进水中投加一定浓度的Fe2+能刺激硫酸盐还原菌(SRB)的活性,进而提高硫酸盐的去除率和减少硫化物的积累量[28,29]。同时,硫酸盐还原菌的存在也可促进铁的腐蚀过程。刘杏等[30]通过实验对比分析了催化铁、微生物、催化铁-微生物耦合3个不同体系中SO42-的还原情况。结果表明,催化铁的存在确实能够促进SRB的生物活性,相比单纯的微生物体系,催化铁-微生物耦合体系可促进SRB还原SO42-,加快SO42-还原速率,从而提高其去除率。因此,耦合体系更适合处理含较高浓度SO42-的废水。

4 催化铁表面附着层的研究

催化铁-生物处理耦合技术具有独特的污水处理优势,污水处理过程中催化铁表面易形成附着层,其来源主要为铁与液相成分之间的腐蚀产物、表面沉积垢以及附着活性污泥的微生物等。表面附着层的成分、结构和性质对于催化铁-生物处理耦合工艺的污水处理效果有着重要影响。

梁学颖等[16]对耦合反应后的催化铁表面附着层的微观形态、元素组成、物质构成等进行了表征。表征结果显示:在不同工艺条件下,铁、碳、氧均为催化铁表面附着层的主要元素,纯曝气氧化条件下附着层相对疏松,主要为羟基氧化铁等铁氧化物;耦合生物脱氮工艺条件下形成的附着物微观结构呈颗粒状或絮状,含有复杂的铁矿物;耦合生物除磷工艺条件下形成的附着物主要为非晶态物,较密实且易附着微生物。对比实验发现:微生物作用会促进附着层的非晶化,并增强催化铁表面结合有机物的能力;曝气可加速催化铁表面物质更新;厌氧条件有利于微生物的附着生长。

5 结语

尽管催化铁-生物处理耦合技术经过同济大学相关课题组的不断钻研和实践在废水处理方面得到了长足发展,但是由于国内的催化铁研究尚处于起步阶段,在一些方面还存在着不足。

a)机理研究还需进一步细化。催化铁在不同生物耦合段的反应机理及其作用需具体化;同一个耦合过程随反应进行的机理变化、主导因素、微生物的影响等都有待进一步的研究,从而揭示全部的反应路径,达到调控反应路径使处理效果最优化的目的。

b)催化铁-生物处理耦合技术还需大量的现场试验进行验证,通过对实际工业废水的处理以及其他物质条件的干扰研究,进一步说明技术的有效性和稳定性。

c)催化铁的钝化及使用后催化铁的后续处理问题尚待研究。

d)应拓展应用领域。在传统工艺(如A2/O、生物接触氧化池等)及新型工艺(如BCFS、生物膜反应器等)中使用催化铁-生物处理耦合技术,并研究出有针对性的操作工艺条件;同时,应在生活污水、面源径流污染和垃圾渗滤液污染等治理领域中进行催化铁-生物处理耦合技术的实践。

生物处理的工艺很多,催化铁在生物反应器中的机理还需深入研究。同时,催化铁协同生物技术处理废水的新工艺的工作原理也要重新确定,要制定出以新的工作原理为基础的设计指导方针,从而得出有效可靠的工艺运行方案。对新工艺的效用也要进行对比研究,弄清不同反应器在何种环境下处理效果最好。这就需要研究者以数学模型作为辅助工具更深入地理解催化铁生物反应器的原理,从而实现对催化铁生物反应器的有效控制和优化运行。对于催化铁-生物处理耦合技术而言,考察在实际应用中的影响因素、完善催化铁的后续处理、深入分析反应机理及可控路径、探索与不同处理工艺的兼容性、提高长期运行的稳定性等是今后需重点关注的研究内容。

摘要：催化铁内电解技术(简称催化铁技术)是同济大学城市污染控制国家工程研究中心自主研发的新型废水处理方法。介绍了催化铁-生物处理耦合技术的机理,总结了近年来该技术的研究进展,并在此基础上指出了该技术目前存在的问题及发展方向。对于催化铁-生物处理耦合技术而言,考察在实际应用中的影响因素、完善催化铁的后续处理、深入分析反应机理及可控路径、探索与不同处理工艺的兼容性、提高长期运行的稳定性等是今后需重点关注的研究内容。