一、微電解的原理
微電解法,又稱為內(nèi)電解法、零價(jià)鐵法、鐵屑過濾法、鐵碳法,是近30年來被泛應(yīng)用于染料、印染、重金屬、農(nóng)藥廢水處理的一種新興的電化學(xué)方法，鐵碳微電解具有使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等特點(diǎn)，尤其對于高鹽度，高COD以及色度較高的工業(yè)廢水的處理較其他工藝具有更加明顯的優(yōu)勢。難生物降解的廢水經(jīng)鐵碳微電解工藝處理后B/C比大大提高，有利于后續(xù)生物處理效果的提高。國內(nèi)一般將該工藝用于廢水的預(yù)處理，或者與其他工藝聯(lián)合以達(dá)到去除污染物的目的。目前，微電解處理技術(shù)的研究與應(yīng)用主要針對某一種或某一類工業(yè)廢水，尚未形成系統(tǒng)的理論與技術(shù)。
微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性炭或者焦炭，當(dāng)材料浸沒在廢水中時(shí)，發(fā)生內(nèi)部和外部兩方面的電解反應(yīng)。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵，碳化鐵和純鐵存在明顯的氧化還原電勢差，這樣在鑄鐵屑內(nèi)部就形成了許多細(xì)微的原電池，純鐵作為原電池的陽極，碳化鐵作為原電池的陰極;此外，鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池。
電極反應(yīng)生成的產(chǎn)物具有很高的活性，能夠跟廢水中多種組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，包括許多難生物降解和有毒的物質(zhì)都能夠被有效的降解;同時(shí)，金屬鐵能夠和廢水中金屬活動(dòng)順序排在鐵之后的重金屬離子發(fā)生置換反應(yīng);其次，經(jīng)鐵碳微電解處理后的廢水中含有大量的Fe2+，將廢水調(diào)制中性經(jīng)曝氣之后則生成絮凝性*的Fe(OH)3，能夠有效的吸附廢水中的懸浮物及重金屬離子如Cr3+，其吸附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的Fe(OH)3絮凝劑。鐵碳微電解就是通過以上的各種作用達(dá)到去除水中污染物質(zhì)的目的。
二、微電解在污水處理中的應(yīng)用
1、在印染廢水處理中的應(yīng)用：
近年來由于印染技術(shù)的不斷進(jìn)步和有機(jī)合成染料新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，使得印染廢水具有PH 低,色澤深,毒性大,生物可降解性差等特點(diǎn)。因此，鐵碳微電解用于印染廢水的處理體現(xiàn)出了其他工藝不可比擬的優(yōu)勢。
分別對色度300倍，COD為602mg/L，pH為9.76和色度700倍，COD為1223mg/L，pH為5.76 的兩種不同的印染廢水進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鐵碳體積比為1：1，pH為3.0左右，反應(yīng)時(shí)間20～30 min時(shí)，對色度的去除率能夠達(dá)到95%以上，同時(shí)COD的去除率能也能夠達(dá)到60~70%、。鐵碳微電解法對印染廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明pH為1，接觸時(shí)間20～30 min，色度的出去率都能達(dá)到90%以上，COD去除率也能達(dá)到60%左右。
2、在造紙廢水處理中的應(yīng)用：
采用強(qiáng)化的鐵碳微電解對制漿紙二級出水進(jìn)行深度處理，在鐵碳微電解反應(yīng)體系中加入適量的H2O2，使電解產(chǎn)生的Fe2+與H2O2形成Fenton試劑，與鐵碳微電解協(xié)同作用，強(qiáng)化微電解反應(yīng)后用Ca(OH)2調(diào)節(jié)出水的pH值至中性，并與電解液中的Fe2+和Fe3+生成Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體，進(jìn)一步網(wǎng)捕水中的CODCr并去除了水中的Fe2+和Fe3+以及SO42+等離子，使溶液的色度進(jìn)一步得到改善。研究結(jié)果表明，當(dāng)溶液初始pH 值為3.0 、活性炭投加量8.0g/L 、鑄鐵屑40.0g/L 、H2O2 7.17mmol/L 以及反應(yīng)時(shí)間60min, 用Ca(OH)2的投入量為8.0g/ L時(shí)，總CODCr和色度去除率分別達(dá)到75%和95%，達(dá)到了國家造紙工業(yè)水污染物排放一級標(biāo)準(zhǔn)(GB3544—2001)。
3、在焦化廢水處理中的應(yīng)用：
目前我國對焦化廢水主要的處理工藝主要是A/O和A-A/O工藝，但是由于出水中含有高濃度的氨氮、高毒性的CN—和SCN—以及難以生物降解的有機(jī)物等，對微生物均有抑制作用。因此，有人利用微電解技術(shù)對A2/O進(jìn)水或者出水分別進(jìn)行預(yù)處理和深度處理，zui后使出水達(dá)到了*排放標(biāo)準(zhǔn)。通過單因素實(shí)驗(yàn)法確定了*工藝條件，在鐵碳比為4，用量分別為300mg/L和75mg/L，H2O2的用量為1000mg/L，pH值為3，反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí),COD、NH3-N和CN-的去除率分別為61.2%、74%、56.2%和74.3%。B/C比由0.189提高到0.387，大大降低了后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷并提高了生物處理的效率。
4、在制藥廢水處理中的應(yīng)用：
目前制藥廢水處理面臨的主要問題是污染物種類多、濃度高且成分復(fù)雜,沖擊負(fù)荷大,部分廢水中抗生素的存在抑制生化處理時(shí)微生物的生長,可生化性差,色度高等特點(diǎn)。鐵炭微電解的*工藝條件為:pH值3左右,鐵屑用量120g/L,鐵炭質(zhì)量比為2∶1,反應(yīng)時(shí)間120min,曝氣量20mL/min;光催化氧化反應(yīng)*條件：PH值約為3,光催化劑用量為1.5mg/L,反應(yīng)時(shí)間120min,在上述反應(yīng)條件下,廢水COD總?cè)コ士筛哌_(dá)85.08%,色度去除率達(dá)95%以上、。
5、在其他廢水處理中的應(yīng)用：
除上述的之外對含油廢水、垃圾滲濾液、高鹽度廢水等利用鐵碳微電解法進(jìn)行處理。
三、微電解技術(shù)存在的問題
1)長時(shí)間運(yùn)行后會(huì)有機(jī)物在鐵電極上沉積，形成一層鈍化膜，阻礙了鐵電極與碳形成穩(wěn)定的原電池。此外，鐵碳填料容易板結(jié)，阻礙了廢水與填料的有效接觸，形成短流，從而降低了廢水的處理效果。
2)成本較高。
將來研究的主要方向：
1)設(shè)計(jì)新型的鐵碳微電解反應(yīng)器。通過改進(jìn)和優(yōu)化鐵碳微電解翻譯器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，不僅能夠是反應(yīng)更加的穩(wěn)定，而且能夠避免鐵碳填料的板結(jié)。
2)與其他的工藝聯(lián)用。與其他工藝進(jìn)行聯(lián)合使用，不僅能夠提高對污染物的去除率，而且相對的降低了運(yùn)行的成本，有望在廢水的深度處理中得以實(shí)現(xiàn)。如在鐵碳微電解反應(yīng)過程中加入雙氧水使其與點(diǎn)解產(chǎn)生的Fe2+形成Fenton試劑，大大的提高了去除率。