铁碳微电解联合工艺对膜浓水的处理

1.前  言

焦化废水是一类含有高浓度难降解有机污染物及氨氮、高含盐量的废水，主要有机成分有挥发酚、多环芳烃、含氮杂环化合物、石油烃等，成分复杂。经生化处理后，残留有机物绝大部分为难生物降解有机质，绝大多数氨氮可得到有效去除。

现如今焦化废水回用成为其处理的主流，反渗透处理水量大，出水水质好，已作为一种标准水处理技术成为焦化废水深度处理的常规手段。

经反渗透后，将无法生物降解的有机质及可溶性盐进一步浓缩至反渗透浓水中，这部分水COD含量高，可生化性极差，且含盐量高，处理难度大。

因此需要选择适宜的可行的经济的浓水处理工艺。

2.处理现状

Fenton技术是现如今处理焦化废水RO浓水中有机污染物的常用手段之一，它是以Fe²⁺为催化剂，与双氧水发生链反应生成·OH，能无选择性的攻击有机物分子，使其发生开环或断链，直至完全矿化。

但是针对类似于焦化废水反渗透浓水这种含有高浓度难降解大分子有机污染物的有机废水，处理效果有限，对废水水质水量适应性差，反应过程对pH要求高，氧化剂H₂O₂的利用率低，而且无法避免地将产生大量的铁泥，铁泥的处理不仅难度大，成本也高。

3.解决新思路

环保尖兵及其团队经过工艺对比、小中试验证、工程化应用，采用铁碳微电解-非均相芬顿组合工艺对焦化废水反渗透浓水中有机质进行处理，整个体系基本无铁泥产生，反应条件温和，具有流程短、简单、高效、实用性强等优势。

 

工艺流程如下：

酸碱度调节：反渗透浓水先流入pH调节池，调节pH值至2.5-3.5；

铁碳微电解单元：经pH调节池流出的浓水流入铁碳微电解单元进行氧化还原反应;之后通过曝气，使浓水与添加的铁碳填料充分接触发生还原加氢反应，使得浓水中难分解的高分子有机质开环断链，降解成小分子有机质，增强浓水的可生化性；

非均相芬顿单元：经铁碳微电解单元出来的浓水进入非均相芬顿单元，非均相芬顿单元中的催化剂与添加的双氧水反应产生具有氧化性的中间产物，产生的所述中间产物破坏浓水中的有机污染物的分子结构，最终使所述有机污染物矿化；

中和调节：经非均相芬顿单元处理的浓水进入中和调节池，调节pH至8～9；

超滤处理：经中和调节后的浓水进入超滤单元，截留浓水中的少量含铁絮体，之后处理过浓水经超滤单元排出。

超滤清洗单元：清洗超滤单元后的污水排入装有反渗透浓水的进水池中。

铁碳微电解的原理

铁碳微电解工艺是依据金属的腐蚀电化学原理，利用形成的微电池效应降解废水有机质的一种废水处理方法，基本原理为将铁碳填料浸入电解质溶液，利用铁碳之间较大的电势差，形成原电池，发生氧化还原反应。电极反应生成的[H]及初生态的Fe²⁺等具有较高的反应活性，可与难降解的高分子有机物发生还原加氢反应，可有效提高废水的可生化性。

同时，铁碳微电解反应过程中会产生大量的Fe²⁺，进而氧化成Fe³⁺，并伴有pH的升高，Fe²⁺/Fe³⁺发生混凝吸附作用，通过外加絮凝剂使得有机质进一步得到去除，因此也会产生一些的铁泥。

RO浓水含盐量高，导电性好，是一种现成的电解质溶液，为铁碳微电解创造了基础条件。以铁碳微电解作为前处理方法，有利于减轻后续处理的难度，可增强整个系统的抗冲击负荷能力。

 

应用案例

陕西某焦化膜浓水处理工程

工程规模：70m3/h

项目时间：2022年8月

水质情况：COD含量为280-320mg/L，废水电导率为18000-24000μS/cm。

处理性能：

首先利用铁碳微电解作为芬顿反应的前处理方法，利用还原及混凝吸附作用降解去除有机质，提升后续芬顿处理效率。非均相芬顿单元，利用固体催化剂催化H₂O₂产生·OH降解有机质，达到COD去除的目的，出水经超滤后水质满足污水综合排放标准二级标准要求，出水水质稳定。