微电解技术强化活性污泥法处理有机废水的研究与应用.docx

微电解技术强化活性污泥法处理有机废水的研究与应用

●污水治理
中国资源综合利用

ChinaResourcesComprehensiveUtilization

Vo1.25.No.5

2007年5月
微电解技术强化活污泥法处理有机废水的研究与应用
陈小强一,程爱华,王志盈

(1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710055;2.陕西科技大学资源与环境学院,陕西成阳712081;

3.西安科技大学地质与环境工程学院,陕西西安710054)
摘要:在介绍微电解技术原理及特点的基础上,重点阐述了利用微电解技术对传统活性污泥法在提高废
水可生化性和强化活性污泥沉降性能两方面的作用,介绍了利用微电解技术处理有机废水的研究现状和
存在的问题,指出了今后微电解技术在改造传统活性污泥法的发展方向.
关键词:微电解;活性污泥法;废水处理
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1008—9500(2007)05-0030-03

ResearchandApplicationofMicro-electrolysistoOrganic

WastewaterTreatmentbyActiveSludgeProcess

ChenXiaoqianbJ,ChengAihua1,WangZhiyinbJ

(1.SchoolofEnvironmental&MunicipalEngineering,XianUniversityofArchitecture&Technology,Xian710055,China;

2.SchoolofEnvironmental&Resource,ShanxiUniversityofScience&Technology,Xianyang712081,China;

3.DepartmentofGeology&EnvironmentalEngineering,XVanUniversityofScience&Technology,Xi’an710054,China)

Abstract:Thispapersummarizesthemechanicandpropertiesofmicro—electrolysistechnology,especiallyusing

themicro-electrolysistoimprovethetraditionalactivesludgeperformance.Theoneistoimprovethebiodegrade

capabilityofwastewate,theotheristoenhancethesedimentationperformance.Theresearchsituationand

problemrelatedtotheapplicationofmicro-electrolysisarepointedoutandthedevelopmenttrendofthis

technologyisalsoinvestigated.

Keywords:micro-electrolysis;conventionalactivesludge;wastewatertreatment
微电解技术…是基于电化学的氧化还原反应原
理,通过反应介质组成的原电池对废水进行处理的
化学处理工艺,又称为内电解法,铁炭电解法等.它
是通过电附集,混凝,吸附过滤等综合作用来处理废
水.该工艺具有适用范围广,处理效果好,使用寿命
长,成本低廉及操作维护方便等特点.而传统的活性
污泥法仍是当前应用最为广泛的污水处理技术之
一

.随着工程技术应用的日益拓展,活性污泥法也在
不断的改进和完善.其中活性污泥法与其他技术的
联用是一个重要的发展方向,利用微电解技术来强
化活性污泥法就是联用技术中研究的一个热点.

1微电解技术强化活性污泥法的反应机理
微电解技术主要是利用金属腐蚀原理,构成微
小原电池,发生氧化还原反应,从而去除水中有害物
质.在强化活性污泥法处理有机废水时,这些作用主
要体现在对废水可生化性的强化和活性污泥沉降性
能的提高两方面.

1.1Fe的还原性

Fe是活泼金属,在酸性条件下,它的还原能力
能使某些有机物被还原为还原态.例如将硝基苯可
还原成胺基物],还原后的胺基有机物颜色淡,易于
被微生物分解,使废水中的色度降低,提高了废水的
可生化性.另外,Fe在酸性条件下生成的Fe可使偶
氮型染料的发色基还原降解口],反应机理如下:

4Fe2++R—N=N—R+4H2O—÷RNH2+RNH2+4Fe’+4OH—

Fe的电极电位是E.(Fe+/Fe)一0.440V,具有还
原能力,在金属活动顺序表中排在铁后的金属就有可
能被铁置换出来而沉淀在铁的表面.此外,Fe可使
有毒重金属转化为弱毒性物质,例如Cr(VI)在酸性
条件下,E.(CrEO72-/Cr3)=1.36V,在碱性条件下,E.

(Cr042-/CI3+)=一0.20V.因此,在酸性条件下,Cr(VI)
的氧化能力较强,而在碱性条件下Cr(VI)的氧化能
收稿日期:2007—02—12
基金项目:陕西省自然科学基金(2004E211),陕西科技大学校内自选项目(ZX05—08),西安科技大学培育基金(200608).
作者简介:陈小强(1979一),男,西安建筑科技大学环境工程专业在读硕士研究生,研究方向为废水的生物处理理论与技术.

-

30-

第5期陈小强等机废水的研究与应用●污水治理
力较弱.在酸性条件下,铁与Cr(VI)分别可发生如
下反应:

3Fe+Cr2072-+14H-~---~3Fe+2Cr3++7H2O

6Fe2++Cr2072-+14H6Fe2Cr3十+7H20
铬由毒性较强的氧化态Cr20}转化成毒性较弱的

C还原态.从而减少其毒性,增加了废水可生化性.

1.2原电池反应
一
般的微电解法采用的是废铸铁屑,铸铁屑为
铁炭合金,当浸没在废水溶液中时就构成成千上万
个细小的微电池|4].微电池以纯铁为阳极,炭化铁及
杂质为阴极,构成原电池,发生电极反应.当在溶液
体系中加入活性炭等阴极材料时,又可在宏观组成
宏观电池,加速了铸铁的腐蚀.电极反应生成的产物
具有较高的化学活性,在中性或偏酸性的环境中,铸
铁电极本身及其所产生的新生态H,Fe等均能与废
水中许多组分发生氧化还原反应,能破坏有色废水
中发色物质的发色结构,达到脱色的目的.另外在一
个个原电池周围产生微小电场.在电场的作用下,许
多废水中存在着的稳定的胶体会被附集,脱稳,从而
凝聚,沉淀,有利于污泥的沉降.

1.3铁离子的电子传递作用
铁在活性污泥中是一种重要的微量金属元素,
几乎所有的微生物都需要Fe.在好氧条件下|5],Fe
可以作为氧化细胞色素的电子受体,参与FADH:和

NADH:两条氧化呼吸链的电子传递,能够作用于过
氧化氢酶,过氧化物酶和顺乌头酸酶的合成.微电解
作用中产生的新生态的铁离子能够参与这种电子传
递,可以有效的加强微生物的呼吸作用,有利于增加
生物量,增强了对废水的降解能力.

1.4铁离子的絮凝沉淀作用
在酸性条件下,用铁屑处理废水时,会产生Fe
和Fe.溶液pH值调至碱性时,会形成Fe(OH):和

Fe(OH)絮凝沉淀.新生成的Fe(OH)的吸附能力
高于一般药剂水解得到的Fe(OH)吸附能力.这样,
废水中原有的悬浮物,通过微电池反应产生的不溶
物和构成色度的不溶性染料均可被其吸附凝聚.
在电池反应的产物中],Fe2+和Fe3+tE将和一些无
机物发生反应生成沉淀物而去除这些无机物,以减
少其对后续生化阶段的毒害性.如S2-,CN一等将生成

FeS,[Fe(CN)]Fe4EFe(CN)]等沉淀而被除去.

1.5物理吸附作用
铁屑有着丰富的比表面积,能吸附多种金属离
子,促进金属的去除.同时铁屑中的微碳粒对金属的
吸附作用也是不可忽视的],而且铸铁是一种多孔
性的物质,其表面具有较强的活性,能吸附废水中的
有机污染物,净化废水.

2应用与发展

2.1印染废水的处理
马红芳考察了SBR法和内电解一SBR法处理
含活性染料,直接染料及还原染料的印染废水的有
机物降解效果.结果表明内电解一SBR工艺处理印
染废水效果优于单独的SBR法,COD和色度去除率
分别达到85%和90%,内电解明显强化了SBR生化
工艺的效果.而且组合工艺中的污泥浓度是SBR法
的2倍,COD去除率提高了20%,对氧的利用率也高
于单独的SBR.
邹海燕,奚旦立利用生物铁法一SMBR处理模
拟印染废水与普通SMBR进行平行对比试验,结果
表明生物铁法一SNBR在提高处理效果,减轻膜污
染,改善污泥性能方面有着明显优势.在容积负荷比
普通SMBR平均高25%的情况下生物铁法一SMBR
对COD,染料和偶氮基的去除效率分别高1.0%,

9.5%,5.2%.在膜通量均值比普通SMBR提高25%的
情况下,压差只有后者的36%.在不排泥的条件下
生物铁法一SMBR稳定运行天数是后者的2.5倍.镜
检表明生物铁法一SMBR污泥絮体疏松多孔,污泥颗
粒大,平均粒径是SMBR法的3.10倍,系统中存在
大量原,后生动物,污泥比耗氧速率OUR是后者的

1.23倍.

2-2舍酚,氰废水的处理
李向富等人隅采用粉末活性炭及生物铁复合法
改造大庆石化总厂含氰废水处理装置.研究表明:(1)
复合法增强了菌胶团的凝聚性,提高菌胶团的吸附
氧化性能和再生能力,与普通活性污泥法相比,COD
去除率能够提高20%左右,BOD去除率提高30%左
右;(2)复合法提高了生化系统的抗有机物冲击能力,
与普通活性污泥法相比,提高COD负荷20%,并且
提高了抗温度冲击能力,在40℃时,COD的去除率
仍可达到65%左右,受有机物冲击回复时间较普通
活性污泥法缩短了7d左右.

23制药废水的处理
程汉林等在曝气池中安装零价铁复合填料,
强化活性污泥法处理高浓度中药废水.研究表明,零
价铁强化活性污泥法的COD去除率比对照实验的
普通活性污泥法的COD高16.3%,可获得更高的

MLSS,约5429m#L,比对照实验高1617mg/L,而
且指出铁复合填料强化活性污泥法特别适应于水质
水量不稳定的偏酸性工业废水处理,在工程上应用
经济,可行.
王永广口伽利用微电解一好氧组合工艺研究了中
一

31—

●污水治理中国资源综合利用第5期
药废水处理.实验结果表明废水COD去除率可达

90%以上,色度去除率85%以上,出水水质符合《污
水综合排放标准》中一级排放要求.通过实验得出了
适宜的工艺参数,微电解时间为60min,pH值--8.5-9.0,
常温.

2.4制革废水的处理
裴保安等人应用生物接触氧法处理制革废水,
对投加铁盐和不投加铁盐的试验进行对比.结果表
明:(1)生物铁法能够强化生物氧化,提高制革废水

COD,BOD的去除率;(2)生物铁法产生的污泥沉降
性能要高于非生物铁法产生的污泥,二沉池悬浮物
去除率提高了16%.

3存在的问题及发展方向
利用铁炭内电解作用强化活性污泥法的组合工
艺在处理废水中易出现铁屑结块,沟流现象.当微电
解填料过高时,底部铁屑压实作用过大,易结块,污
泥在铁炭表面堆积,使铁钝化而降低了微电解作用.
在相关报道中研究较多的是各种废水处理效果方
面,但对反应机理及动力学方面研究较少,对内电解
法对N,P去除的强化作用未有报道.在实际的工程
应用中期望设计出简单方便,经济高效的铁炭填料
装置.
参考文献

1沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术理论与应
用[M].北京:中国环境科学出版社,1999.

●行业动态

2周培国,傅大放.微电解工艺研究进展[J].环境污
染防治技术设备,2o01,2(4):18—24.

3张亚静,应金英.铁碳内电解法处理印染废水[J].
环境污染与防治,2000,22(5):33—36.

4陈郁,金燮.零价铁处理污水的机理及应用[J].
环境科学研究,2000,13(5):24—27.

5龙腾锐,孟雪征,赖震宏.Fe对活性污泥系统的影
响[J].给水排水,2004,30(12):15—17.

6马红芳.内电解提高印染废水生物处理的研究[J].
工业用水与废水,2o03,34(4):29—32.

7邹海燕,奚旦立.生物铁法一MBR处理模拟印染废
水[J].印染,20o5,23(5):9—12.

8李向富,罗兴华,余政哲.粉末活性炭及生物铁复
合法在含氰废水处理中的应用[J].石油化工环境
保护,1996(1):1—6.

9程汉林,林晓生,白明超.零价铁强化活性污泥法
处理高浓度中药废水实验研究[J].给水排水,2004,

30(6):52—56.

1O王永广,张键.微电解一好氧组合工艺处理中药
废水的研究[J].扬州大学(自然科学版),

2001,4(4):79-82.

11裴保安,张慧利,宋同鹤.生物铁法处理制革污水[J].
河南科技,1997(9):19—21.

(责任编辑/赵建国)
吉林省金属回收协会第二届会员代表大会召开
吉林省金属回收协会第二届会员代表大会于

2007年3月30日在吉林市皇家花园宾馆隆重召
开.来自全省各地,市,州金属回收企业与报废汽车
回收企业和长春一汽综合利用有限公司,吉林松原
油田资产经营公司等国有大型企业5O余名代表参
加了会议.
中国物资再生协会常务副会长龙少海,吉林省
商务厅人事教育处史东茂处长,商业改革发展处魏
大伟副处长,市场体系建设处于德纯副处长;吉林省
发改委环资处苏柏山副处长,吉林省公安厅刑侦局
张晶峰处长,迟大海队长,吴辉科长;省环保局污控
处翟德斌主任;吉林市商务局冯子瑜处长等领导出

-

32-
席了会议.黑龙江省物资再生协会吕鸿魁会长,王暄
副会长,郝春福副秘书长应邀出席会议.
会议由吉林省金属回收协会副会长马志忠主
持,李爱国会长作了题为《加强行业管理,发挥协会
作用,为繁荣金属回收事业,振兴吉林经济而努力奋
斗》的工作报告.各位来宾也在会上讲了话.
参加会议的代表一致认为,这次大会开得非常
及时,既统一了思想,提高认识,又明确了今后发展
方向,为行业规范管理,加强自律,探讨制定行规行
约,实行行业规范管理奠定了基础.

(再协)