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铁碳微电解法在医药化工废水处理中的应用论文
【摘要】在众多处理医药和化工等较难降解的废水处理技术中，铁碳微电解法是较为先进的方法之一。本文就围绕铁碳微电解废水处理技术展开论述，首先介绍铁碳微电解法处理废水的相关工作原理，然后针对其在医药化工废水中的应用，从医药化工废水的类型和特点、铁碳微电解法的工艺流程及其主要技术参数、以及铁碳微电解法处理医药化工废水的效果三方面进行详细阐述，以供参考。
【关键词】铁碳微电解法；医药化工废水；应用
一、引言
铁碳微电解法因其具有工艺简单、处理效果良好等特点，被广泛地应用于各种废水处理中。尤其是对于难以降解的医药化工废水，铁碳微电解法具有明显的“以废治废”的优势，这些难降解的废水经过铁碳微电解后B/C大大提升，有利于提高后续生物的处理效果，因此在医药化工废水处理中日益受到重视。而对该技术在各种废水处理中的应用课题也日益受到各方关注，本文将以医药化工废水为例，探讨铁碳微电解法在废水处理中的应用状况。
二、铁碳微电解法处理废水的工作原理
铁碳微电解法，又被称为内电解法，是利用Fe/C原电池反应原理对废水进行处理的良好工艺，铁碳微电解法集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合以及电沉积、共沉淀等作用于一体。作为一种生化处理前预处理技术，铁碳微电解技术不仅仅能大大的降低有机物浓度，同时能去除或降低废水毒性，提高废水的可生化性。铁碳微电解工艺中电解材料的主要成分是铁和碳，把铁屑和碳颗粒等材料浸泡在酸性废水中，由于铁和碳之间存在电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应。其反应过程如下：
阳极（Fe）：Fe-2e→Fe2+，
E0（Fe2+/Fe）=-0.44V。
阴极（C）：2H++2e→H2↑，
E0（H+/H2）=0.00V。
电极反应生成的产物具有很高的活性，产生的新生态氢能够跟废水中多种组分发生氧化还原反应，使有机物断链，有机官能团发生变化，许多难降解和有毒的物质都能够被有效的降解，为后续生化处理提供了有利条件；另外，在电池反应的产物中，Fe2+也能和一些无机物发生反应生成沉淀物而使之去除，铁碳微电解法以此达到去除水中污染物质的目的。
三、铁碳微电解法在医药化工废水处理中的应用
3.1医药化工废水的类型和特点。医药化工废水主要包括医药中间体行业、医药原料药合成行业和医药制剂行业生产过程中排放的有机废水，这类废水中不仅成分复杂，浓度极高，而且含有对生物有毒害作用的物质并且难以降解。随着我国工业化进程的加快，这类废水的排放量越来越大，已对我们的生存环境造成了严重的污染，严重威胁到人类身体健康。目前用来处理这类废水的技术有很多种类，比如铁碳微电解技术、光化学氧化技术、超声波技术等，其中，铁碳微电解技术因其工艺流程简单、处理效果最好等优点，在医药化工废水处理中应用最广。
3.2铁碳微电解法处理医药化工废水的工艺流程及技术参数
3.2.1工艺流程及其影响因素。利用铁碳微电解法处理医药化工废水，其基本工艺流程如下图1所示：
图1铁碳微电解法处理医药化工废水的工艺流程
从上图可以看出，车间废水经机械格栅流入到调节池，然后经水质水量调节均衡后由耐酸泵压送入铁碳微电解设备的底部，铁碳微电解处理后的废水从设备顶部流出进入混凝中和反应沉淀池；经混凝中和反应沉淀分离后的上清液自流流入清水池，再由泵输送至氨吹脱塔进行氨吹脱处理，出水自流入中间水池。废水经臭氧反应器处理后流入水解酸化池，进行水解酸化处理后自流流入生物接触氧化池。在氧化池中设置了弹性填料，使大量微生物附着栖生在填料上，池下部设置曝气头。生物接触氧化池流出的泥水混合物流入沉淀池，进行固液分离后流至A/O池，在A池进行生物筛选和生物吸附，在O池进行完全的生物降解，废水中的有机污染物在A/O池被进一步去除。O池流出的泥水混合物流入终沉池进行固液分离，终沉池沉降的污泥用泵回流到A池，多余的污泥排至污泥浓缩池，终沉池的出水达标排放。铁碳微电解工艺在处理医药化工废水时会受到很多因素的影响，比如pH值、停留时间、铁屑粒径和铁碳比以及活化时间等，医药化工废水的最终处理效果如何，都将受到这些因素的影响，会随着他们的变化而有所改变。
3.2.2主要技术参数。在不同种类的废水处理中，所选取的参数是不完全一样的。在实际工艺应用中，铁碳微电解一般较为适宜的设计参数范围如下：pH值一般设置为3-6.5，当然具体数值也应根据实际废水性质而改变；停留时间一般从30min到数小时不定；碳的种类按经济因素考虑应选焦炭为最佳；碳的粒度一般设置为60-80，这样使单位时间内处理的废水水量不会太小，不至产生堵塞、结块等现象。铁碳比的具体设计参数为Fe/C（体积比）=1-1.5；铁碳床的活化时间以20min为最佳。另外，各种具体的技术参数见下表1所示：
3.3铁碳微电解法在医药化工废水处理中的应用效果。目前，铁碳微电解法已经经常被应用于医药化工废水的处理中，由于医药化工废水的污染物种类较多，而且浓度较高、成分复杂，很多医药化工废水中还含有大量抗生素，其它废水处理方法很难对其进行处理，即使处理，其效果也达不到人们的预想期望值。铁碳微电解法作为一种新的废水处理技术已被广泛应用于医药化工废水处理中，并且经过大量的实践证明，这种处理技术在处理医药工业废水时取得了较好的效果。铁碳微电解法主要就是通过新生态的Fe2+还原有机物中的氧化性基团、吸附、絮凝以及络合、电沉积等作用，从而达到去除废水中有机物的目的。经研究表明，对于含有大量硝基苯、氯硝柳胺、草甘磷以及抗生素的医药化工废水，铁碳微电解法对废水中的COD、色度都有较好的去除效果，脱色率可以高达90个百分点，COD的去除率也可以达到70个百分点左右，而且废水中的B/C比也有很大提高。另外，对医药工业废水进行处理后，预处理的原水PH值得到大幅度提高，由平均1.6提高到平均4.5，很大程度上降低了医药化工废水的酸度，大大减少了中和剂的使用量。经过铁碳微电解处理后的医药化工废水基本上能够达到二级水污染排放标准，大大减少了原医药化工废水对社会环境和人体健康的影响，对促进人类环境良性、和谐发展。
四、铁碳微电解法存在的不足
虽然铁碳微电解法在处理医药化工废水时，收到了较好的预处理效果，但是该技术还存在一些不足之处，概括起来主要有两点：其一，长时间使用铁碳微电解工艺，会在铁电极上产生有机物并且会沉淀，形成一层钝化膜，阻碍铁电极与碳形成稳定的原电池，而且铁碳填料很容易板结，阻碍废水与填料的有效解除，形成短流，从而降低了废水的处理效果；其二，由于铁碳微电解技术需要在强酸性条件下才能进行，因此在处理之前需要将废水的PH值进行调节，这个过程将会花费较多的成本和时间，而且电解反应设备中的填料也需要随时补充反应消耗的铁，这将大大提高了废水处理的成本。
五、结语
通过以上论述，我们了解到铁碳微电解法对于处理医药化工废水具有非常好的处理效果，在实际应用过程中，已经体现出比较大的优势。但是铁碳电解法处理技术并不是完美无缺的，还存在许多需要进一步改善和完善的地方。相信只要进一步的探索和研究，铁碳微电解法定能得到不断完善和进步，将会更加广泛地应用于其它行业更大规模的废水处理中，其应用前景十分令人期待。
参考文献：
[1]刘维.铁碳微电解处理难降解有机废水的应用研究[D].中南大学，2011.
[2]楚红杰.基于微电解强化技术的废水深度处理研究[D].河南师范大学，2011.
[3]汤景鹏.铁碳微电解处理猪场沼液的试验研究[D].成都理工大学，2012.
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