Með hraða iðnvæðingu, mikilli-þéttni, þrjóskandi afrennsli sem losað er frá iðnaði eins og litun, lyfjum og kemískum efnum er orðið kjarna umhverfismengunarvandamál. Hefðbundnar líffræðilegar meðhöndlunaraðferðir eru óhagkvæmar fyrir mjög eitrað og litað afrennsli, á meðan háþróuð oxunartækni stendur frammi fyrir flöskuhálsi hás kostnaðar. Járn-kolefnis ör-rafgreining (Fe/C Micro-raflýsa), sem grænt og-lítil neyslu eðlisefnafræðilegt formeðferðarferli, bætir verulega lífbrjótanleika afrennslisvatns og brýtur niður mengunarefni á skilvirkan hátt með samverkandi áhrifum {{7} rafefnafræðilegrar oxunar, rafefnafræðilegrar oxunar og rafefnafræðilegrar oxunar. iðnaðar skólphreinsikerfi.
Tæknilegar meginreglur
Á áttunda áratugnum var járn-kolefnis ör-rafgreiningartækni fyrst beitt við skólphreinsun. Vegna þess að ör-rafgreiningartækni er í samræmi við umhverfisverndarhugmyndina um að „meðhöndla úrgang með úrgangi“, hefur hátt kostnaðar-hagkvæmnihlutfall og góðan meðhöndlunarárangur, er hún nú mikið notuð til að meðhöndla ýmsar gerðir iðnaðarafrennslis. Hvarfbúnaðurinn fyrir fjarlægingu mengunarefna með járn-kolefnis ör-rafgreiningartækni er sýnd á mynd 4, aðallega þar á meðal oxunar-afoxunarhvörf, flokkun og aðsog, rafefnafræðileg auðgun og eðlisfræðileg aðsog.
1) Oxun-Lækkunarviðbrögð
Járn-kolefnis ör-rafgreiningartækni setur járn (skaut) og kolefni (bakskaut) í iðnaðarafrennsli til að mynda galvaníska frumu, sem myndar röð oxandi og afoxandi efna til að brjóta niður mengunarefni í frárennslisvatninu. Rafskautsspenna járnskautsins, E(Fe/Fe2+), er -0,44V, sem skapar 1,2V getumun á kolefnisbakskautinu, sem gerir rafskautahvörfum kleift að eiga sér stað á báðum rafskautum.
2) Flokkun og aðsog.
Við ör-raflýsuhvarfið tærist rafskautsmálmurinn til að mynda málmjónir. Við basískar aðstæður mynda þessar málmjónir hýdroxíðflokka með stórt tiltekið yfirborðsflatarmál, sem geta hratt aðsogað uppleyst lífræn efni og sviflausnar lífrænar agnir í iðnaðarafrennsli. Þegar flokkþéttleiki er meiri en frárennslisþéttleiki er hægt að ná aðskilnaði fasta-vökva með loftun, floti eða seti.
3) Rafefnafræðileg auðgun.
Í ör-rafgreiningarferlinu eiga sér stað rafskautsviðbrögð við forskautið og bakskautið, sem skapar stöðugt rafsvið á milli þeirra. Hlaðnar agnir og kvoða í frárennsli hreyfast í samræmi við meginregluna um að gagnstæðar hleðslur dragast að sér við rafstöðueiginleika, sem leiðir til rafdráttar. Að lokum safnast hlaðnar agnir og kvoða á rafskautunum og ná því að fjarlægja hlaðin efni úr vatninu með rafefnafræðilegri samloðun.
4) Líkamlegt aðsog.
Sem stendur er virkt kolefni (AC) aðallega notað sem bakskautsefni í ör-rafgreiningarpakkningum. Fjölmargar innri svitahola þess gefa því sterka frásogsgetu, sem frásogar á áhrifaríkan hátt bæði lífræn mengunarefni og þungmálmjónir í frárennslisvatni.
Járn-kolefnis ör-rafgreiningartækni er mikið notuð við meðhöndlun ýmiss iðnaðarafrennslisvatns.
Ákjósanlegustu ferliskilyrðin til að meðhöndla díasóníumsalt afrennsli með því að nota járn-kolefnis ör-rafgreiningartækni eru: stofuhiti, upphafs pH frárennslisvatns=2, hlutfall vökva-til-fastsefnis 12:5 og hvarftími 2,0 klst. Við þessar aðstæður nær COD flutningshlutfallið 60,28%.
Ör-rafgreiningarferli með járn-kolefni var notað til að meðhöndla litunar- og prentunarafrennsli. Við ákjósanlegar hvarfaðstæður var flutningshlutfall COD, gruggs, litar, ammoníak köfnunarefnis og TOC í frárennslisvatninu 75,48%, 87,88%, 75,34%, 92,01% og 81,09%, í sömu röð. Ferlið var staðfest með litrófs- og gasskiljun-massagreiningu til að brjóta niður mengunarefni eins og estera og alkóhól á skilvirkan hátt og breyta þeim í lítil-lífræn sameind sem auðvelt er að meðhöndla lífefnafræðilega.
Ör-rafgreiningarkerfi sem notaði núll-gildt járn og kornótt virkt kolefni var notað til að formeðhöndla skólphreinsunarstöðina. Við aðstæður með pH=3, núll-gildu járnskammti upp á 30 g/L, skammt af kornuðum virku kolefni upp á 5,75 g/L og viðbragðstíma upp á 15 mínútur, náði kerfið 38,3% COD-fjarlægingarhraða fyrir afrennsli frá hreinsunarstöðinni.
Helstu færibreytur ferli
1. pH-stýring:
Súrt umhverfi (pH=2~3): Eykur hvarf bakskautsvetnisþróunar og stuðlar að [H] myndun, en vega þarf hættuna á tæringu búnaðar.
Hlutlaus umskipti: Stilla þarf sýrustigið í 8-9 til að leyfa nægilega flokkun og útfellingu járnjóna.
2. Nýstárleg pökkunaruppbygging:
Anti-kökuhönnun: Notaðu samsettar agnir úr járn-kolefni (eins og Fe/C@Al₂O₃) eða vökvabeðsreactors til að draga úr óvirkri pökkun.
Hvatabreyting: Hleðsla með málmum eins og Cu og Mn bætir rafeindaflutningsskilvirkni (hægt er að auka COD flutningshraða um 15%-20%).
3. Kvik loftunarstýring:
Hlutfall lofts-til-vatns 3:1 til 5:1 kemur í veg fyrir að pakkningin kex og gefur oxunarefni.
Með hléum loftun (10 mín loftun, 20 mín lokun) getur sparað 30% af orkunotkun.
4. Pökkunarverkfræðihönnunarfæribreytur:
Particle Size Distribution: The packing particle size should not be too small. It is recommended to use 2-5cm shuttle-shaped packing with a porosity >60% and a strength >600 kg/m².
Pökkunarhæð: Mælt er með 2,0-3,0m til að forðast of mikinn pökkunarþéttleika.
Nettóhæð: Virk reactor hæð 1,2-1,5m, með 20% stækkunarrými.
Járn-kolefnismassahlutfall: 3:1 til 5:1, aukið kolefnishlutfallið fyrir mikið lífrænt álag.
Tæknitenging
1. Ör-rafgreining-Fenton (ME-Fenton) sam-ferli
Notkun Fe²⁺ sem myndast við ör-rafgreiningu til að hvata H₂O₂ á staðnum: Kostir: Engin þörf á ytri járnsöltum, seyruframleiðsla minnkað um 40%, hentugur fyrir há-þéttni afrennslisvatns með COD > 5000 mg/L.
2. Ör-rafgreining-líffræðileg aðferð (ME-BAF) samsetning
Ferlisflæði: Ör-rafgreiningarfrumur → Hlutleysandi setmyndun → Loftað líffræðileg sía (BAF)
Samverkandi áhrif:
Ör-rafgreining fjarlægir lífeitruð efni (eins og formaldehýð og fenól)
Bætir lífbrjótanleika afrennslisvatns (BOD₅/COD eykst úr 0,15 í 0,35-0,45)
Djúpt fjarlægt leysanlegt lífrænt efni með líffræðilegum aðferðum
3. Ör-rafgreining-himnuaðskilnaðartækni
ME-UF/MF: Ör-raflýsuflokkar þjóna sem formeðferð fyrir himnumeðhöndlun, dregur úr himnuflóð og eykur endurheimt flæðis um 25%.
Framtíðarþróunarstraumar
1. Samþætting ferli:
„Micro-raflýsa-Membrane Bioreactor“ (ME-MBR): Ör-rafgreiningarformeðferð + lífefnafræðileg aukning + himnuaðskilnaður nær -núlllosun.
2. Efnisvirkni:
Nanó-núll-gilt járn-kolefnissamsett efni: Sérstakt yfirborðsflatarmál stækkað í 200 m²/g, hvarfhraði jókst þrisvar sinnum.
3. Greindur stjórn:
AI Dynamic Optimization System: Stillir pH og loftunarhraða í rauntíma byggt á gögnum um vatnsgæði skynjara, dregur úr orkunotkun um 15% ~ 25%.