新型滚筒内电解法絮凝床

沈 滨
(连云港市环境保护科学研究所， 江苏连云港 222001)

　　摘　要： 简单介绍了内电解法的反应机理及应用情况，重点探讨了工程化存在的问题，对新型滚筒内电解絮凝床的结构和工作特点进行了说明。?
　　关键词：内电解；滚筒；程化絮凝床?
　　中图分类号：X703
　　文献标识码：B
　　文章编号：1000-4602(2002)06-0040-02

　　内电解法絮凝床就是利用内电解原理将絮凝剂的产生及絮凝、吸附、化学反应等多种物理化学作用汇聚一体的一种固定床，按其填料不同可分为铁床、铝床及复合床等，目前研究最多的是铁床。?

1 工程化存在的问题

　　近几年国内对内电解法的研究越来越多，特别在对电镀、印染及化工染料等废水的处理中应用广泛，并且得到了工程化应用。生产性内电解法絮凝床多为滤池形式，有的采用钢衬玻璃钢设备，有的采用钢筋混凝土构筑物，内装铁碳填料，池底设有大阻力配水系统，这种形式的内电解法絮凝床在实际应用中还存在不少问题。?
　　① 填料更换?
　　铁碳絮凝床中的碳粒作为阴极不消耗，随着处理时间的增加铁屑不断被消耗，当铁屑减少到 一定程度后将影响内电解的处理效果，因此必须补充铁屑。如果向池中直接投加铁屑，新铁屑和碳粒不能充分混合，将影响内电解的处理效果。如果将填料全部清出，重新装入混合好的新填料，这一过程不但工作量非常大，同时又需要较大的场地，实施困难。
　　② 絮凝床堵塞?
　　随内电解法絮凝床运行时间的增长,填料中会聚集越来越多的悬浮物,加上金属氢氧化物的浓集,容易将填料孔隙堵塞，故需定期反冲。由于铁屑密度较大，需要非常大的冲洗强度，因而工程应用中必须配套较大的设备，增大了投资。
　　③ 铁屑结块?
　　内电解法絮凝床中最常用的填料为钢铁屑和铸铁屑，钢铁屑中含碳量较低，内电解反应较慢，处理效果差；铸铁屑中含碳量高，处理效果好，但铁屑强度低、易压碎，随着处理时间的增加，铁屑的粒径逐渐减小，由于铸铁屑强度低，易被压碎成粉末状而结块，使内电解法絮凝床出现沟流，使处理效率降低。?
　　为了解决结块问题，吴金义等人采用铁屑高频结孔技术，即在一定温度下把铁屑烧结成类似活性炭的具极大比表面的多孔烧结物，其孔隙可让水流通过，但这势必增加处理成本。另外有人采取加入疏松材料使内电解床中气—固—液三相充分接触来解决结块问题，但同样存在填料更换问题。?
　　④ 污泥处理?
　　内电解法通常在酸性条件下进行,而酸性条件下铁屑耗量大,将产生大量铁泥,给污泥脱水增加一定负担，而且给污泥的处置也带来很大问题。目前一般将废渣送至炼铁厂处置或掺合制作建筑材料，还有人考虑用铁泥来制作磁性材料。关于铁泥处置问题还有待于深入研究和实践。?

2 滚筒状内电解法絮凝床

　　据国外报道,将内电解法絮凝床做成滚筒状可解决上述内电解床存在问题。国内中山大学设计的ZSU絮凝床就是类似这种形式的絮凝床，作者对这种絮凝床的结构型式及工艺特点进行了研究。?
2.1 工艺流程
　　① 选择合适的铁屑和碳粒，按1∶1的体积比混合后用提升斗装入滚筒内。?
　　② 废水进入调节池，用废酸液调至合适pH值，然后用泵输送到滚筒中。?
　　③ 经絮凝床处理后的出水加石灰混凝沉淀，沉淀出水达标排放或作进一步生化处理。?
　　④ 沉淀池分离出来的铁泥经浓缩脱水后外运，其中一部分铁泥可以送回絮凝床中重复使用 。?
　　⑤ 随内电解反应的进行，铁屑不断被消耗，需通过提升斗定期将新铁屑补充到絮凝床内。 ?
　　铁碳滚筒内电解法絮凝床工艺流程见图1。

2.2 结构型式
　　这种絮凝床一般是水平放置的圆柱形滚筒，装置采用钢制内衬玻璃钢，滚筒由可以旋转的滚轮托起，通过电机驱动其旋转(见图1)。?
　　滚筒内部结构如图2所示。?

　　滚筒内表面同心布置多个矩形长条沟槽，矩形槽凹面与滚筒旋转方向相反。滚筒的一端为进口，废水及铁碳填料均通过此处输送到滚筒内。在进口处穿入进水布水管，将废水直接输送至滚筒内的矩形槽中。滚筒的另一端为出口，处理出水及电解产生的絮体由此处排出。在出口前最大不超过滚筒长度的1/3处设钻孔挡板，其作用是防止铁碳填料从滚筒中排出。在钻孔挡板与出口之间的滚筒内表面和挡板上都可以装有磁铁，其作用是阻止电解产生的絮体以分散状态排出，通过磁铁的作用可以促使絮体变大。?
2?3 工作特点
　　① 由于滚筒内表面同轴布置有矩形槽，当滚筒旋转时矩形槽搅动滚筒内的铁碳填料，使阴、阳电极和电解质溶液及阴极反应所需的氧得以充分接触，保证了电解反应的进行。?
　　② 通过滚筒的旋转使填料始终处于运动状态，这样就不会产生滤池形式内电解床所存在的易堵塞和铁屑结块等问题。?
　　③ 对滚筒内电解絮凝床来说，需要补充的铁屑直接通过提升斗从设备端口加入，通过滚筒的旋转，新加入的铁屑仍然可以和絮凝床内未反应的碳粒充分混合，克服了滤池形式内电解床所存在的填料更换问题。?
　　④ 在滚筒内电解法絮凝床中,废水通过布水管直接输送至滚筒内的矩形槽中，矩形槽凹面与滚筒的旋转方向相反，当矩形槽内充满废水时会产生一个和滚筒旋转方向相同的旋转力矩，这样可以减少驱动滚筒所需的电能。?
　　⑤ 为了减少驱动滚筒旋转所消耗的电能，将滚筒同轴安装在一个圆柱形的壳体内，壳体外表面同轴分布有磁铁。壳体连同滚筒由托轮支撑并安装在充满水的池子里，池子底部形状呈扇形也装有磁铁，磁铁的极性与壳体上的极性相同。这种结构形式能使托轮的负载大大减轻 。?

3 结语

　　① 内电解反应生成的新生态Fe²⁺具有较强的还原能力，能将某些氧化态的有机物还原，并使部分难降解的环状有机物开环，生成相对易降解的有机物，从而提高废水的可生化性。另外，Fe²⁺的还原作用能使一些大分子染料降解为低分子无色物质，具有脱色作用。?
　　② 内电解法与电化学法相比不需外加电源，电化学反应均为自发地进行，无需消耗能源、能以废治废、运行费用低、易工程化。?
　　③ 新型滚筒内电解法絮凝床可以克服填料更换、絮凝床堵塞及铁屑结块等问题，但目前尚需对如何减少驱动滚筒所需的电能做进一步深入研究。?

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　　收稿日期：2001-10-20