用直接還原鐵替代鐵屑用于水處理的優(yōu)越性
作者：24 發(fā)布時(shí)間：2010-04-26 文字大?。?span id="da">【大】【中】【小】
鐵屑用于污水處理在國內(nèi)外已經(jīng)有多年的歷史，但是，由于鐵屑本身化學(xué)成分復(fù)雜、組織結(jié)構(gòu)細(xì)密，導(dǎo)致反應(yīng)速度慢、反應(yīng)柱易堵塞、對(duì)高濃度廢水處理效果差，而且鐵屑用量大、投資、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。直接還原鐵（以下簡(jiǎn)稱DRI）因其比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鐵屑（鐵屑的5～10萬倍）,近年來，用DRI取代金屬鐵屑用于污水處理，取得了很好的效果，國內(nèi)外這方面的例子越來越多。以下是部分應(yīng)用情況介紹。
1.DRI用于鍋爐水除氧 溶解氧的存在是鋼鐵管件和鍋爐被腐蝕的主要原因之一。DRI作為除氧，就其本質(zhì)而言是由傳統(tǒng)的鐵屑除氧發(fā)展來的。但與鐵屑相比，DRI其比面積大得多,活性鐵含量高,表面能高且為多孔顆粒狀,抗壓強(qiáng)度高,理性能好,可采用固定床操作方式除氧,同時(shí)還具有反沖洗頻率低,再生效果好,節(jié)能、高效、無毒無害、不污染環(huán)境等特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于冶煉設(shè)備、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和鍋爐熱力系統(tǒng)的防腐,其處理后的出水溶解氧含量不超過0. 05mg/L。這一技術(shù)在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用。
2. DRI用于含油污水處理 有人利用DRI對(duì)含油廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究,取得良好效果。當(dāng)含油污水以水力停留時(shí)間0. 5h自上而下流經(jīng)濾床時(shí),油和COD去除率分別達(dá)65% ～80%。該過程是電化學(xué)吸附、氧化還原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用的結(jié)果。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單,投資省,原料易得,且易工業(yè)化,值得推廣于含油污水的處理。
3.DRI用于含磷廢水處理 采用DRI對(duì)蘭州黃河水(磷含量0. 0651mg/L)及水和生活污水(磷含量為0. 7122mg/L ) 進(jìn)行了處理,對(duì)磷的去除率分別為82. 33% , 92%. 69% ,效果明顯。
4.DRI用于電鍍廢水處理 DRI對(duì)電鍍廢水中的Cr3 + 、Cr6 + 、氰化物等有一定的吸附作用。對(duì)Cr6 +的吸附屬于Ⅰ型吸附,可用弗蘭德利希吸附等溫線來分析,對(duì)Cr6 +的吸附去除率在10%左右。DRI在電鍍廢水中會(huì)形成原電池。在電池反應(yīng)中鐵被腐蝕消耗,失去電子生成二價(jià)鐵離子,在有陰離子或酸根離子(如Cl- 、SO2 -4 等)存在的情況下形成Fe2 +的凝膠中心,是很好的絡(luò)合劑;同時(shí)Fe2 +也進(jìn)一步被氧化成Fe3 + ,還原廢水中的Cr6 + ,降低毒性; DRI作為廉價(jià)的電子提供者,在自身被還原的同時(shí)還可還原電鍍廢水中的氰化物,生成了無毒的氮?dú)?從而去除氰化物的污染。采用DRI處理電鍍廢水,內(nèi)電解法凈化占主導(dǎo)因素,而吸附作用貢獻(xiàn)較小。海綿鐵對(duì)Cr ( Ⅵ)的去除效果受初始濃度、pH值、溫度以及海綿鐵粒徑等因素的影響,處理反應(yīng)可用準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)描述。DRI處理電鍍廢水已成功應(yīng)用于鐵道部四方車輛廠。該廠采納了蘭州天際環(huán)保有限公司提出的以“高效海綿鐵微電解反應(yīng)器+斜板沉淀+深度凈水器”為主體的工藝路線, 2000 年4 月投入生產(chǎn)。該污水經(jīng)海綿鐵處理后排放口廢水符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB897821996) 》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鉻的要求。
5. DRI用于印染廢水處理 研究表明,廢水色度小于3000倍,pH值在5～6,投加粒徑在1. 20～1. 45mm的DRI10g,反應(yīng)50min時(shí),對(duì)100mL印染廢水可達(dá)到90%以上的脫色率; 對(duì)活性艷紅K22BP具有較高的脫色率,在10、30、60min脫色率分別為58. 78% , 85. 2%和93. 89%。
6. DRI用于洗浴廢水處理 研究結(jié)果表明,當(dāng)鐵錳比為6∶1、反應(yīng)時(shí)間為60min時(shí),采用粒徑為1. 45～2mm的海綿鐵15g處理100mL LAS含量為5.8mg/L的洗浴廢水, LAS的去除率可達(dá)83. 8%,處理后水中LAS含量低于1mg/L,達(dá)到中水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
7. DRI用于去除水中硝酸鹽 研究表明，溶液pH、進(jìn)水硝酸鹽濃度、DRI粒徑及添加錳砂對(duì)硝酸鹽還原效果有重要影響。進(jìn)水pH值低有利于硝酸鹽的還原,pH = 5時(shí)對(duì)硝酸鹽的去除效果較好。進(jìn)水硝酸鹽濃度在11～442mg/L時(shí), 1gDRI還原硝酸鹽的量最初隨著進(jìn)水濃度的增加而逐漸增加。DRI粒徑越小單位質(zhì)量海綿鐵還原硝酸鹽的能力越強(qiáng)。錳砂的添加使DRI還原硝酸鹽的能力大幅度提高。
8. DRI用于去除水中有機(jī)物 DRI作為一種多孔金屬材料,具有巨大的比表面積,可作為生物膜生長的載體。J IANG Fan 等采用激光共聚焦顯微鏡對(duì)海綿鐵、錳鐵、硅鐵等多孔金屬載體表面狀況進(jìn)行描述,并進(jìn)行了浸潤和掛膜試驗(yàn)。結(jié)果表明多孔金屬表面粗糙,有許多孔隙,適合微生物附著;掛膜效果除了與表面狀況相關(guān)外,還與材料主要成分的分子量有關(guān)。試驗(yàn)表明DRI生物載體填料可以大大提高反應(yīng)器的處理效果,特別是脫氮除磷的效果,且處理效果與DRI載體的投加量密切相關(guān),當(dāng)DRI加量為67g/L 時(shí)COD 的去除率最高,為100g/L 時(shí), TN的去除率最高。DRI生物載體填料具有廣闊的開發(fā)研究前景。DRI與陶?；旌腺|(zhì)量比為1∶3、HRT = 1. 0h時(shí),對(duì)CODCr和色度的去除效果。結(jié)果表明,該混合填料曝氣生物濾池對(duì)CODCr、色度的去除率均能達(dá)到40%以上,運(yùn)行效果穩(wěn)定,并可有效地避免單純DRI填料的板結(jié)。
9.DRI用于強(qiáng)化預(yù)處理制藥廢水 中國海洋大學(xué)采用DRI+Fenton對(duì)醫(yī)藥化工有限公司生產(chǎn)廢水COD=2700～3200mgL，pH=7.5，色度為400～500倍作為研究對(duì)象，DRI的投加量為150gL時(shí)。通過DRI靜態(tài)試驗(yàn)測(cè)出COD和色度的去除率分別為64.29﹪和20﹪.
此外，DRI作為鐵屑的替代品還可用于食品、醫(yī)藥、化工、石油開采等諸多領(lǐng)域。
總之，在水處理、尤其是污水處理領(lǐng)域，凡是可以采用鐵屑的工藝，都可以代之以DRI。而且工程投資、運(yùn)行成本、處理效果等方面，DRI與鐵屑相比都具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，需要特別注意的是，當(dāng)前市場(chǎng)上供應(yīng)的DRI魚龍混雜，選用時(shí)要特別注意。凡使用隧道窯生產(chǎn)的DRI（目前我國生產(chǎn)的DRI90%是這種工藝），因其強(qiáng)度太低，組織過于疏松，反洗時(shí)極易粉化，導(dǎo)致消耗量加大，不適合用于污水處理。這種DRI更不能用作鍋爐除氧劑，否則可能因其易于粉化的弱點(diǎn)造成鍋爐水管堵塞而釀成事故。
