1 .鐵碳反應原理及作用效果 

當廢棄的鐵刨花置於(yú)水中時
，由於(yú)鐵(陽極)和碳化鐵(陰極)之間存在一定的氧化還原電位差，在鐵刨花内部形成瞭(le)許多細微的原電池;此外，鐵和其周圍的炭粉又形成瞭(le)較大的原電池。

 廢水中的鐵和碳發(fā)生内部和外部的雙重電(diàn)解，即微觀和宏觀原電(diàn)池反應。

 電(diàn)極反應生成具有很高活性的新生态[H+]，能夠跟廢水中多組分發生氧化還原反應，同時，金屬鐵能夠和廢水中的重金屬離子發生置換反應，已有研究證實，使用鑄鐵屑和焦炭以 2 ∶ 1 比例作爲鐵炭的原料，對 Cr6+、Cu2+、Ni2+的濃度分别爲50、15、10 mg / L 的電(diàn)鍍廢水進行預處(chù)理，出水三種重金屬的濃度分别爲 2.5、0.75、0.5 mg / L; 

鐵碳反應後通過調節 pH 值到中性或堿性，可将水中大量剩餘 Fe2+轉化爲 Fe3+並(bìng)通過水解作用産(chǎn)生一系列含有羟基的簡單單核配離子向膠體型轉化，形成大顆粒的 Fe(OH)3 沉澱。

 在這一過程中，多核配離子不僅對膠粒産(chǎn)生電性中和作用，降低 電位，發生聚集，而且它的鏈狀線性結構可以在已經中和的膠粒之間起粘接架橋作用，使它們很快凝成較大的絮體，加速沉澱，網捕卷掃微小沉澱顆粒，提高瞭(le)去除率，可将 COD 爲 800~1200 mg / L 的電鍍前處理廢水降低到 80~120 mg / L。

 由此可見，鐵碳不僅對(duì)重金屬具有催化還原作用，對(duì)廢水中的有機物也有良好的處(chù)理效果，鐵碳的反應時間及反應初始 pH 值對(duì)鐵碳反應結果有明顯的影響。

 ① 反應時間(jiān)對(duì)鐵碳效果的影響

 鐵碳反應的适宜初始 pH 值爲酸性，在反應過程中 pH 值随反應時間的延長而升高，爲瞭(le)探索電鍍廢水進行鐵碳反應到終點所需要的時間，確定反應時間以及考察在鐵碳反應 pH 值達到穩定後，持續曝氣對廢水水質是否具有進一步的提高作用，通過鐵碳反應過程中溶液的 pH 值變化控制鐵碳反應的時間，選擇鐵碳反應的初始 pH 值爲 3，鐵碳反應過程中水溶液的 pH 值逐漸上升，在 30 min内 pH 值可升高到 4，在鐵碳反應 1 h 内 pH 值升高到 5，随後 pH 值升高速度變慢，約 1.5 h 後升高到5.6 左右，並(bìng)持續穩定，基本不再上升。

 因此，選取鐵碳反應中水溶液的 pH 值變(biàn)化爲 pH=4、pH=5、pH=5.6，pH 穩定後持續曝氣 1 h，pH 平衡後持續曝氣14 h 爲時間節點(diǎn)，對比反應時間對鐵碳反應完全程度的影響。

 該過程中 B / C 比(BOD / COD)的變(biàn)化如圖 2 所示
，随著(zhe)溶液 pH 值的升高，B / C 比逐漸提高，鐵碳反應 pH 值升高到 5.6 後不再繼續升高，但 BOD 仍然略有下降說明鐵碳反應仍在緩慢進行，在 pH=5.6時鐵碳反應對該廢水 B/C 比的提高明顯;在厭氧條件下進行鐵碳反應會推動廢水中硝态氮轉化爲氨氮，但在好氧情況下對廢水中氨氮的濃度影響不大。

 綜上所述，鐵碳反應的反應時(shí)間(jiān)爲 pH 值上升到 5.6 所需的時(shí)間(jiān)。

② 初始 pH 值對(duì)鐵碳處(chù)理效果的影響 

鐵(tiě)碳反應的初始 pH 值決(jué)定瞭(le)鐵碳反應的速度，根據文獻調研和前期的實驗研究發現，鐵碳反應适宜的 pH 值爲酸性，但當初始 pH 值過低時
，鐵碳反應劇烈，且鐵屑消耗過快，水中 Fe2+的濃度高，産(chǎn)生的沉澱量較多，初始 pH 值偏高時反應過慢，耗時長，停留時間過長勢必會增加反應器的容量，導緻實際工程應用時反應器占地面積大，建設成本的增加。

爲瞭(le)確(què)定該電鍍廢水鐵碳反應的适宜初始 pH值，對比 pH 值爲 2、2.5、3、3.5 和 4 時鐵碳反應對該廢水的處理效果，反應時間爲 60 min，由圖 4、5 可以看出，在較高的初始 pH 值條件下，鐵碳反應緩慢，提高 B/C 比所需時間長;較低的 pH 值時可快速的完成鐵碳反應，但鐵刨花消耗速度快，産生化學污泥多，提高運行成本。

 因此，選擇 pH=2~4 爲初始 pH 值，平衡瞭(le)反應速度和反應強度的矛盾，既可在較短的時間内完成鐵碳反應，又不會消耗過多的鐵刨花而産(chǎn)生大量化學污泥。

2. 水解酸化和好氧 MBR 的作用 

通過水解酸化反應器對電(diàn)鍍(dù)廢水中的大分子有機(jī)物進行水解，好氧 MBR 反應器進一步去除水中的有機(jī)污染物和氨氮，如圖 6、7 所示爲 COD、BOD 的去除率，水解池的 COD、BOD 平均去除率分别爲 36.27 %和 55.81 %， 好 氧 MBR 對(duì) COD 和BOD 的平均去除率爲 69.57 %和 75.79 %。

 由於(yú)電鍍過程中常用硝酸作爲原材料，廢水中硝酸鹽約占總氮的 70 %，在沒有回流和有機碳源不充足的情況下，一方面由於(yú)高濃度的硝酸鹽對好氧池内的硝化反應産(chǎn)生抑制作用，另一方面，由於(yú)缺乏充足的碳源，微生物無法進行硝化反應，且污泥由於(yú)缺乏營養，泥質松散，顔色偏黃，容易堵塞膜組件孔隙，增加膜組件反沖洗頻率，在實驗過程中較長的一段時間内氨氮的去除效果始終較差，如圖 8 所示。

 經過(guò)反複(fù)試驗，取得良好的氨氮去除效果，出水氨氮濃度基本保持在 15 mg / L 以内。