CN103253742A

CN103253742A - 多元内电解填料及其制备方法

Info

Publication number: CN103253742A
Application number: CN2013101744936A
Authority: CN
Inventors: 黄游; 吴子平; 柴续斌; 黄臣勇; 李贵军; 赵解杨
Original assignee: Suzhou Nonferrous Metal Research Institute Co Ltd
Current assignee: Suzhou Nonferrous Metal Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-08-21

Abstract

本发明涉及多元内电解填料及其制备方法，成分：铁屑30~60%；铜合金屑5~18%；活性炭35~52%；工艺：将铁屑与铜合金屑按成分配比混合，先用碱溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的灰尘及油渍，用清水反复冲洗，再用酸溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的氧化膜及锈渍，用清水反复清洗；处理后的铁屑与铜合金屑加入反应器中混合均匀，加入活性炭颗粒搅拌并摇晃反应器使其充分进入铁屑与铜合金屑间的空隙，制得多元内电解填料。内电解填料中按特定比例添加铜合金，反应器内形成多元内电解反应，促进有机物的降解。在废水处理预处理应用中，比常规内电解工艺所用填料处理难降解污染物的能力更强且反应速度更快。

Description

多元内电解填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于工业废水预处理的多元内电解填料及其制备方法，属于铁碳内电解废水处理技术领域。

背景技术

随着经济生产的迅速发展，生产过程中不可避免的释放出对环境造成极大污染的有毒有害难降解的有机污染物，如酚类、苯胺类、多氯联苯、多环芳烃、硝基芳烃化合物、染料等，这些污染物成分复杂并具有一定的生物毒害性。通常这类废水中BOD₅/COD_Cr很低（<0.2），难以直接生化降解。如用常规的生化法处理，则容易发生污泥自溶，导致生化处理失败，所以此类废水在生化前必须进行预处理，将废水中对微生物有毒的成分降解以提高废水的生化可降解性。

传统的预处理方法有化学法、物理法，这些方法通常存在处理费用高、工艺过程不易控制、废水生化性提高效果不佳等缺点。采用铁碳内电解法作为预处理手段，可以综合利用金属加工过程中产生的废铁屑，无需外加电源提供而自身形成电池工作。与其他方法相比，该处理工艺工业铁屑来源广泛、处理成本低、设备简单、废水生化性提高效果好、适用范围广等优点。但是，铁碳内电解工艺还存在一些局限：

1）铁屑消耗量大，使用一段时间后容易板结，影响处理效果；

2）铁碳混合不均匀，活性炭容易流失；

3）对于难降解废水的处理能力有限，通常仅达到15-20%。

鉴于铁碳内电解工艺在难降解废水处理中的广泛应用，考虑和分析其现有的技术局限性，研究开发更为高效的多元内电解技术，提高常规铁碳内电解技术对难降解有机废水的效率，将具有更广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于工业废水预处理的多元内电解填料及其制备方法，可以对工业生产过程中的废角料铁铜刨花进行资源再利用，成本低廉，制备过程简单，同时具有良好的机械强度、孔隙率及原电池反应效率，能高效去除废水中的污染物质和提高其生化性，同时化学污泥产生量少，有效防止填料的板结。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

多元内电解填料，其成分的质量百分含量为：铁屑30~60%；铜合金屑5~18%；活性炭35~52%。

进一步地，上述的多元内电解填料，所述铁屑为铁刨花、废钢屑或铁制边角废料。

更进一步地，上述的多元内电解填料，所述铜合金屑为铜合金制品生产过程中的边角废料或者报废电路板重力选矿法处理后的碎铜料。

本发明多元内电解填料的制备方法，将铁屑与铜合金屑按成分配比混合，先用碱溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的灰尘及油渍，用清水反复冲洗，再用酸溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的氧化膜及锈渍，用清水反复清洗；处理后的铁屑与铜合金屑加入反应器中混合均匀，加入活性炭颗粒搅拌并摇晃反应器使其充分进入铁屑与铜合金屑间的空隙，从而制得多元内电解填料。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

①本发明通过在铁碳内电解工艺中加入适量的铜合金和铸铁共同作为内电解反应的阳极从而强化反应过程，铜、铬作为良性导体可以促进腐蚀电池表面产生的电子快速分离而加速反应，活性炭能吸附部分污染物，在多重机制作用下对污染物的降解效率更高；

②根据刨花堆积体积中空隙的大小，选择相应粒径的颗粒活性炭，不仅保证该多元内电解填料的机械强度，同时足够的孔隙率可以避免在处理废水过程中堵塞和结垢；采用该填料无需采用曝气方式，水中的溶解氧很少，铁、铜合金与氧气反应造成无为的消耗，从而避免了污泥量大、污染物的还原效果降低的问题；

③本发明方法所制得的新型多元内电解填料，在工业废水处理预处理阶段的具体应用中，可比常规的内电解工艺所用的铁碳填料的反应速度提高20-30%，在同等反应条件下COD去除率提高18~25%，对于难降解的有生物毒性的有机废水经过本填料的内电解预处理后，可生化性指标BOD/COD提高2~3倍，为后续的生物处理提供可行性。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

多元内电解填料，其成分的质量百分含量为：铁屑30~60%；铜合金屑5~18%；活性炭35~52%。其中，铁屑为铁刨花、废钢屑或铁制边角废料；铜合金屑为铜合金制品生产过程中的边角废料或者报废电路板重力选矿法处理后的碎铜料。

如图1所示，多元内电解填料的制备工艺为：将铁屑与铜合金屑按成分配比混合，先用碱溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的灰尘及油渍，用清水反复冲洗，再用酸溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的氧化膜及锈渍，用清水反复清洗；处理后的铁屑与铜合金屑加入反应器中混合均匀，加入活性炭颗粒搅拌并摇晃反应器使其充分进入铁屑与铜合金屑间的空隙，从而制得多元内电解填料。

内电解填料中按特定比例添加铜合金，反应器内形成多元内电解反应，促进有机物的降解。多元体系的阳极由铁、铜合金屑组成。所制得的多元内电解填料，在废水处理预处理阶段的具体工程应用中，可比常规内电解工艺所用填料处理难降解污染物的能力更强且反应速度更快，在同等反应条件下COD去除率提高18~25%。

实施例1：

将铁刨花448g（堆密度1.5g/ml）铜合金刨花44.8g（堆密度0.225g/ml），活性炭244g（堆密度0.49 g/ml），制得多元内电解填料A。

处理超滤膜制备企业废水，主要成分为二甲基乙酰胺，日废水产生量为56m³/d，COD3680~27600mg/L。将上述多元内电解填料A投加入反应器中，经多元内电解填料A处理后的结果如下表所示：

项目	进水pH	停留时间（min）	进水CODCr（mg/L）	出水CODCr（mg/L）	去除率％
						工况1	2.2	45	27600	14267	48.3
工况2	2.3	45	18400	7767	57.8
						工况3	2.0	45	7360	1453	80.2
工况4	2.2	45	3680	1520	58.7

实施例2：

某化工厂染料中间体的洗涤污水和成品色粉污水，主要成分为二甲基甲酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、无机盐和挥发酚等。经水质分析COD26300mg/L，总氮22.5mg/L,色度1000。通过实施例1中的多元内电解填料A预处理后，出水COD12000 mg/L左右，BOD/COD由最初的0.18提高至0.38，为后续的厌氧生物降解提供可行性。

实施例3：

将铁刨花152g，铜合金刨花93g，活性炭260g，制成多元内电解填料B。

处理某氨纶公司的氨纶生产废水，原水指标为COD2000-3000 mg/L，氨氮50-60mg/L，pH4-5。内电解反应工况为：水力停留时间为45min，pH为2.5，通过多元内电解填料B预处理后，出水COD510-740 mg/L， BOD/COD由最初的0.23提高至0.58，内电解反应后出水只需进行简单的好氧曝气生化处理即可达到当地污水排放标准（COD≤100 mg/L）。

实施例4：

某医疗器械公司的透析器生产废水，原水水质为COD6500~8500mg/L，pH为7.2。通过本发明多元内电解填料B进行预处理，预处理反应工况为：水力停留时间为45min，pH为3。预处理出水经混凝沉淀后，COD3010-4400 mg/L，直接进入后续厌氧反应器进行生物处理。

实施例5：

利用实施例3制的的多元内电解填料B对化工制药企业的生产废水进行预处理，并对进出水采样分析，化工生产废水的基本性质：CODcr：800-1600mg/L，pH为10～12，含盐量1％-5％；预处理工艺条件如下：水力停留时间为60min，初始pH=3，混凝沉淀后，废水中污染物去除率为65~78%，运行过程中没有发现填料板结现象。

本发明通过在铁碳内电解工艺中加入适量的铜合金和铸铁共同作为内电解反应的阳极从而强化反应过程，铜、铬作为良性导体可以促进腐蚀电池表面产生的电子快速分离而加速反应，活性炭能吸附部分污染物，在多重机制作用下对污染物的降解效率更高。

根据刨花堆积体积中空隙的大小，选择相应粒径的颗粒活性炭，不仅保证该多元内电解填料的机械强度，同时足够的孔隙率可以避免在处理废水过程中堵塞和结垢；采用该填料无需采用曝气方式，水中的溶解氧很少，铁、铜合金与氧气反应造成无为的消耗，从而避免了污泥量大、污染物的还原效果降低的问题。

本发明方法所制得的新型多元内电解填料，在工业废水处理预处理阶段的具体应用中，可比常规的内电解工艺所用的铁碳填料的反应速度提高20-30%，在同等反应条件下COD去除率提高18~25%，对于难降解的有生物毒性的有机废水经过本填料的内电解预处理后，可生化性指标BOD/COD提高2~3倍，为后续的生物处理提供可行性。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.多元内电解填料，其特征在于其成分的质量百分含量为：铁屑30~60%；铜合金屑5~18%；活性炭35~52%。

2.根据权利要求1所述的多元内电解填料，其特征在于：所述铁屑为铁刨花、废钢屑或铁制边角废料。

3.根据权利要求1所述的多元内电解填料，其特征在于：所述铜合金屑为铜合金制品生产过程中的边角废料或者报废电路板重力选矿法处理后的碎铜料。

4.权利要求1所述的多元内电解填料的制备方法，其特征在于：将铁屑与铜合金屑按成分配比混合，先用碱溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的灰尘及油渍，用清水反复冲洗，再用酸溶液浸泡，以去除铁屑表面和铜合金屑表面的氧化膜及锈渍，用清水反复清洗；处理后的铁屑与铜合金屑加入反应器中混合均匀，加入活性炭颗粒搅拌并摇晃反应器使其充分进入铁屑与铜合金屑间的空隙，从而制得多元内电解填料。