CN108249528A - 一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法 - Google Patents

一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法 Download PDF

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邱廷省
陈江安
孙洋洋
雷梦洁
陈淑梅
汪杰玉
罗富济
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Abstract

本发明提供一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法，属于资源利用技术领域。该方法首先将铁铝泥干燥，然后粉碎、造球，球团干燥后在900～1300℃隔绝氧气条件下焙烧，获得微电解填料。本工艺充分利用铁铝泥中铁矿物和有机质分别作为铁源和碳源，在焙烧过程中有机质热解、碳化、活化成为活性炭，铁矿物被有机质热解产生的还原性气体还原、碳化成奥氏体。活性炭和奥氏体分别构成微电解填料的阴极和阳极。该方法实现了“以废治废”，具有原料来源广泛、流程短、成本低、产品附加值高的优点。将本发明提供的微电解填料应用于工业废水处理，不仅可以降低废水的COD值和色度，还可去除Cu2+、Cr6+、Ni2+离子，运行效果稳定。

Description

一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法
技术领域
本发明涉及资源利用技术领域，特别是指一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法。
背景技术
絮凝沉淀技术是国内外普遍使用的一种水质处理的技术，具有成本低、操作简单等优点。絮凝剂的选择是该工艺的关键部分，其性质直接影响絮凝效果的好坏。常用絮凝剂包括铝系絮凝剂和铁系絮凝剂两大类，铁系絮凝剂主要由三氯化铁、硫酸亚铁、聚亚铁。
在给水处理中加入铁铝絮凝剂产生的废弃污泥称为铁铝泥，它是由原水中的悬浮物、溶解状胶质、有机物、微生物和加入的药剂组成。絮凝沉淀铁铝泥大约占原水量的0.5％～3％，是水厂污泥处理的主要对象。充分利用铁铝泥中的组分，实现铁铝泥资源化是今后的发展方向。
微电解技术是一种应用电化学原理处理废水的工艺，也称内电解法，利用阳极(铁)与阴极(碳)之间1.2V的电位差对污染物进行处理，特别针对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化废水的处理，可大幅削减废水色度和COD，提高其可生化性；此外，微电解技术还可吸附、还原各种重金属离子，因此，微电解技术广泛应用于印染、造纸、化工、电镀、印刷线路板、制药等各类工业废水的处理。
传统铁碳微电解填料是将铁屑和活性碳按比例物理混合，构成铁碳固定床，但因铁粒(阳极)与碳粒(阴极)物理分离，微电解产生的电流密度小，废水处理效果差；铁粒表面易生锈钝化，造成填料层板结，形成沟流，需频繁反冲洗填料层或更换填料，增加了微电解工艺的复杂性。因此，抗板结微电解填料的研制，显得十分必要。近年来，国内铁碳微电解填料的生产与市场销售发展快速，产品主要由金属铁粉、活性碳、有色金属催化剂以及粘结剂组成，经混合、成型和烧结制成，填料已实现规整化，克服了填料板结问题。但是，仍存在如下问题：填料原料成本高，产品售价高、水处理成本上升；烧结温度低，填料结构松散，废水处理时损耗快；常规铁碳填料生产采用市售金属铁粉，市售金属铁粉因表面氧化而被钝化，直接应用于填料中，活性低，电流密度小，通过酸浸可以提高金属铁粉的活性，但也增加了生产成本和环保风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法。
该方法包括步骤如下：
(1)制备球团：将铁铝泥干燥后粉碎，然后加水造球，制备成球团；
(2)还原焙烧：将步骤(1)所得球团干燥后，在焙烧温度900～1300℃隔绝氧气条件下还原焙烧生成含奥氏体和活性炭的产品，焙烧后产品在隔绝氧气条件下冷却，得到规整化微电解填料。
其中步骤(1)中所用铁铝泥为给水厂以铁系絮凝剂或铁系和铝系混合絮凝剂处理后产生的含铁污泥，铁铝泥中铁含量大于20％，有机物含量大于20％。
步骤(1)中铁铝泥粉碎细度为-0.1mm。
步骤(1)中造球球团直径为6～30mm。
步骤(2)中焙烧时间为30～200min。
本发明方法在反应过程中，在造球阶段，铁铝泥中的有机质起到粘结剂的作用，因此在造球阶段无须加入粘结剂；在焙烧过程中，铁铝泥中的有机质热解碳化，同时产生甲烷、氢气和一氧化碳等还原性气体，还原性气体将铁矿物还原为金属铁，金属铁进一步被甲烷碳化为奥氏体有机质热解后得到的碳被还原反应产生的CO2氧化形成活性炭。最后形成包含奥氏体、活性炭和铝硅酸盐惰性组分的微电解填料。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，直接由铁铝泥生产规整化微电解填料，具有原料来源广泛、流程短和环境友好的特点。将本发明制备的微电解填料应用于工业废水处理，不仅可以降低废水的COD值和色度，还可去除Cu2+、Cr6+、Pb2+、Ni2+离子，运行效果稳定。
附图说明
图1为本发明的用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法。
如图1所示，该方法包括步骤如下：
(1)制备球团：将铁铝泥干燥后粉碎，然后加水造球，制备成球团；
(2)还原焙烧：将步骤(1)所得球团干燥后，在焙烧温度900～1300℃隔绝氧气条件下还原焙烧生成含奥氏体和活性炭的产品，焙烧后产品在隔绝氧气条件下冷却，得到规整化微电解填料。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
某铁铝泥含铁30.17％，含有机质28.54％，用前烘干然后粉碎至-0.1mm。将铁铝泥粉碎后，加18％的水混匀，将混合物料在对辊压球机上制备成球团，球团直径为30mm，将球团在105℃烘干。烘干后的球团放入气氛炉中，充氮气保护升温至950℃，然后保温3h，焙烧结束后随炉在氮气保护下冷却，得到规整化铁碳微电解填料。
应用本实施例制备的规整化微电解填料处理某电镀废水(COD约为300mg/L，Cu2+、Cr6+、Ni2+浓度分别为2304mg/L、1120mg/L、1898mg/L)，将pH调至3左右，在水力停留时间为10h的条件下，COD去除效率56％，Cu2+、Cr6+、Ni2+去除率分别为88.13％、92.43％、93.98％。反应器连续运行1个月，未发现明显的板结现象，运行较为稳定。
实施例2
某铁铝泥含铁27.45％，含有机质30.76％，用前烘干然后粉碎至-0.074mm占70％。将铁铝泥粉碎后，然后在圆盘造球机中加水制备成球团，球团直径为6～20mm，将球团在105℃烘干。烘干后的球团放入气氛炉中，充氮气保护升温至1280℃，然后保温1h，焙烧结束后随炉在氮气保护下冷却，得到规整化微电解填料。
应用本实施例制备的规整化铁碳微电解填料处理某工业焦化废水，其COD为11300mg/L，色度约为9500倍。将废水pH调至3.5左右，在水力停留时间为5h的条件下，COD去除率为49％，色度去除率为85％。连续运行4周，运行处理效果稳定，未发现明显板结现象。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)制备球团：将铁铝泥干燥后粉碎，然后加水造球，制备成球团；
(2)还原焙烧：将步骤(1)所得球团干燥后，在焙烧温度900～1300℃隔绝氧气条件下还原焙烧生成含奥氏体和活性炭的产品，焙烧后产品在隔绝氧气条件下冷却，得到规整化微电解填料。
2.根据权利要求1所述的用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法，其特征在于：所述铁铝泥为给水厂以铁系絮凝剂或铁系和铝系混合絮凝剂处理后产生的含铁污泥，铁铝泥中铁含量大于20％，有机质含量大于20％。
3.根据权利要求1所述的用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中铁铝泥粉碎细度为-0.1mm。
4.根据权利要求1所述的用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中造球球团直径为6～30mm。
5.根据权利要求1所述的用给水厂铁铝泥制备规整化微电解填料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中焙烧时间为30～200min。
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