CN108745358A - 电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法及其电解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法及其电解装置，所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法为将活性炭粉末浸泡至金属浸渍液中吸附后与黏土烧结成型得到负载金属的催化剂，该催化剂可加快电解设备的氧化效率，利于氨氮的去除，可使氨氮的去除率达85%以上。所述的电解装置包括反应壳体、反应壳体内的阴极板、阳极板和上述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法制备得到的催化剂，该电解装置能够对垃圾渗滤进行彻底催化氧化、吸附、过滤，提高渗滤液的水质。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法及其电解装置。
背景技术
垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用，产生的一种高浓度有机或无机成分的液体，简单地说就是从垃圾里渗出来的受污染的水。垃圾在填埋和堆放过程中，会有大气降水（雨和雪）落在垃圾上，另外垃圾自身带有水分，垃圾里的有机物质发生生物化学分解也会产生水，以上这些水淋溶过垃圾之后便成为污水，也称为垃圾渗滤液。
垃圾渗滤液的水质复杂，污染物种类繁多，氨氮和COD浓度较高，含有多种有毒有害的有机物和无机物，有机物浓度高达城市污水数百倍，色度呈黑褐色，有浓烈的臭味。防渗工程没有做好或渗滤液收集后处理不当将引起严重的土壤、地下水、地表水污染。
垃圾渗滤液的水质会随着垃圾填埋的时间而改变，且波动较大；生物可降解性（可生化性）随填埋龄的增加而逐渐降低；金属离子含量低；氨氮浓度在厌氧产甲烷阶段不断上升，而磷元素缺乏（营养元素比例失衡），导致脱氢酶降低，微生物反硝化脱氮过程受抑制，以上特点造成渗滤液治理的难度大，投资费用高。
垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等。和生物处理相比，物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/COD比值较低（0.07～0.20）难以生物处理的垃圾渗滤液，有较好的处理效果。但物化方法处理成本较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理。随着电化学理论研究的深入，其已逐步成为具有发展潜力的去除水中有机污染物的新方法，对一些成份复杂、生物难降解的有机废水，用生物法或一般物理化学方法难于奏效，而电解法则有可能获得较好的结果。
发明内容
为解决垃圾渗滤液氨氮去除效果差的问题，本发明提出一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法，通过该制备方法制得的催化剂对垃圾渗滤液进行电解催化氧化，能提高对氨氮的去除率。本发明还提出一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的电解设装置，配合所述的催化剂对垃圾渗滤液进行电解催化氧化，进一步提高对氨氮的去除率。
本发明提出一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将活性炭粉末研磨后过100目筛网，将筛下的活性炭粉末置于去离子水中煮沸30min后冷却，重复过筛、煮沸和冷却操作至少3次。
步骤二：将步骤一得到的活性炭粉末在105-115℃温度条件下干燥，直至活性炭粉末恒重。
步骤三：将步骤二干燥得到的活性炭粉末置于浸渍液中持续搅拌，浸泡至吸附饱和，弃去上清液后，用去离子水洗涤活性炭多次后，于105-115℃温度条件下干燥24小时，得到负载金属的活性炭；所述浸渍液为氯化铁、硫酸铁、氯化铜、硫酸铜、硝酸铜溶液等中的一种或两种或多种。
步骤四：将步骤三的负载金属的活性炭与黏土按黏土的总量计，按质量百分比为25-40%均匀混合得到混合物，将所述的混合物置于模具中，压实，造粒成型，吹去表面粉尘，得到负载金属的活性炭颗粒。
步骤五：将步骤四成型的负载金属的活性炭颗粒于120-270℃的烧结炉内烧结0.5-4h，烧结结束后进行冷却，制得负载金属的活性炭催化剂，即电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂。
进一步地，步骤三的活性炭粉末与浸渍液的体积比为1:2.5-3.5，以达到最佳吸附效果。
进一步地，步骤五所述的黏土为凹凸棒石粘土粉、凹凸棒石粘土尾矿粉、高岭土尾矿粉中的一种或两种或多种。
本发明还提出一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的电解装置，包括反应壳体、反应壳体内的阴极板、阳极板和上述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法制备得到的催化剂，所述反应壳体连接有进水管和出水管，反应壳体内设有曝气管。
进一步地，所述进水管与所述反应壳体的下部联通，所述出水管与反应壳体的上部联通，所述的曝气管设于所述反应壳体内的下部并高于所述进水管与反应壳体的连接位。
进一步地，所述阴极板和阳极板的面积比为1:1，间距为2~3cm。
进一步地，所述反应壳体采用绝缘耐压复合材料。
本发明的有益效果：
1、本发明的催化剂为负载金属的活性炭催化剂，可加快电解设备的氧化效率，利于氨氮的去除，可使氨氮的去除率达85%以上；同时提高单位能耗的处理效率，达到节能的目的，提高了垃圾渗滤液的处理效率。
2、本发明的催化剂可将电解装置的出水进行彻底氧化、吸附、过滤，提高渗滤液的水质。
3、本发明的催化剂具有脱色、除氨氮、降低COD的效果，即可应用于垃圾渗滤液生化末端水，也可用于焦化废水和煤化工废水中。
4、本发明的电解装置不但对氨氮有较高的去除率，还可将有机污染物直接矿化为CO2和H2O，不会产生二次污染。
5、本发明的电解装置的反应壳体采用绝缘耐压复合材料，避免了运输过程中壳体开裂、撞击变形等安全事故的发生，提高了设备安全稳定性。
附图说明
图1为本发明的实施例二的结构示意图。
具体实施方式
如下结合附图，对本申请方案作进一步描述：
实施例一：
一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将活性炭粉末研磨后过100目筛网，将筛下的活性炭粉末置于去离子水中煮沸30min后冷却，重复过筛、煮沸和冷却操作3次。
步骤二：将步骤一得到的活性炭粉末在105-115℃温度条件下干燥，直至活性炭粉末恒重。
步骤三：将步骤二干燥得到的活性炭粉末置于氯化铁浸渍液中持续搅拌，浸泡至吸附饱和，弃去上清液后，用去离子水洗涤活性炭3次后，于105-115℃温度条件下干燥24小时，得到负载金属的活性炭，具体的，活性炭粉末与氯化铁浸渍液的体积比为1:3。
步骤四：将步骤三的负载金属的活性炭与黏土按黏土的总量计，按质量百分比为30%均匀混合得到混合物，将所述的混合物置于模具中，压实，造粒成型，吹去表面粉尘，得到负载金属的活性炭颗粒。
步骤五：将步骤四成型的负载金属的活性炭颗粒于180℃的烧结炉内烧结3h，烧结结束后进行冷却，制得负载金属的活性炭催化剂，即电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂。
实施例二：
参见附图1，一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的电解装置，包括反应壳体3、反应壳体3内的阴极板6、阳极板4和实施例一所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法制备得到的催化剂5。所述反应壳体3采用绝缘耐压复合材料。所述阴极板6和阳极板4的面积比为1:1，间距为2cm。所述反应壳体3连接有进水管1和出水管7，所述进水管1与所述反应壳体3一侧的下部联通，所述出水管7与反应壳体3另一侧的上部联通。反应壳体3内设有曝气管2。所述的曝气管2设于所述反应壳体3内的下部并高于所述进水管1与反应壳体3的连接位。
将实施例一所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂置于所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂5的电解装置中，经预处理后的垃圾渗滤液由进水管1进入电催化氧化装置，阳极板4和阴极板6通电，控制电流密度50mA/cm2，电压12V，同时，开启曝气管2开始曝气，促进催化剂5与垃圾渗滤液接触，并与阴极板6和阳极板4共同对垃圾渗滤液进行电催化氧化处理。处理后的垃圾渗滤液经由出水管7排出装置，出水的氨氮去除率达89.2%，出水或达标排放，或进行深度处理。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将活性炭粉末研磨后过100目筛网，将筛下的活性炭粉末置于去离子水中煮沸30min后冷却，重复过筛、煮沸和冷却操作至少3次；
步骤二：将步骤一得到的活性炭粉末在105-115℃温度条件下干燥，直至活性炭粉末恒重；
步骤三：将步骤二干燥得到的活性炭粉末置于浸渍液中持续搅拌，浸泡至吸附饱和，弃去上清液后，用去离子水洗涤活性炭多次后，于105-115℃温度条件下干燥24小时，得到负载金属的活性炭；所述浸渍液为氯化铁、硫酸铁、氯化铜、硫酸铜、硝酸铜溶液等中的一种或两种或多种；
步骤四：将步骤三的负载金属的活性炭与黏土按黏土的总量计，按质量百分比为25-40％均匀混合得到混合物，将所述的混合物置于模具中，压实，造粒成型，吹去表面粉尘，得到负载金属的活性炭颗粒；
步骤五：将步骤四成型的负载金属的活性炭颗粒于120-270℃的烧结炉内烧结0.5-4h，烧结结束后进行冷却，制得负载金属的活性炭催化剂，即电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂。
2.根据权利要求1所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三的活性炭粉末与浸渍液的体积比为1:2.5-3.5。
3.根据权利要求1所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤五所述的黏土为凹凸棒石粘土粉、凹凸棒石粘土尾矿粉、高岭土尾矿粉中的一种或两种或多种。
4.一种电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的电解装置，其特征在于，包括反应壳体、反应壳体内的阴极板、阳极板和权利要求1-3任一项所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的制备方法制备得到的催化剂，所述反应壳体连接有进水管和出水管，反应壳体内设有曝气管。
5.根据权利要求4所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的电解装置，其特征在于，所述进水管与所述反应壳体的下部联通，所述出水管与反应壳体的上部联通，所述的曝气管设于所述反应壳体内的下部并高于所述进水管与反应壳体的连接位。
6.根据权利要求4所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的电解装置，其特征在于，所述阴极板和阳极板的面积比为1:1，间距为2～3cm。
7.根据权利要求4所述的电解垃圾渗滤液除氨氮的催化剂的电解装置，其特征在于，所述反应壳体采用绝缘耐压复合材料。
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