一种难降解废水处理用微电解填料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种难降解废水处理用微电解填料，由以下重量百分比的原料组成：铁屑30～40％，活性炭粉30～40％，粘土20～40％，羧甲基纤维素钠0.2～0.6％，高岭土1.0～1.5％。其制备方法是(1)混料：将铁屑、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照比例混匀，得混合物；(2)造粒：向所得的混合物中加水调和，制成球状颗粒；(3)烘干：将球状颗粒放入烘箱中烘干；(4)无氧焙烧：球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自然冷却后取出，即得。本发明能够很好的保持铁屑和活性炭粉的性质，能够在保证填料强度的同时，使填料具有较高的孔隙率和比表面积，可大幅降低废水COD，提高废水可生化性。
【专利说明】
一种难降解废水处理用微电解填料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种难降解废水处理用微电解填料，同 时涉及该难降解废水处理用微电解填料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 微电解技术是目前预处理高浓度有机废水的一种技术，又称内电解技术。它是在 电化学的基础上，发展形成的一种新的工艺，其原理是利用填充在废水中的微电解材料自 身自发产生的微弱电流分解废水中污染物的，以达到降解有机污染物的目的。此工艺近几 年被广泛的应用于印染、制药、石油化工等行业的废水处理，具有成本低廉、使用范围广、工 艺简单、处理效果好等优点，尤其对于高盐度，高毒性、高以及色度较高的工业废水的处理 较其他工艺具有更加明显的优势，同时可对氨氮的脱除具有很好的效果。其工作原理基于 电化学、氧化-还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。
[0003] 传统微电解填料往往为铁肩和焦炭粉(或木炭、刚玉石墨颗粒等含碳类物质）的简 单混合物，按一定比例物理混合于箱体内，或者经过压制、低温烧结制作成填料，使用前要 加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔 离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大 成本高还影响废水的处理效果和效率。另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理 需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种难降解废水处理用微电解填料，用以保证填料强度的 同时，使填料具有较高的孔隙率和比表面积，能有效防止填料表面钝化及填料的板结，可大 幅降低废水COD，提尚废水可生化性。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种难降解废水处理用微电解填料的制备方法。
[0006] 本发明是这样实现的，一种难降解废水处理用微电解填料，由以下重量百分比的 原料组成:铁肩30~40%，活性炭粉30~40%，粘土20~40%，羧甲基纤维素钠0.2~0.6%， 高岭土1 ·0~1 · 5%。
[0007] 本发明采用的另一技术方案是，上述难降解废水处理用微电解填料的制备方法， 包括如下步骤：
[0008] (1)混料:将铁肩、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照比例混匀，得混合 物；
[0009] (2)造粒：向所得的混合物中加水调和，制成直径10_20mm的球状颗粒;其中加水调 和时的含水率控制在9 % -11 %之间。
[0010] (3)烘干:将球状颗粒放入烘箱中烘干，其中的烘干温度为100~120°，烘干时间为 20~40min;
[0011] (4)无氧焙烧:烘干后的球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自然冷 却后取出，即得新型微电解填料，其中的焙烧温度为800~1200°C，焙烧时间为20~50min。 [0012] 优选地，在步骤⑴中，选取的铁肩经100目筛，粒径均小于〇. 15mm。
[0013] 优选地，在步骤（1)中，选取的活性炭粉平均孔径15~25A，比表面积600~2500m2/ g°
[0014] 优选地，在步骤(1)中，选取的黏土用破碎机破碎，过100目筛，粒径均小于0.15mm。
[0015] 优选地，在步骤(4)中，焙烧以无氧焙烧方式进行，无氧焙烧的方法是在烘干后的 颗粒表面铺一层细沙放入马弗炉进行焙烧。
[0016] 相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
[0017] 本发明制备得到的难降解废水处理用微电解填料，采用的原料铁肩来源广泛，造 价低廉，采用的添加剂羧甲基纤维素钠具有粘合、增稠、增强、乳化、保水、悬浮等作用，采用 的添加剂高岭土具有可塑性、烧结性、干燥性等特点，使得本发明制备的微电解填料能够很 好的保持原有铁粉和活性炭粉的性质，并且能够在保证填料强度的同时，使填料具有较高 的孔隙率和比表面积，能有效防止填料表面钝化及填料的板结，从而在废水处理时，填料与 废水接触时形成数量更多的微电池，微电解反应的速度也就越快，对废水的处理效果也就 越好，可大幅降低废水COD，提高废水可生化性。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本发明实施例提供的一种难降解废水处理用微电解填料的制备方法流程示 意图。
【具体实施方式】
[0020] 本发明实施例提供一种难降解废水处理用微电解填料，由以下重量百分比的原料 组成:铁肩30~40%，活性炭粉30~40%，粘土20~40%，羧甲基纤维素钠0.2~0.6%，高岭 土 1.0~1.5%。添加剂羟甲基纤维素钠具有粘合、增稠、增强、乳化、保水、悬浮等作用，其粘 合性强，可增加铁肩与活性炭粉的接触，并可增加填料的强度;高岭土具有可塑性，适量添 加可增加填料的孔隙率，增加填料的比表面积，从而解决传统微电解填料比表面积小，易板 结问题。
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种难降解废水处理用微电解填料的制 备方法流程示意图，该方法至少可以应用于难降解废水用微电解填料的制备。
[0023] 如图1所示，本发明实施例提供的一种难降解废水处理用微电解填料的制备方法， 包括如下步骤：
[0024] 步骤101混料:将铁肩、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照比例混匀，得 混合物；
[0025] 步骤102造粒：向所得的混合物中加水调和，制成直径10-20_的球状颗粒;其中加 水调和时的含水率控制在9%_11 %之间；
[0026]步骤103烘干:将球状颗粒放入烘箱中烘干，其中的烘干温度为100~120°，烘干时 间为20~40min;
[0027] 步骤104无氧焙烧:烘干后的球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自 然冷却后取出，即得新型微电解填料，其中的焙烧温度为800~1200 °C，焙烧时间为20~ 50min〇
[0028] 在步骤(101)中，选取的铁肩经100目筛，粒径均小于0.15mm。
[0029] 在步骤(101)中，选取的活性炭平均孔径15~25A，比表面积600~2500m2/g。
[0030] 在步骤(101)中，选取的黏土用破碎机破碎，过100目筛，粒径均小于0.15mm。
[0031] 在步骤(104)中，焙烧以无氧焙烧方式进行，无氧焙烧的方法是在烘干后的颗粒表 面铺一层细沙放入马弗炉进行焙烧。
[0032] 实施例1
[0033]本发明实施例提供一种难降解废水处理用微电解填料，由以下重量百分比的原料 组成:铁肩40 %，活性炭粉30 %，粘土28.8 %，羧甲基纤维素钠0.2 %，高岭土1.0 %。其制备 方法按照如下步骤进行：
[0034] (1)将铁肩经100目筛，使得铁肩粒径均小于0.15mm，选取活性炭粉平均孔径15~ 25A，比表面积600~2500m2/g，黏土用破碎机破碎，过100目筛，粒径均小于0.15mm，然后将 铁肩、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照上述比例混匀，得混合物；
[0035] (2)造粒：向所得的混合物中加水调和，制成直径10-20_的球状颗粒;其中加水调 和时的含水率控制在9 % -11 %之间；
[0036] (3)烘干：将球状颗粒放入烘箱中烘干，其中的烘干温度为105°，烘干时间为 30min；
[0037] (4)无氧焙烧:烘干后的球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自然冷 却后取出，即得新型微电解填料，其中的焙烧温度为1050°C，焙烧时间为30min。焙烧以无氧 焙烧方式进行，无氧焙烧的方法是在烘干后的颗粒表面铺一层细沙放入马弗炉进行焙烧。
[0038] 实施例2
[0039] 本发明实施例提供一种难降解废水处理用微电解填料，由以下重量百分比的原料 组成:铁肩30 %，活性炭粉40 %，粘土27.9 %，羧甲基纤维素钠0.6 %，高岭土1.5 %。其制备 方法按照如下步骤进行：
[0040] (1)将铁肩经100目筛，使得铁肩粒径均小于0.15mm，选取活性炭粉平均孔径15~ 25A，比表面积600~2500m 2/g，黏土用破碎机破碎，过100目筛，粒径均小于0.15mm，然后将 铁肩、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照上述比例混匀，得混合物；
[0041 ] (2)造粒：向所得的混合物中加水调和，制成直径10-20_的球状颗粒;其中加水调 和时的含水率控制在9 % -11 %之间；
[0042] (3)烘干：将球状颗粒放入烘箱中烘干，其中的烘干温度为120°，烘干时间为 20min；
[0043] (4)无氧焙烧:烘干后的球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自然冷 却后取出，即得新型微电解填料，其中的焙烧温度为1200°C，焙烧时间为20min。焙烧以无氧 焙烧方式进行，无氧焙烧的方法是在烘干后的颗粒表面铺一层细沙放入马弗炉进行焙烧。
[0044] 实施例3
[0045] 本发明实施例提供一种难降解废水处理用微电解填料，由以下重量百分比的原料 组成:铁肩39.4%，活性炭粉39 %，粘土20 %，羧甲基纤维素钠0.4 %，高岭土 1.2 %。其制备 方法按照如下步骤进行：
[0046] (1)将铁肩经100目筛，使得铁肩粒径均小于0.15mm，选取活性炭粉平均孔径15~ 25A，比表面积600~2500m2/g，黏土用破碎机破碎，过100目筛，粒径均小于0.15mm，然后将 铁肩、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照上述比例混匀，得混合物；
[0047] (2)造粒：向所得的混合物中加水调和，制成直径10-20_的球状颗粒;其中加水调 和时的含水率控制在9 % -11 %之间；
[0048] (3)烘干：将球状颗粒放入烘箱中烘干，其中的烘干温度为100°，烘干时间为 40min；
[0049] (4)无氧焙烧:烘干后的球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自然冷 却后取出，即得新型微电解填料，其中的焙烧温度为800°C，焙烧时间为50min。焙烧以无氧 焙烧方式进行，无氧焙烧的方法是在烘干后的颗粒表面铺一层细沙放入马弗炉进行焙烧。
[0050] 实施例4
[0051] 本发明实施例提供一种难降解废水处理用微电解填料，由以下重量百分比的原料 组成:铁肩30%，活性炭粉30%，粘土38%，羧甲基纤维素钠0.5%，高岭土 1.5%。其制备方 法按照如下步骤进行：
[0052] (1)将铁肩经100目筛，使得铁肩粒径均小于0.15mm，选取活性炭粉平均孔径15~ 25A，比表面积600~2500m2/g，黏土用破碎机破碎，过100目筛，粒径均小于0.15mm，然后将 铁肩、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照上述比例混匀，得混合物；
[0053] (2)造粒：向所得的混合物中加水调和，制成直径10-20_的球状颗粒;其中加水调 和时的含水率控制在9 % -11 %之间；
[0054] (3)烘干：将球状颗粒放入烘箱中烘干，其中的烘干温度为110°，烘干时间为 30min；
[0055] (4)无氧焙烧:烘干后的球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自然冷 却后取出，即得新型微电解填料，其中的焙烧温度为IlOO cC，焙烧时间为40min。焙烧以无氧 焙烧方式进行，无氧焙烧的方法是在烘干后的颗粒表面铺一层细沙放入马弗炉进行焙烧。
[0056] 实施例5
[0057]本实施例是利用本发明制备的难降解废水处理用微电解填料进行废水处理。该试 验用水取自沈阳市某制药厂废水站的废水。该制药厂主要从事头孢菌素类原料药的研发和 生产，其排放的废水主要为头孢菌素类药物的生产废水。
[0058]该试验中利用本发明的微电解填料处理废水方法：
[0059]铁炭微电解处理难降解废水最佳运行参数的研究，考察铁炭投加量、填料粒度、铁 炭反应时间及进水pH值对废水的处理效果，从而确定最佳运行参数。经试验得出铁炭微电 解处理难降解废水最佳运行参数如下：铁炭投加量控制为400g/L，填料粒径选择20mm~ 25mm，铁炭微电解的反应时间80min，进水pH调整为4，COD总去除率可达到53.82%。试验检 测结果如表1所示：
[0060]表1利用铁炭微电解填料处理头孢霉素抗生素类废水效果比较
[0062]由上表可见，废水经传统铁炭微电解和本发明铁炭微电解预处理后，COD的去除率 为53.82%和67.1 %，B/C比由0.14提高到0.32和0.42，铁炭微电解后B/C已能基本满足后续 生化处理的要求，本发明制备的难降解废水处理用微电解填料，能够很好的保持原有铁粉 和活性炭粉的性质，并且能够在保证填料强度的同时，使填料具有较高的孔隙率和比表面 积，可大幅降低废水COD，提高废水可生化性。
[0063]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0064]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种难降解废水处理用微电解填料，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成:铁 肩30~40 %，活性炭粉30~40 %，粘土20~40 %，羧甲基纤维素钠0.2~0.6 %，高岭土 1.0~ 1.5%〇2. 如权利要求1任一所述的一种难降解废水处理用微电解填料的制备方法，其特征在 于，包括如下步骤： ⑴混料:将铁肩、活性炭粉、粘土、羧甲基纤维素钠、高岭土按照比例混勾，得混合物； (2) 造粒：向所得的混合物中加水调和，制成直径10-20mm的球状颗粒;其中加水调和时 的含水率控制在9 % -11 %之间。 (3) 烘干:将球状颗粒放入烘箱中烘干，其中的烘干温度为100~120°，烘干时间为20~ 40min； (4) 无氧焙烧:烘干后的球状颗粒经隔氧处理，转入马弗炉中高温焙烧，待自然冷却后 取出，即得新型微电解填料，其中的焙烧温度为800~1200°C，焙烧时间为20~50min。3. 如权利要求2所述的铁肩，其特征在于，选取的铁肩经100目筛，粒径均小于0.15mm。4. 如权利要求2所述的活性炭粉，其特征在于，选取的活性炭粉平均孔径15~25A，比表 面积600 ~2500m2/g。5. 如权利要求2所述的黏土，其特征在于，选取的黏土用破碎机破碎，过100目筛，粒径 均小于0.15mm。6. 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，焙烧以无氧焙烧方式进 行，无氧焙烧的方法是在烘干后的颗粒表面铺一层细沙放入马弗炉进行焙烧。
【文档编号】C02F1/461GK105858817SQ201610194160
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月26日
【发明人】赵勇娇, 单连斌, 王允妹, 臧雪莉, 陈星 , 陈明
【申请人】沈阳环境科学研究院