一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法。該方法包括，將鐵屑、木炭、粉煤灰、水泥、生石灰、粘土作為原料，分別按照32-36%，8-10%，32-35%，9-12%，5-7%，5-7%的質(zhì)量分數(shù)混合、造粒、養(yǎng)護后制得。制得的抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料粒徑為5-7mm。本發(fā)明的產(chǎn)品用于污水處理，可在比較短的時間內(nèi)降低廢水的CODCr和色度，并且降低廢水的毒性，提高可生化性。在使用的過程中，不容易發(fā)生板結(jié)，維護成本低廉，使用周期長。制備過程充分利用了廢物資源，并且采用免燒工藝，達到了節(jié)能減排以廢治廢的目的。
【專利說明】一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，屬污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤尤其是高濃度難降解廢水的預處理領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]20世紀60年代以后，由于現(xiàn)代化學工業(yè)的迅猛發(fā)展，合成塑料、合成纖維、合成橡膠、尼龍等大分子有機材料，被工業(yè)化生產(chǎn)。在這些有機材料生產(chǎn)的過程中，會產(chǎn)生大量的高濃度的有機廢水。據(jù)《全國環(huán)境統(tǒng)計公報》統(tǒng)計顯示，到2008年我國廢水總排放量中，工業(yè)有機廢水量所占比例達44.3%。其濃度高、成分復雜，且其中往往含有許多難降解有機物，尤其是多環(huán)芳烴、烷基苯磺酸、氯苯酚、多氯聯(lián)苯等物質(zhì)，具有致癌、致畸、致突變等作用，可生化性低，難以通過生化處理降解，同時殘留在水體中會對人類健康和自然環(huán)境都有巨大的危害。而傳統(tǒng)的處理及預處理方法，或者處理成本較大，或者技術(shù)手段不完善，難以廣泛推行。
[0003]廢鐵屑主要是由機械制造業(yè)產(chǎn)生的一種固體廢棄物，其產(chǎn)生量非常大，不僅占用了寶貴的土地資源，而且會引起環(huán)境的污染。廢鐵屑的無害化及資源化利用已經(jīng)被廣泛的研究。粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，也是是我國當前排量較大的工業(yè)廢渣之一。1995年粉煤灰排放量達1.25億噸，2000年約為1.5億噸，到2010年將達到3億噸，大量的粉煤灰不加處理，就會產(chǎn)生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學物質(zhì)還會對人體和生物造成危害。另一方面，我國又是一個人均占有資源儲量有限的國家，粉煤灰的資源化利用，變廢為寶、變害為利引起了人們的廣泛關(guān)注。
[0004]微電解技術(shù)是在電化學工藝的基礎(chǔ)上，發(fā)展形成的一種新的工藝，又被稱為內(nèi)電解法，是被廣泛研究與應用的一種高濃度有機廢水預處理方法。此工藝在20世紀80年代，被引進我國。近幾年被廣泛的應用于印染、制藥、石油化工等行業(yè)的廢水處理。微電解工藝的基本原理，是利用填充在廢水中的微電解材料產(chǎn)生的電位差對廢水進行處理。其特點是成本低廉、使用范圍廣、工藝簡單、處理效果好等，尤其對于高鹽度，高毒性、高C0D&以及色度較高的工業(yè)廢水的處理較其他工藝具有更加明顯的優(yōu)勢。但是在傳統(tǒng)的微電解工藝在運行的過程中，填料之間會發(fā)生板結(jié)，污水在填料中產(chǎn)生溝流，使出水水質(zhì)變差，影響處理的效率，使得微電解反應器要頻繁反沖洗和填料更換，這也是限制此工藝廣泛應用的主要因素。因此，新型的抗板結(jié)的微電解填料的研發(fā)，顯得十分的必要。而利用粉煤灰為主要輔料制備的免燒鐵碳微電解填料，在抗板結(jié)方面較傳統(tǒng)填料有著較大的優(yōu)勢。
[0005]傳統(tǒng)的微電解填料，如CN201010184817.0公布的一種污水處理用的微電解填料，大都使用燒結(jié)工藝，在高溫燒制的過程中，浪費了大量的能源，增加了制備成本。將免燒工藝與微電解技術(shù)結(jié)合，可以減少能源消耗，降低生產(chǎn)成本，但此方面的研究還較少。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，將免燒工藝與微電解技術(shù)結(jié)合，并充分利用了工業(yè)廢棄物粉煤灰、廢鐵屑，提供了一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，包括以下步驟:
[0009](I)將鐵屑、木炭、粉煤灰、水泥、生石灰、粘土分別在105-110°C進行烘干處理1-2小時，然后粉碎，過100目篩；
[0010]上述原料中，鐵屑中含鐵≥95% ;粉煤灰中SiO2含量47-52%，Al2O3含量27_30%，CaO, MgO、Na2O和K2O的總含量5_7% ;均為質(zhì)量百分含量；
[0011](2)將步驟(1)中經(jīng)過預處理的原材料，按照鐵屑32-36%，木炭8-10%，粉煤灰32-35%，水泥9-12%，生石灰5-7%，粘土 5_7%的質(zhì)量分數(shù)混合均勻，造粒；過5_6目篩，篩選出的粒徑為5-7mm的生料球置于干燥通風處室溫干燥20-24小時，得生料球；
[0012](3)將步驟(2)得到的干燥的生料球，在100-110°C的條件下水蒸氣養(yǎng)護30_60分鐘；此后每24小時自然養(yǎng)護一次，所述的自然養(yǎng)護為向所述的生料球均勻灑水后自然放置，自然養(yǎng)護5-7天后，即得抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料，密封保存。
[0013]為防止填料中的鐵被氧化，在步驟(3)中每次養(yǎng)護以后，將填料半密封保存，這樣既可使填料盡快干燥，又可以最大限度的防止鐵與水、空氣發(fā)生氧化反應。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中各原料的質(zhì)量分數(shù)分別為鐵屑36%，木炭9%，粉煤灰33%，水泥10%，生石 灰6%，粘土 6%。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中的造粒是將原料倒入造粒機制成生料顆粒，在此過程中不斷噴灑粘結(jié)劑稀釋液噴霧以幫助生料成球。造粒按現(xiàn)有技術(shù)。所述粘結(jié)劑按現(xiàn)有技術(shù)即可，優(yōu)選的粘結(jié)劑為模數(shù)2.5-2.8的水玻璃溶液。所述的粘結(jié)劑稀釋液，由所述的粘結(jié)劑加水稀釋2-3倍配制而成。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(3)中，生料球在105°C的條件下水蒸氣養(yǎng)護45分鐘，此后每24小時自然養(yǎng)護一次，連續(xù)養(yǎng)護6天后，將制得的抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料密封保存。
[0017]由上述方法制備的抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料，外形呈圓粒狀，粒徑5_7mm，堆積密度900-950kg/m3，吸水率9%_12%。
[0018]本發(fā)明的主要原料廢鐵屑、粉煤灰均為工業(yè)廢棄物或副產(chǎn)品，其余原料水泥、木炭、粘土、生石灰均為廉價工業(yè)原料，其中水泥為普通硅酸鹽水泥。上述原料均可通過市場購買。
[0019]本發(fā)明制備的抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料用于高濃度難降解廢水的預處理。
[0020]本發(fā)明是一種基于鐵碳原電池反應，與廢水中的高濃度難降解有機污染物發(fā)生氧化還原、混凝絮凝等反應，將大分子的有機污染物降解為小分子物質(zhì)，可以在較短的時間內(nèi)，達到降低廢水的C0D&和毒性，提高廢水可生化性的效果。本發(fā)明為高濃度難降解有機工業(yè)廢水的處理和預處理提供了一個可行方案。本發(fā)明將免燒工藝與鐵碳微電解技術(shù)結(jié)合起來，利用生石灰、水泥等激發(fā)劑，激發(fā)粉煤灰活性，使填料硬化，不僅實現(xiàn)了固體廢棄物的資源化利用，同時還達到了以廢治廢和節(jié)能減排的效果。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下:
[0022]1.本發(fā)明中的免燒微電解填料，其制備的主要原料中廢鐵屑、粉煤灰均為工業(yè)固體廢棄物，長期暴露于環(huán)境當中，不僅占用了寶貴的土地資源，也會對人類健康和自然生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。本發(fā)明將廢鐵屑、粉煤灰、木炭作為主要原料，并配以適量的水泥、粘土、生石灰，制備而成的免燒微電解填料，不僅實現(xiàn)了廢鐵屑、粉煤灰的資源化利用同時，將其應用于高濃度難降解工業(yè)廢水的處理，更是實現(xiàn)了以廢治廢。
[0023]2.本發(fā)明在制備免燒微電解填料的過程中，結(jié)合免燒工藝，不僅使陶粒的強度達到了水處理的使用要求，并且還減少了制備過程中能源的消耗，實現(xiàn)了節(jié)能減排。
[0024]3.本發(fā)明制備的免燒微電解填料為圓粒狀，顆粒與顆粒間的接觸面積較小，從而在廢水處理過程中減少了填料間的板結(jié)鈍化，提供了良好的水力條件。并且隨著電化腐蝕反應的進行，填料的表面會不斷的脫落，使填料表面得以更新，并延長了填料的使用周期，提高了環(huán)保濾料的利用效率。
[0025]4.本發(fā)明制備的免燒微電解填料，實現(xiàn)了陰極陽極一體化，增加了微觀原電池的數(shù)量，從而提高了電化學反應速率，提高了處理效率。
[0026]5.本發(fā)明的制備成本較低，使用維護簡單，工藝操作簡單，能夠廣泛的用于高濃度難降解有機工業(yè)廢水的處理和預處理，有良好的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是裝填本發(fā)明抗板結(jié)微電解填料的柱形微電解反應器，其中:1是進水蠕動泵，2是曝氣泵，3是進水水箱，4是布水布氣板，5是取樣口，6是出水口，7是抗板結(jié)微電解填料。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體的實施例來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。但不限于此。
[0029]實施例中的粉煤灰SiO2含量約48%，Al2O3含量約27%，CaO, MgO、Na2O, K2O總含量約7% (山東淄博某電廠有售);廢鐵屑鐵含量> 95% (濟南機械廠有售);木炭購自臨沂某木炭廠；水泥為普通硅酸鹽水泥(濟南某水泥廠產(chǎn)售)；粘土(山東省淄博市磚廠有售)；生石灰CaO含量>95% (淄博某石灰廠產(chǎn)售)。均為質(zhì)量百分含量。
[0030]實施例中的粘結(jié)劑稀釋液，由模數(shù)2.5-2.8的水玻璃溶液，加水稀釋2-3倍制得。
[0031]實施例1
[0032]一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，包括以下步驟:
[0033](I)將鐵屑、木炭、粉煤灰、水泥、生石灰、粘土分別在105°C進行烘干處理2小時，然后粉碎，過100目篩；
[0034](2)將步驟(1)中經(jīng)過預處理的原材料，按照鐵屑36%，木炭9%，粉煤灰33%，水泥10%,生石灰6%，粘土 6%的質(zhì)量分數(shù)混合均勻，置于盤式成球機中滾制，并在滾制過程中噴灑粘結(jié)劑稀釋液(模數(shù)2.5-2.8的水玻璃溶液再加水稀釋2倍)輔助成球造粒；過5-6目篩，篩選出的粒徑為5-7_的生料球置于干燥通風處室溫干燥20小時，得生料球；
[0035](3)將步驟(2)得到的干燥的生料球，在105°C的條件下水蒸氣養(yǎng)護45分鐘；此后每24小時自然養(yǎng)護一次，所述的自然養(yǎng)護為向所述的生料球均勻灑水后自然放置，自然養(yǎng)護6天后，即得抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料，密封保存。
[0036]所得到的填料的性能參數(shù)如下:粒徑:5-6mm ;堆積密度:923kg/m3 ;吸水率:10%。[0037]實施例2
[0038]一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，包括以下步驟:
[0039](I)將鐵屑、木炭、粉煤灰、水泥、生石灰、粘土分別在110°C進行烘干處理I小時，然后粉碎，過100目篩；
[0040](2)將步驟(1)中經(jīng)過預處理的原材料，按照鐵屑32%，木炭8%，粉煤灰35%，水泥11%，生石灰7%，粘土 7%的質(zhì)量分數(shù)混合均勻，置于盤式成球機中滾制，并在滾制過程中噴灑粘結(jié)劑稀釋液(模數(shù)2.5-2.8的水玻璃溶液再加水稀釋3倍)輔助成球造粒；過5-6目篩，篩選出的粒徑為5-7_的生料球置于干燥通風處室溫干燥24小時，得生料球；
[0041](3)將步驟(2)得到的干燥的生料球，在110°C的條件下水蒸氣養(yǎng)護30分鐘；此后每24小時自然養(yǎng)護一次，所述的自然養(yǎng)護為向所述的生料球均勻灑水后自然放置，自然養(yǎng)護7天后，即得抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料，密封保存。
[0042]所得到的填料的性能參數(shù)如下:粒徑:6-7mm ;堆積密度:914kg/m3 ;吸水率:11%。
[0043]應用試驗舉例
[0044]分別將按照實施例1、實施例2制備出的鐵碳填料填裝于圖1所示的柱形微電解反應器中，進行對于這種抗板結(jié)新型免燒鐵碳填料的應用試驗。
[0045]1.實施例1的鐵碳免燒填料所處理COD為1300_1800mg/L的硝基苯工業(yè)廢水，在進水PH為4、氣水流量比A/L=2.0、HRT (水力停留時間)4h的條件下，CODcr去除率可達50%-60%，色度去除率可達到50%以上。
[0046]反應器連續(xù)運行4周，未發(fā)現(xiàn)明顯的板結(jié)現(xiàn)象，廢水處理效率穩(wěn)定。所述的填料處理廢水后的平均粒徑為5-5 .5mm。
[0047]2.實施例2的鐵碳填料處理工業(yè)焦化廢水，其COD為13000-16000mg/L，色度約為11000-12000。將廢水pH調(diào)至3左右，在HRT (水力停留時間)6h的條件下，可去除60-70%的C0D&，色度全部去除。
[0048]反應器連續(xù)運行3周，出水效果比較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)板結(jié)的情況。所述的填料處理廢水后的平均粒徑為5.5-6.5mm 。
【權(quán)利要求】
1.一種制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，包括以下步驟: (O將鐵屑、木炭、粉煤灰、水泥、生石灰、粘土分別在105-110°c進行烘干處理1-2小時，然后粉碎，過100目篩； 上述原料中，鐵屑中含鐵≤95% ;粉煤灰中SiO2含量47-52%，Al2O3含量27_30%，CaO,MgO、Na2O和K2O的總含量5-7% ;均為質(zhì)量百分含量； (2)將步驟(1)中經(jīng)過預處理的原材料，按照鐵屑32-36%，木炭8-10%，粉煤灰32_35%，水泥9-12%，生石灰5-7%，粘土 5-7%的質(zhì)量分數(shù)混合均勻，造粒；過5-6目篩，篩選出的粒徑為5-7mm的生料球置于干燥通風處室溫干燥20-24小時，得生料球； (3)將步驟(2)得到的干燥的生料球，在100-110°C的條件下水蒸氣養(yǎng)護30-60分鐘；此后每24小時自然養(yǎng)護一次，所述的自然養(yǎng)護為向所述的生料球均勻灑水后自然放置，自然養(yǎng)護5-7天后，即得抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料，密封保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，其特征在于步驟(2)中各原料的質(zhì)量分數(shù)分別為鐵屑36%，木炭9%，粉煤灰33%，水泥10%，生石灰6%，粘土6% ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，其特征在于步驟(2)中的造粒是將原料倒入造粒機制成生料顆粒，在此過程中不斷噴灑粘結(jié)劑稀釋液噴霧以幫助生料成球。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為模數(shù)2.5-2.8的水玻璃溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑稀釋液是由所述的粘結(jié)劑加水稀釋2-3倍配制而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，其特征在于步驟(3)中，生料球在105°C的條件下水蒸氣養(yǎng)護45分鐘，此后每24小時自然養(yǎng)護一次，連續(xù)養(yǎng)護6天后，將制得的抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料密封保存。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料的方法，其特征在于所述的抗板結(jié)粒狀免燒鐵碳微電解填料，外形呈圓粒狀，粒徑5-7mm，堆積密度900_950kg/m3，吸水率9%-12%。
【文檔編號】C02F1/461GK103880122SQ201410098470
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】岳欽艷, 黃德毅, 高寶玉, 王樹森, 張冰潔, 齊元峰 申請人:山東大學