專利名稱：一種穩(wěn)定運行的連續(xù)流微電解反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種用于廢水處理的微電解反 應(yīng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工業(yè)廢水因具有污染物濃度高、毒性大、可生化性差等特點，對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重 威脅，其中微電解技術(shù)由于處理效果好、原料簡單、來源廣泛等特點而成為重要的工業(yè)廢水 污染控制技術(shù)。微電解技術(shù)又稱內(nèi)電解法、鐵炭法、腐蝕電池法、鐵屑過濾法、零價鐵法，具有適用 范圍廣、處理效果好、成本低廉、占地面積小、材料簡便易得、裝置易于定型化和工業(yè)化等優(yōu) 點。該技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，最初在美、日等國家引起廣泛重視，近幾年來，應(yīng)用這一技 術(shù)處理印染廢水、電鍍廢水、石油化工廢水、制藥廢水等的報道越來越多。由于該技術(shù)利用 廢鐵屑、焦炭等為原料，消耗少量電力資源，具有“以廢治廢”的意義。在微電解技術(shù)中，微 電解材料和反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)是該技術(shù)的核心部分，對污染物的去除效果和運行穩(wěn)定性具有 關(guān)鍵性的影響。目前，傳統(tǒng)的微電解技術(shù)大多采用鐵屑和活性炭粉(或焦炭粉)的簡單混合物作 為微電解材料，使用簡單的塔式反應(yīng)器作為反應(yīng)裝置，在實際工程應(yīng)用過程中，存在下述不 足(1)鈍化現(xiàn)象利用微電解法進(jìn)行廢水處理時，在填料(往往為鐵屑和焦炭粉的簡 單混合物)表面會形成一層鈍化膜，這層膜阻斷了水中的有毒有害物質(zhì)與填料的接觸，從 而對處理效果有影響。這一現(xiàn)象在處理中性廢水時尤其明顯。(2)鐵屑板結(jié)和填料床溝流利用微電解技術(shù)進(jìn)行廢水處理時，會出現(xiàn)填料層板 結(jié)成為一個整體，從而出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，嚴(yán)重影響處理效果，而且當(dāng)微電解塔過高時，由于底 部的填料壓實作用過大，更加容易結(jié)塊。(3)填料補充與更換目前采用的填料主要是粒狀混合填料，這種填料的比表面 積大，但在定期的補充與更換過程中存在著諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從用于微電解的填料改性 和反應(yīng)器機構(gòu)改進(jìn)兩個方面同時入手，解決現(xiàn)有微電解技術(shù)中填料易鈍化、填料層板結(jié)、處 理效率不高以及反應(yīng)器運行不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種穩(wěn)定運行的連續(xù)流微電解反應(yīng)系統(tǒng)，包括進(jìn)料口 1、出料口 5和排渣口 8，所 述微電解反應(yīng)系統(tǒng)由多個微電解反應(yīng)單元組成，所述多個微電解反應(yīng)單元串行連接，所述 每個微電解反應(yīng)單元設(shè)置有填料層3，所述填料層3的一側(cè)設(shè)置有填料更換口 7，所述填 料層3的下方設(shè)置有多孔篩板2，所述多孔篩板2的下方設(shè)置有曝氣反吹管6，所述填料層3中設(shè)置有按照下述步驟制備的微電解材料(1)將鐵粉、活性炭粉末、鈉基膨潤土和 NH4Cl充分混合后，加水調(diào)勻，其中所述鐵粉、活性炭粉末、鈉基膨潤土和NH4Cl的質(zhì)量比為 (2.8-3) (2.8-3) (3.8-4) 0. 05 ； (2)用成球機將步驟(1)得到的混合物做成直徑 為2-5mm的小球，烘干；(3)對經(jīng)過步驟(2)烘干后的球狀材料進(jìn)行焙燒，所述焙燒機制為 在370-420°C下，焙燒10-12分鐘，然后升溫至1100_1200°C，焙燒15-18分鐘，自然冷卻至 室溫。所述串行連接的微電解反應(yīng)單元采用法蘭4連接。所述填料層中設(shè)置的微電解材料的孔隙率為0. 5-0. 8 ；所述微電解材料的比表面 積為 0. 4-1. 0m2/g。所述填料層中微電解材料的制備步驟(1)中，鐵粉、活性炭粉末、鈉基膨潤土和 NH4Cl 的質(zhì)量比為 3 3 4 0. 05。所述填料層中微電解材料的制備步驟(3)中的焙燒機制為在400°C下，焙燒10分 鐘，然后升溫至1150°C，焙燒15分鐘，自然冷卻至室溫。與傳統(tǒng)微電解技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于同時對微電解材料和反應(yīng)器進(jìn)行改 進(jìn)，并充分利用兩者的配合，實現(xiàn)廢水處理的穩(wěn)定運行。一方面作為填料使用的微電解材料利用NH4Cl在高溫條件下產(chǎn)生的NH3起到造孔 的作用，增大了材料的孔隙率和比表面積，提高了微電解材料對廢水中污染物的去除效果； 同時，材料為球狀規(guī)整材料，具有較好的機械強度，避免了材料在使用過程中的壓實，不易 發(fā)生板結(jié)和鈍化現(xiàn)象，使用壽命較長，從而保證了微電解工藝的長期穩(wěn)定運行。另一方面，將原先的微電解反應(yīng)器分解為多個微電解反應(yīng)單元，并在每個反應(yīng)單 元中設(shè)置填料層、多孔篩板、曝氣反吹管和填料更換口。其中曝氣反吹管，用于防止填料鈍 化，避免填料層的板結(jié)，同時保證了整個反應(yīng)器的溶解氧濃度，促進(jìn)微電解過程的發(fā)生；多 孔篩板，用于方便和提高傳質(zhì)效果；填料更換口，用于方便反應(yīng)器中微電解材料的更換。在 整個反應(yīng)裝置的下端設(shè)置有進(jìn)料口，上端設(shè)置有出料口，出料口的位置高于填料層，以防止 填料層暴露于空氣中發(fā)生板結(jié)。由于采用分級裝填和曝氣的設(shè)計，整個反應(yīng)系統(tǒng)能夠有效 防止微電解材料的鈍化和板結(jié)，促進(jìn)廢水和微電解材料的接觸，提高處理效率，有效防止因 微電解塔過高導(dǎo)致底部填料壓實而結(jié)塊，每級填料層可獨立更換，從而保證了整個反應(yīng)系 統(tǒng)運行維護(hù)的簡便。


圖1為本發(fā)明的微電解反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的微電解填料的宏觀照片。圖3為本發(fā)明的微電解反應(yīng)裝置中篩板的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。 首先按照制備步驟，先稱取所需的原料然后充分混合并加水調(diào)勻，然后用成球機 制作成直徑2-5mm的小球，放入烘箱烘干，最后進(jìn)行焙燒，制備用作填料的微電解材料，經(jīng) 測試材料的孔隙率為0. 5-0. 8，比表面積為0. 4-1. 0m2/g，配方和工藝詳見下表。
表1微電解材料的制備配方和工藝表 以附圖1為例來看，本發(fā)明的實施例采用三個微電解反應(yīng)單元串行連接組成微電 解反應(yīng)系統(tǒng)，包括進(jìn)料口 1、出料口 5和排渣口 8，每個微電解反應(yīng)單元設(shè)置有填料層3，所述 填料層3的一側(cè)設(shè)置有填料更換口 7，所述填料層3的下方設(shè)置有多孔篩板2，所述多孔篩 板2的下方設(shè)置有曝氣反吹管6。每個微電解反應(yīng)單元高度小于1米，并通過法蘭4連接。在使用過程中，廢水經(jīng)過進(jìn)料口 1進(jìn)入反應(yīng)裝置，通過多孔篩板2均勻進(jìn)入到填料 層3中，發(fā)生微電解反應(yīng)，在反應(yīng)過程中曝氣反沖管6曝氣，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行；反應(yīng)過后，進(jìn) 入到下一級反應(yīng)單元中，如此提高處理效果，反應(yīng)過后出水由出料口 5排除。在使用過程 中，如需更換填料層中堵塞的微電解材料，只需從該級填料層中更換，無須更換全部微電解 材料；每個填料層定期通過曝氣反沖管6空氣反沖，提高了反沖效果，以防堵塞和微電解材 料板結(jié)；在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的殘渣可由排渣口 8定期排出。將按照表1的配方和工藝制備的6個微電解材料，分別作為填料裝填到三個填料 層中，然后利用裝填有不同微電解材料的整個反應(yīng)系統(tǒng)(高為1. 6m,內(nèi)徑為0. Olm)分別對 廢水進(jìn)行連續(xù)處理，廢水為天津某制藥廠的生產(chǎn)廢水，其化學(xué)耗氧量(COD)為7000mg/L， B0D5/C0D (生化耗氧量/化學(xué)耗氧量)為0. 20，生物毒性為7. 5mgZn2+/L,處理后的廢水指標(biāo) 如下表所示。表2利用本發(fā)明的微電解反應(yīng)系統(tǒng)處理后的廢水指標(biāo) 從表中可以看出，經(jīng)過處理的制藥廢水，化學(xué)耗氧量(COD)和生物毒性都大幅下 降，而且B0D5/C0D (生化耗氧量/化學(xué)耗氧量)提升到0. 3以上，有效提高了廢水的可生化 性。在長時間使用過程中，反應(yīng)系統(tǒng)整體運行穩(wěn)定，減緩板結(jié)和堵塞現(xiàn)象；省去了攪拌裝置； 填料層的更換簡單且更換過程中不影響反應(yīng)系統(tǒng)運行；提高了反沖洗效果，對于廢水的處 理效果優(yōu)于傳統(tǒng)的微電解反應(yīng)裝置。以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況 下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均 落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種穩(wěn)定運行的連續(xù)流微電解反應(yīng)系統(tǒng)，包括進(jìn)料口[1]、出料口[5]和排渣口[8]，其特征在于，所述反應(yīng)系統(tǒng)由多個微電解反應(yīng)單元組成，所述多個微電解反應(yīng)單元串行連接，所述每個微電解反應(yīng)單元設(shè)置有填料層[3]，所述填料層[3]的一側(cè)設(shè)置有填料更換口[7]，所述填料層[3]的下方設(shè)置有多孔篩板[2]，所述多孔篩板[2]的下方設(shè)置有曝氣反吹管[6]；所述填料層[3]中設(shè)置有按照下述步驟制備的微電解材料(1)將鐵粉、活性炭粉末、鈉基膨潤土和NH4Cl充分混合后，加水調(diào)勻，其中所述鐵粉、活性炭粉末、鈉基膨潤土和NH4Cl的質(zhì)量比為(2.8 3)∶(2.8 3)∶(3.8 4)∶0.05；(2)用成球機將步驟(1)得到的混合物做成直徑為2 5mm的小球，烘干；(3)對經(jīng)過步驟(2)烘干后的球狀材料進(jìn)行焙燒，所述焙燒機制為在370 420℃下，焙燒10 12分鐘，然后升溫至1100 1200℃，焙燒15 18分鐘，自然冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)定運行的連續(xù)流微電解反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 串行連接的微電解反應(yīng)單元采用法蘭[4]連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種穩(wěn)定運行的連續(xù)流微電解反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述填料層中微電解材料的制備步驟⑴中，鐵粉、活性炭粉末、鈉基膨潤土和NH4Cl的質(zhì) 量比為3 3 4 0.05;制備步驟(3)中的焙燒機制為在400°C下，焙燒10分鐘，然后升 溫至1150°C，焙燒15分鐘，自然冷卻至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種穩(wěn)定運行的連續(xù)流微電解反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述 填料層中微電解材料的孔隙率為0. 5-0. 8 ；所述微電解材料的比表面積為0. 4-1. 0m2/g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種穩(wěn)定運行的連續(xù)流微電解反應(yīng)系統(tǒng)，包括進(jìn)料口、出料口和排渣口，由多個串行連接的微電解反應(yīng)單元組成，每個微電解反應(yīng)單元設(shè)置有填料層，填料層的一側(cè)設(shè)置有填料更換口，填料層的下方設(shè)置有多孔篩板，多孔篩板的下方設(shè)置有曝氣反吹管。填料層使用的微電解材料利用NH4Cl在高溫條件下產(chǎn)生的NH3起到造孔的作用，增大了材料的孔隙率和比表面積，提高了微電解材料對廢水中污染物的去除效果；由于采用分級裝填和曝氣的設(shè)計，整個反應(yīng)系統(tǒng)能夠有效防止填料鈍化和板結(jié)，促進(jìn)廢水和填料接觸，提高處理效率，有效防止因微電解塔過高導(dǎo)致底部填料壓實而結(jié)塊，每級填料層可獨立更換，從而保證了整個反應(yīng)系統(tǒng)運行維護(hù)的簡便。
文檔編號C02F1/461GK101928052SQ201010269570
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月1日
發(fā)明者周璇, 孫亮, 季民, 王燦 申請人:天津大學(xué)