申请日2016.11.01
公开(公告)日2017.01.18
IPC分类号C02F1/461
摘要
本发明涉及一种铁炭填料及农药废水处理方法。一种用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料，按重量百分比计，包括洗煤废水中沉积物煤泥，2.0‑30.0%;富铁矿粉，35.0‑65.0%;废铁屑，10.0‑35.0%;市政污水处理厂污泥，5.0‑15.0%;将所述煤泥、污泥、富铁矿粉粉碎，连同废铁屑，与催化剂、造孔剂配置成的溶液混匀，人工造粒，凉干，然后在燃料煤过量情况下高温焙烧。一种百草枯农药废水处理方法，工艺如下：1)将所述铁炭微电解材料装填至反应器中;2)调节含有百草枯农药的废水pH值为5‑10;3)将pH值为5‑10的含有百草枯农药的废水通过装填所述铁炭微电解材料的反应器，水力停留时间为10‑100分钟，控制反应温度在15~40℃。
权利要求书
1.一种用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料，按重量百分比计，包括：
洗煤废水中沉积物煤泥，2.0 -30.0%;
富铁矿粉，35.0-65.0%;
废铁屑，10.0-35.0%;
市政污水处理厂污泥，5.0 -15.0%;
催化剂铈盐，0.1 -3.0%;
造孔剂乙酸铵，5.0 -10.0%;
上述洗煤废水中沉积物煤泥、市政污水处理厂污泥均为干态，将所述废水中沉积物煤泥、市政污水处理厂污泥、富铁矿粉粉碎至10-300目，连同废铁屑，与催化剂铈盐、造孔剂乙酸铵配置成的溶液混合，搅拌混匀，人工造粒，凉干，然后在燃料煤过量情况下高温焙烧，即制得所述铁炭微电解材料成品。
2.根据权利要求1所述的用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料，其特征在于：按重量百分比计，包括：
洗煤废水中沉积物煤泥，5%;
富铁矿粉，61.0%;
废铁屑，21.0%;
市政污水处理厂污泥，7%;
催化剂铈盐，1%;
造孔剂乙酸铵，5%;制得铁炭微电解材料成品有效成份铁炭比为6:1。
3. 根据权利要求1 所述的用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料，其特征在于：按重量百分比计，包括：
洗煤废水中沉积物煤泥，28%;
富铁矿粉，39.0%;
废铁屑，15.0%;
市政污水处理厂污泥，9%;
催化剂铈盐，2%;
造孔剂乙酸铵，7%;制得铁炭微电解材料成品有效成份铁炭比为1.8:1。
4. 根据权利要求1 所述的用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料，其特征在于：按重量百分比计，包括：
洗煤废水中沉积物煤泥，25%;
富铁矿粉，45%;
废铁屑，13%;
市政污水处理厂污泥，6%;
催化剂铈盐，2%;
造孔剂乙酸铵，9%;制得的铁炭微电解材料成品有效成份铁炭比为2:1。
5. 根据权利要求1 所述的用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料，其特征在于：按重量百分比计，包括：
洗煤废水中沉积物煤泥，13%;
富铁矿粉，48%;
废铁屑，22%;
市政污水处理厂污泥，10%;
催化剂铈盐，1.5%;
造孔剂乙酸铵，5.5%;制得的铁炭微电解材料成品有效成份铁炭比为3:1。
6.一种利用权利要求1所述铁炭微电解材料处理百草枯农药废水的方法，其特征在于：处理工艺如下：
1)将所述铁炭微电解材料装填至反应器中;
2)调节含有百草枯农药的废水pH值为5-10;
3)将pH值为5-10的含有百草枯农药的废水通过装填所述铁炭微电解材料的反应器，水力停留时间为10-100分钟，控制反应温度在15~40℃。
7.根据权利要求6所述的百草枯农药废水处理方法，其特征在于：填料选用铁炭比为(1.5~6):1的铁炭微电解材料;调整含有百草枯农药的废水的pH在7-9。
8.根据权利要求6所述的百草枯农药废水处理方法，其特征在于：填料选用铁炭比为(2~3):1的铁炭微电解材料;调整含有百草枯农药的废水的pH在8-9。
9. 根据权利要求7或8所述的百草枯农药废水处理方法，其特征在于：控制反应温度在30～40℃，反应时间控制在30～50 min。
说明书
一种用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料及废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种铁炭填料及农药废水处理方法，尤其是涉及一种铁炭微电解材料及其用于处理含百草枯农药废水的方法。
背景技术
含有农药百草枯的废水成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深、可生化性差，如果采用生化方法或其他单项处理技术处理此类废水，不仅经济上不合算，同时也难以达到良好的处理效果。而传统预处理方法主要为化学法、物理法、电化学法等，这些方法通常存在着处理费用高、工艺复杂、过程不易控制等缺点。
铁炭微电解工艺及其组合工艺在提高废水可生化性，改善废水水质，减轻后续处理负荷以及提高处理效果方面具有明显的优势，并且对不同类型工业废水具有一定范围的适用性。利用铁屑微电解法处理工业废水因其具有以废治废、效果好、投资省、适用面广和运行成本低等优点而广泛受到重视。
微电解法是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。该工艺是在20 世纪70 年代应用到废水治理中，20 世纪80 年代引入我国。目前，微电解法一般采用铁-炭组合，也有采用铝-炭、铁-铜等其他组合来加强处理效果，并在电镀、石油化工、印染、医药以及燃料生产等工业废水预处理方面已有所报道，成为当前染料和印染等高色度、高浓度废水处理研究的热点之一，在工程运用上很具有前景。目前铁炭微电解材料种类很多，但至少存在以下问题之一：1、部分现有铁炭材料费用高昂，限制了推广实用，例如炭为石墨/炭纳米管等形式，铁为纳米尺度等，因成本过高而限制了推广;2、孔隙率低，在实用过程中易板结导致反应速度慢;3、微电解效率低,对难降解的有机物大分子没有相应的催化剂而导致微电解效率低下。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出了一种用于百草枯废水预处理的铁炭微电解材料，及采用该铁炭微电解材料作为填料进行百草枯农药废水处理的方法。
本发明所采用的技术方案：
一种用于百草枯农药废水处理的铁炭微电解材料，按重量百分比计，包括：洗煤废水中沉积物煤泥(干态)，2.0 -30.0%;富铁矿粉，35.0-65.0%;废铁屑，10.0-35.0%;市政污水处理厂污泥(干态)，5.0 -15.0%;催化剂铈盐，1.0 -3.0%;造孔剂乙酸铵，5.0 -10.0%;
将上述洗煤废水中沉积物细煤泥、富铁矿粉、市政污水处理厂污泥粉碎至10-300目，连同废铁屑，与催化剂铈盐、造孔剂乙酸铵配置成的溶液混合，搅拌混匀，人工造粒，凉干然后在燃料煤过量情况下高温焙烧，即制得铁炭微电解材料成品。
一种利用所述铁炭微电解材料处理百草枯农药废水的方法，工艺过程包括：将所述铁炭微电解材料装填到柱状反应器中;将含有百草枯农药的废水调节pH值至5-10;使废水通过装填上述铁炭微电解材料的到反应器中，水力停留时间为10-100分钟，反应温度保持在15~40℃。
本发明的有益效果：
1、本发明铁炭微电解材料，采用了洗煤废水中沉积物煤泥作为炭源，铁矿石和废铁屑等作为铁源，有效降低了成本。采用富铁矿粉及废铁屑作为铁炭材料的铁源：不但来源广泛，价格低廉，拉低了铁炭材料的整体价位，有利于市场推广，且有利于环保。而且成本仅为现有纳米铁作为铁源的4.2%左右。所得成品有效成份为：还原态铁在45 ～ 75wt.%、碳10～ 30wt.%、催化剂0.1～3wt.% ;孔隙率10-38%，对COD 和色度有较高的去除效率，并且能够提高废水的可生化性，为后续生化处理提供基础。
2、本发明铁炭微电解材料，采用洗煤废水中沉积物煤泥作为铁炭材料的碳源，一方面是煤泥价格低，另一方面，在还原气氛的铁炭材料烧制过程中，煤泥中煤粒的微孔通道被活化，增大比表面积，也就增大了铁炭材料的总比表面积，也就增大了液固接触面积，从而加快了降解百草枯的反应速率。采用煤泥作为铁炭材料的碳源成本仅为现有碳纳米管作为碳源的铁炭材料的5%左右。
3、部分市售铁炭材料没有微孔结构，导致了百草枯降解反应慢，而且容易板结，造成整体反应速率减小。本发明铁炭微电解材料，针对现有铁炭电解材料孔隙率低、在实用过程中易板结导致反应速度慢等问题;加入了乙酸铵造孔剂，使铁炭材料呈现活性炭一样的多孔，增大了铁炭的孔隙率，从产品结构上保证了反应速率，从根本上解决了铁炭微电解材料易板结的难题。反应过程中随着微电解的进行，表面材料易脱落下来从根本上解决了板结堵塞，脱落下来的杂质成分随水流排除反应器。
4、本发明铁炭微电解材料，针对现有铁炭材料对难降解有机物废水的降解效率低的问题，加入了铈等催化剂，该催化剂以有色冶炼废物形式加入，有效降低了成本。
5、本发明百草枯农药废水处理工艺，简单可行、成本相对低廉，铁炭材料多孔的特性增加了降解百草枯的反应速率。同一配比的铁炭材料在加入7.9%的乙酸铵造孔剂后，铁炭材料的比表面积增加了27.6%，反应速率提升了17.1%。废水中百草枯的去除率高达95%以上，有效提高了微电解效率，便于后续的生化处理。