專利名稱：電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法
技術領域：
本發明涉及一種電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，屬于水處理技術領域。
背景技術：
鐵碳床處理法是金屬鐵處理廢水技術的ー種應用形式，是用鐵碳法作為預處理技術來處理有毒有害、高濃度COD廢水具有很好的效果。在酸性條件下，碳與鐵之間形成了無數個微電流反應池，有機物在微電流的作用下被還原氧化，鐵碳出水再用石灰或石灰乳中和，生成的Fe(OH)2膠體絮狀物對有機物具有很強的絮凝吸附能力，因此，鐵碳法是綜合應用了鐵的還原性質、鐵碳的電化學性質和鐵離子的絮凝吸附作用，使得鐵碳法具有很好的處理效果。微電解技術是目前處理高濃度有機廢水的ー種理想エ藝，該エ藝用于高鹽、難降解、高色度廢水的處理不但能大幅度降低COD和色度，還可大大提高廢水的可生化性。 但是，鐵碳法也有其缺點，主要是(I)鉄屑在酸性介質中長期浸泡后易于板結成塊，造成堵塞，形成溝流，使操作困難，處理效果降低；(2)鐵在酸性條件下溶出的鐵量較大，加堿中和后產生的泥渣量多。高濃度有機廢水一般是指由造紙、皮革及食品等行業排出的COD在2000mg/L以上的廢水。可以分為三類，第一類為不含有害物質且易于生物降解的高濃度有機廢水，一般來自農牧產品為原料的エ業廢水；第二類為含有害物質且易生物降解的高濃度有機廢水，如部分化學エ業、輕エ業、冶金工業和制藥廢水；第三類為含有害物質且不易生物降解的高濃度有機廢水，如有機化學合成エ業和農藥生產エ業廢水等。這些高濃度有機廢水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質、纖維素等有機物，如果直接排放，會造成嚴重的環境污染。目前高濃度有機廢水的處理方法主要有生物處理技術、化學處理技術、物化處理技術和物理處理技木。但是對于高濃度有機廢水的處理往往需要兩種或三種以上的方法進行同時處理，エ藝較復雜，成本較高。
發明內容
本發明目的在于提供ー種電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，該方法通過電化學方法輔助鐵碳床對含高濃度有機廢水進行處理凈化，本發明方法使得高濃度有機廢水中難降解有機物得以降解、色度的降解率得以提高、高濃度有機廢水得以高速有效凈化的同時，減少了鐵以及亞鐵離子的損耗，延長了鐵碳床的使用周期，且改善鐵碳床在酸性條件下易板結，泥渣多等缺點，提高廢水的可生化性指標(B/C)。本發明采用如下技術方案實現本發明目的
(1)鉄屑的預處理將鐵屑用市售エ業堿清洗，然后用水沖洗干凈，烘干，過篩得到粒度為10 20目的鐵屑，備用，使用前用稀鹽酸清洗表面的氧化物,用水沖洗干凈；
(2)將粒度為2 6_的焦炭用水清洗，防止其他雜質的干擾，烘干后備用；
(3)將鐵屑、焦炭和X50聚こ烯多面空心球按質量比20 40:1 3:5 8混合，即制得鐵碳填料；
(4)將填料置于鐵碳床中，對鐵碳床施加外電壓，然后將高濃度有機廢水通入鐵碳床，進入鐵碳床的廢水PH值為3 5，同時加入催化劑，在常溫條件下停留10 30min，出水進入沉淀池，其中催化劑為生物酶或雙氧水，生物酶投加量為O. 5 5g/L，雙氧水投加量為10 20mL/L ；
(5)廢水在沉淀池的停留時間為10 20min，進水同時加堿于沉淀池中，加堿后沉淀池內的PH值為9 10，沉淀出水即為處理凈化后廢水，沉淀池部分出水回流進入廢水池以降低原廢水濃度；
(6)鐵碳床系統失活以后，采用質量百分比濃度為O.4% O. 8%的H2SO4對鐵碳床系統進行反沖洗活化處理，處理時間為20 40min，活化后系統循環使用，無需更換鐵碳填料，不影響廢水處理效果。本發明中所述鐵碳床外加電壓為O. I IOV的交流電。本發明中所述工業堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉其中的一種或幾種，濃度為6% 8%，稀酸為稀鹽酸或稀硫酸，濃度為4% 6%。 本發明中所述生物酶為辣根過氧化物酶、大豆種皮過氧化物酶中的一種或兩種任意比混合物。本發明中所述沉淀池中添加的堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或幾種，濃度為6% 8%。本發明中所述沉淀池出水部分回流入廢水池以降低原高濃度有機廢水的濃度，廢水池原水與沉淀池回流水體積比為16:1 8。本發明的優點和技術效果如下
本發明提出電化學條件輔助鐵碳內電解工藝處理高濃度有機廢水，結合鐵碳床工藝與電化學方法，在鐵碳填料中加入X50聚乙烯多面空心球，同時在鐵碳床中加入催化劑，使得廢水中的難降解有機物得以降解，提高了廢水的可生化值，降低了系統鐵元素的損失，延長了鐵碳床的使用周期，且改善鐵碳床在酸性條件下易板結，泥渣多等缺點。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明保護范圍不局限于所述內容。實施例I :本電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，具體內容下
(1)本實施例處理的是氨基丁酸廢水，經檢測有機廢水的初始C0D&值為38000mg/L，B/C值為O. 23，色度為240倍;
(2)鐵屑的預處理將鐵屑用質量百分比濃度為6%的氫氧化鈉溶液清,然后用水沖洗干凈，烘干，過篩得到粒度為15目左右的鐵屑，備用，使用前用質量百分比濃度為4%的稀鹽酸清洗表面的氧化物，用水沖洗干凈；
(3)將粒度為2 6_的焦炭用水清洗，烘干后備用，防止其他雜質的干擾；
(4)將鐵屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按質量比20:1:5混合，即制得鐵碳填料；
(5 )將填料置于鐵碳床中，檢查鐵碳床進出水口及其他裝置完整，對鐵碳床施加外電壓O. IV，然后將高濃度有機廢水通入鐵碳床，進入鐵碳床的廢水PH值為3，同時加入催化劑辣根過氧化物酶(添加量為0. 5g/L)，在常溫條件下停留20min，出水進入沉淀池；
(6)廢水在沉淀池的停留時間為lOmin，進水同時加入質量百分比濃度為6%的氫氧化鈉調節沉淀池內的PH值為9，沉淀出水即為處理凈化后廢水；經檢測出水COD&值為680mg/L, B/C值提高到0. 61，色度去除率為80% ；
(7)沉淀池出水部分回流入廢水池以降低原高濃度有機廢水的濃度，廢水池原水與沉淀池回流水體積比為16 :1 ;
(8)該鐵碳床系統使用時間為27個月左右后出現返色現象，此時采用質量百分比濃度為0. 4%的H2SO4對其進行反沖洗活化處理，反沖洗處理時間為20min，活化后系統循環使用。
實施例2 :本電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，具體內容下
(1)本實施例處理的是焦化廢水，經檢測有機廢水的初始COD&值為23700mg/L，B/C值為0. 17，色度為150倍；
(2)鉄屑的預處理將鐵屑用7%碳酸鈉溶液清洗后用水沖洗干凈，烘干，過篩得到粒度為10目左右的鐵屑備用，使用前用質量百分比濃度為5%的稀鹽酸清洗表面的氧化物，用水沖洗干凈；
(3)將粒度為2 6mm的焦炭用水清洗，烘干后備用；
(4)將鐵屑、焦炭和X50聚こ烯多面空心球按質量比30:2:7混合，即制得鐵碳填料；
(5)將填料置于鐵碳床中，檢查鐵碳床進出水ロ及其他裝置完整，對鐵碳床施加外電壓5V，然后將高濃度有機廢水通入鐵碳床，進入鐵碳床的廢水PH值為4，同時加入催化劑大豆種皮過氧化物酶(添加量為2g/L)，在常溫條件下停留30min，出水進入沉淀池；
(6)廢水在沉淀池的停留時間為20min，進水同時在沉淀池中添加質量百分比濃度為7%的碳酸鈉，調節沉淀池內的PH值為10，沉淀出水即為處理凈化后廢水；經檢測出水COD&值為230mg/L，B/C值提高到0. 597，色度去除率為85% ；
(7)沉淀池出水部分回流入廢水池以降低原高濃度有機廢水的濃度，廢水池原水與沉淀池回流水體積比為16 8 ；
(8)該鐵碳床系統使用時間為25個月左右后出現返色現象，此時采用質量百分比濃度為0. 6%的H2SO4對其進行反沖洗活化處理，處理時間為30min，活化后系統循環使用。實施例3 :本電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，具體內容下
(1)本實施例處理的是染料廢水，經檢測有機廢水的初始COD&值為1460mg/L，B/C值為0.2，色度為1620倍；
(2)鉄屑的預處理將鐵屑用8%碳酸氫鈉溶液清洗，然后用水沖洗干凈，烘干，過篩得到粒度為20目左右的鉄屑，備用，使用前用質量百分比濃度為6%的稀硫酸清洗表面的氧化物，用水沖洗干凈；
(3)將粒度為2 6_的焦炭用水清洗，烘干后備用，防止其他雜質的干擾；
(4)將鐵屑、焦炭和X50聚こ烯多面空心球按質量比40:3: 8混合，即制得鐵碳填料；
(5)將填料置于鐵碳床中，檢查鐵碳床進出水ロ及其他裝置完整，對鐵碳床施加外電壓10V,然后將高濃度有機廢水通入鐵碳床，進入鐵碳床的廢水PH值為5，同時加入催化劑雙氧水(雙氧水投加量為20mL/L)，在常溫條件下停留lOmin，出水進入沉淀池；(6)廢水在沉淀池的停留時間為15min，進水同時在沉淀池中添加質量百分比濃度為8%的碳酸氫鈉，調節沉淀池內的PH值為9. 5，沉淀出水即為處理凈化后廢水；經檢測出水CODcr值為70mg/L，B/C值提高到O. 57，色度去除率為82% ；
(7)沉淀池出水部分回流入廢水池以降低原高濃度有機廢水的濃度，廢水池原水與沉淀池回流水體積比為16 6 ；
(8)該鐵碳床系統使用時間為24個月左右后出現返色現象，此時采用質量百分比濃度為O. 8%的H2S04對其進行反沖洗活化處理，處理時間為40min，活化后系統循環使用。
實施例4 :本電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，具體內容下
(1)本實施例處理的是造紙廢水，經檢測有機廢水的初始C0D&值為2470mg/L，B/C值 為O. 19，色度為929倍;
(2)鐵屑的預處理將鐵屑用6%氫氧化鈉鈉溶液清，然后用水沖洗干凈，烘干，過篩得到粒度為15目左右的鐵屑，備用，使用前用質量百分比濃度為7%的稀硫酸清洗表面的氧化物，用水沖洗干凈；
(3)將粒度為2 6_的焦炭用水清洗，烘干后備用，防止其他雜質的干擾；
(4)將鐵屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按質量比35:2.5: 6混合，即制得鐵碳填
料；
(5)將填料置于鐵碳床中，檢查鐵碳床進出水口及其他裝置完整，對鐵碳床施加外電壓8V，然后將高濃度有機廢水通入鐵碳床，進入鐵碳床的廢水PH值為3，同時加入催化劑辣根過氧化物酶和大豆種皮過氧化物酶(酶投加量為5g/L，混合比例為1:1)，在常溫條件下停留20min,出水進入沉淀池；
(6)廢水在沉淀池的停留時間為15min，進水同時在沉淀池中添加質量百分比濃度為6%的碳酸氫鈉，調節沉淀池內的PH值為9，沉淀出水即為處理凈化后廢水；經檢測出水CODcr值為97mg/L，B/C值提高到O. 59，色度去除率為85% ；
(7)沉淀池出水部分回流入廢水池以降低原高濃度有機廢水的濃度，廢水池原水與沉淀池回流水體積比為16 4 ；
(8)該鐵碳床系統使用時間為25個月左右后出現返色現象，此時采用質量百分比濃度為O. 5%的H2SO4對其進行反沖洗活化處理，處理時間為35min，活化后系統循環使用。
權利要求
1.一種電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，其特征在于按如下步驟進行 (1)鐵屑的預處理將鐵屑用工業堿清洗，然后用水沖洗干凈，烘干，過篩得到粒度為10 20目的鐵屑，備用，使用前用稀酸清洗表面的氧化物,用水沖洗干凈； (2)將粒度為2 6_的焦炭粉用水清洗，烘干后備用； (3)將鐵屑、焦炭和X50聚乙烯多面空心球按質量比20 40:1 3:5 8混合，即制得鐵碳填料； (4)將填料置于鐵碳床中，對鐵碳床施加外電壓，高濃度有機廢水通過廢水池進入鐵碳床，進入鐵碳床廢水的PH值為3 5，廢水進入同時加入催化劑，在常溫條件下停留時間為10 30min，出水進入沉淀池，其中加催化劑為生物酶或雙氧水，生物酶投加量為O. 5 5g/L，雙氧水投加量為10 20mL/L ； (5)廢水在沉淀池的停留時間為10 20min,進水同時在沉淀池中加堿,調節沉淀池內的PH值為9 10，沉淀池出水即為處理凈化后廢水，部分出水回流進入廢水池以降低原廢水池廢水的濃度； (6)鐵碳床系統失活以后，采用質量百分比濃度為O.4% O. 8%的H2SO4對其進行活化處理，處理時間為20 40min，活化后系統循環使用。
2.根據權利要求I所述的電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，其特征在于鐵碳床外加電壓為O. I IOV的交流電。
3.根據權利要求I所述的電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，其特征在于所使用的工業堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉其中的一種或幾種，濃度為6% 8%，稀酸為稀鹽酸或稀硫酸，質量百分比濃度為4% 6%。
4.根據權利要求I所述的電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，其特征在于沉淀池中添加的堿為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種或幾種，質量百分比濃度為6% 8%。
5.根據權利要求I所述的電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，其特征在于生物酶為辣根過氧化物酶、大豆種皮過氧化物酶中的一種或兩種任意比混合物。
6.根據權利要求I所述的電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，其特征在于沉淀池出水部分回流入廢水池以降低原高濃度有機廢水的濃度，廢水池原水與沉淀池回流水體積比為16 1 8。
全文摘要
本發明公開了一種電助鐵碳床凈化高濃度有機廢水的方法，該方法通過電化學方法輔助鐵碳床對高濃度有機廢水進行處理凈化，本發明方法使得廢水中難降解有機物得以有效降解、色度的降低率得以提高、高濃度有機廢水得以高速有效凈化的同時，減少了鐵以及亞鐵離子的損耗，延長了鐵碳床的使用周期，且改善鐵碳床在酸性條件下易板結，泥渣多等缺點，提高了高濃度有機廢水的可生化性指標(B/C)。
文檔編號C02F9/06GK102849877SQ20121036886
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者瞿廣飛, 劉玉環, 曾金花, 寧平 申請人:昆明理工大學