本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，尤其是一種微電解填料及其制備方法。

背景技術(shù)：

微電解技術(shù)是近年來被廣泛研究而不斷發(fā)展的一項技術(shù)，對污染物的選擇性低，去除效果好，應(yīng)用范圍廣，能夠適用于各種廢水的處理。

傳統(tǒng)的微電解填料多采用固定床形式，即將鐵碳微電解填料裝填在反應(yīng)器內(nèi)，廢水自上而下流經(jīng)反應(yīng)器。但是，因鐵碳床內(nèi)部填料堆積密度大、空隙率低，填料間僅是簡單的物理接觸，容易造成頻繁更換填料，處理效果差等實用性問題：一是鐵屑之間容易生銹板結(jié)，廢水在反應(yīng)器中產(chǎn)生溝流，造成死區(qū)，效率降低；二是填料更換工作量大，操作復(fù)雜；三是鐵碳填料表面容易鈍化，鈍化膜阻止了微電解反應(yīng)的正常進行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種不易板結(jié)鈍化的微電解填料；本發(fā)明還提供了一種微電解填料的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取原料的質(zhì)量百分含量為：高爐干灰25～35%，轉(zhuǎn)爐細灰20～30%，轉(zhuǎn)爐粗灰10～15%，轉(zhuǎn)爐污泥10～20%，高爐槽上槽下灰8～12%，粘結(jié)劑2～4%。

本發(fā)明所述高爐干灰、轉(zhuǎn)爐細灰、轉(zhuǎn)爐粗灰、轉(zhuǎn)爐污泥和高爐槽上槽下灰的粒度均為10目及以下。

本發(fā)明所述粘結(jié)劑采用羥甲基纖維素鈉鹽。

本發(fā)明所述填料的堆積孔隙率為60～70%，抗壓強度為1800～2200N/個。

本發(fā)明方法的步驟為：首先將原料配加水后混勻，然后壓制成型；然后將壓制得到的填料壓塊烘干，再在惰性氣體保護下進行焙燒還原；最后將還原成形的填料冷卻至室溫，即可得到所述的微電解填料。

本發(fā)明方法所述原料配加原料總量10～12%的水。

本發(fā)明方法所述壓制的壓力為3000～3500N/mm，時間為30～60s。

本發(fā)明方法所述焙燒還原的溫度為1200～1300℃，時間為10～25min。所述焙燒還原之前先在950～1100℃預(yù)熱2～5min。

本發(fā)明方法所述填料埋入石墨粉中冷卻至室溫。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明用于工業(yè)廢水處理特別是冶金焦化廢水處理時處理效率高，可以降低廢水的CODCr和毒性，提高廢水可生化性，并且使用過程中填料不易板結(jié)鈍化，反應(yīng)后污泥不增加，反應(yīng)效率高。本發(fā)明有效地解決了傳統(tǒng)微電解廢水處理工藝填料板結(jié)、鈍化、反應(yīng)效率低的問題。本發(fā)明的原料為冶金廢棄粉塵，充分利用了冶金廢棄粉塵中鐵和碳成分，降低了填料生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了資源的回收再利用，減少了對環(huán)境的污染。本發(fā)明使用一定時間后，無需更換，可通過直接少量投加的方式實現(xiàn)填料的補充，保證微電解系統(tǒng)的持續(xù)、穩(wěn)定，減少了微電解填料更換的工作量，實際操作簡單，解決了填料更換困難的問題。

本發(fā)明方法工藝簡單，所得微電解填料具有處理效果好、反應(yīng)效率高、生產(chǎn)成本低等特點。

具體實施方式

本微電解填料由篩選、混料、壓制、焙燒和冷卻步驟制備而成；各步驟工藝如下所述：

（1）篩選：各原料的質(zhì)量百分含量為：高爐干灰25～35%，轉(zhuǎn)爐細灰20～30%，轉(zhuǎn)爐粗灰10～15%，轉(zhuǎn)爐污泥10～20%，高爐槽上槽下灰8～12%，粘結(jié)劑2～4%；其中高爐干灰、轉(zhuǎn)爐細灰、轉(zhuǎn)爐粗灰、轉(zhuǎn)爐污泥和高爐槽上槽下灰的粒度均為10目及以下；粘結(jié)劑最好采用羥甲基纖維素鈉鹽。按上述要求將各種原料烘干、去雜質(zhì)、篩選。

（2）混料：將篩選好的原料投加到混料器中，并配加上述原料總重10～12%的水，混勻15～30min。

（3）壓制：將混勻好的原料經(jīng)機械壓制成型，得到40mm×30mm×20mm的橢圓形填料壓塊，壓制壓力3000～3500N/mm，壓制時間30～60s。

（4）焙燒：將填料壓塊放入100～110℃烘干箱內(nèi)烘干后，然后放置在高溫還原爐中進行焙燒還原。焙燒還原工藝為：首先在950～1100℃位置預(yù)熱2～5min，然后放入1200～1300℃的恒溫區(qū)內(nèi)，還原10～25min，焙燒過程中通保護氣為N₂，流量為4～6L/min。

（5）冷卻：將還原成形的微填料埋入石墨粉中冷卻至室溫，即可得到所述的微電解填料。

上述方法中壓塊的燒結(jié)及孔隙率主要依靠高溫下，壓塊內(nèi)的碳氣化，造成壓塊內(nèi)部的氣孔多，借此形成大量的內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)；隨著還原過程的繼續(xù)進行，鐵氧化物逐漸被還原，鐵相增加，鐵相形成鐵連晶；同時溫度越高渣相的流動性越強，從而使得各組分燒結(jié)完型，形成多孔的微電解填料。

實施例1：本微電解填料采用下述具體工藝制備而成。

將10目高爐干灰、10目轉(zhuǎn)爐細灰、10目轉(zhuǎn)爐粗灰、10目轉(zhuǎn)爐污泥、10目高爐槽上槽下灰、羥甲基纖維素鈉鹽以重量比33:24:14:17:10:2均勻混合，加原料重量10%的水?dāng)嚢杌靹?0min，然后將混合料經(jīng)機械擠壓成型，壓力3000N/mm、時間45s，得到40mm×30mm×20mm的填料壓塊，放入105℃烘干箱內(nèi)烘干2h。在高溫還原爐的1000℃位置預(yù)熱4min，然后放入1300℃的恒溫區(qū)內(nèi)還原15min，焙燒還原過程中通保護氣為N₂，流量為5L/min。焙燒還原所得填料埋入石墨粉中冷卻至室溫后，即得到所述的微電解填料。本實施例所得微電解填料呈多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為62%，抗壓強度為2173N/個。

實施例2：本微電解填料采用下述具體工藝制備而成。

將5目高爐干灰、5目轉(zhuǎn)爐細灰、5目轉(zhuǎn)爐粗灰、5目轉(zhuǎn)爐污泥、5目高爐槽上槽下灰、羥甲基纖維素鈉鹽以重量比29:25:15:19:9:3均勻混合，加原料重量12%的水?dāng)嚢杌靹?5min，然后將混合料經(jīng)機械擠壓成型，壓力3200N/mm、時間60s，得到40mm×30mm×20mm的填料壓塊，放入105℃烘干箱內(nèi)烘干2h。在高溫還原爐的1000℃位置預(yù)熱2min，然后放入1250℃的恒溫區(qū)內(nèi)還原20min，焙燒還原過程中通保護氣為N₂，流量為5L/min。焙燒還原所得填料埋入石墨粉中冷卻至室溫后，即得到所述的微電解填料。本實施例所得微電解填料呈多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為65%，抗壓強度為2100N/個。

實施例3：本微電解填料采用下述具體工藝制備而成。

將10目高爐干灰、5目轉(zhuǎn)爐細灰、5目轉(zhuǎn)爐粗灰、10目轉(zhuǎn)爐污泥、5目高爐槽上槽下灰、羥甲基纖維素鈉鹽以重量比26:26:15:20:11:2均勻混合，加原料重量11%的水?dāng)嚢杌靹?0min后將混合料經(jīng)機械擠壓成型，壓力3500N/mm、時間30s，得到40mm×30mm×20mm的填料壓塊，放入105℃烘干箱內(nèi)烘干2h。在高溫還原爐的1000℃位置預(yù)熱5min，然后放入1200℃的恒溫區(qū)內(nèi)還原25min，焙燒過程中通保護氣為N₂，流量為5L/min。焙燒還原所得填料埋入石墨粉中冷卻至室溫后，即得到所述的微電解填料。本實施例所得微電解填料呈多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為68%，抗壓強度為2086N/個。

實施例4：本微電解填料采用下述具體工藝制備而成。

將8目高爐干灰、10目轉(zhuǎn)爐細灰、5目轉(zhuǎn)爐粗灰、8目轉(zhuǎn)爐污泥、10目高爐槽上槽下灰、羥甲基纖維素鈉鹽以重量比35:30:10:14:8:3均勻混合，加原料重量10%的水?dāng)嚢杌靹?5min后將混合料經(jīng)機械擠壓成型，壓力3300N/mm、時間50s，得到40mm×30mm×20mm的填料壓塊，放入110℃烘干箱內(nèi)烘干。在高溫還原爐的1050℃位置預(yù)熱5min，然后放入1280℃的恒溫區(qū)內(nèi)還原10min，焙燒過程中通保護氣為N₂，流量為5L/min。焙燒還原所得填料埋入石墨粉中冷卻至室溫后，即得到所述的微電解填料。本實施例所得微電解填料呈多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為63%，抗壓強度為2138N/個。

實施例5：本微電解填料采用下述具體工藝制備而成。

將10目高爐干灰、10目轉(zhuǎn)爐細灰、10目轉(zhuǎn)爐粗灰、10目轉(zhuǎn)爐污泥、10目高爐槽上槽下灰、羥甲基纖維素鈉鹽以重量比25:28:13:18:12:4均勻混合，加原料重量12%的水?dāng)嚢杌靹?5min后將混合料經(jīng)機械擠壓成型，壓力3400N/mm、時間40s，得到40mm×30mm×20mm的填料壓塊，放入108℃烘干箱內(nèi)烘干。在高溫還原爐的950℃位置預(yù)熱3min，然后放入1230℃的恒溫區(qū)內(nèi)還原18min，焙燒過程中通保護氣為N₂，流量為6L/min。焙燒還原所得填料埋入石墨粉中冷卻至室溫后，即得到所述的微電解填料。本實施例所得微電解填料呈多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為69%，抗壓強度為1985N/個。

實施例6：本微電解填料采用下述具體工藝制備而成。

將8目高爐干灰、8目轉(zhuǎn)爐細灰、8目轉(zhuǎn)爐粗灰、8目轉(zhuǎn)爐污泥、8目高爐槽上槽下灰、羥甲基纖維素鈉鹽以重量比32:20:14:19:11:4均勻混合，加原料重量11%的水?dāng)嚢杌靹?0min后將混合料經(jīng)機械擠壓成型，壓力3100N/mm、時間45s，得到40mm×30mm×20mm的填料壓塊，放入100℃烘干箱內(nèi)烘干。在高溫還原爐的1100℃位置預(yù)熱3.5min，然后放入1250℃的恒溫區(qū)內(nèi)還原12min，焙燒過程中通保護氣為N₂，流量為5.5L/min。焙燒還原所得填料埋入石墨粉中冷卻至室溫后，即得到所述的微電解填料。本實施例所得微電解填料呈多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為70%，抗壓強度為1869N/個。

實施例7：本微電解填料采用下述具體工藝制備而成。

將8目高爐干灰、10目轉(zhuǎn)爐細灰、8目轉(zhuǎn)爐粗灰、8目轉(zhuǎn)爐污泥、10目高爐槽上槽下灰、羥甲基纖維素鈉鹽以重量比34:29:12:10:12:3均勻混合，加原料重量12%的水?dāng)嚢杌靹?8min后將混合料經(jīng)機械擠壓成型，壓力3250N/mm、時間35s，得到40mm×30mm×20mm的填料壓塊，放入103℃烘干箱內(nèi)烘干。在高溫還原爐的1020℃位置預(yù)熱4min，然后放入1250℃的恒溫區(qū)內(nèi)還原18min，焙燒過程中通保護氣為N₂，流量為4L/min。焙燒還原所得填料埋入石墨粉中冷卻至室溫后，即得到所述的微電解填料。本實施例所得微電解填料呈多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率為66%，抗壓強度為2049N/個。

對比例：本微電解填料與傳統(tǒng)微電解填料在相同的使用條件下，焦化廢水處理效果對照數(shù)據(jù)如下表1所示。

表1：本微電解填料與傳統(tǒng)微電解填料使用效果數(shù)據(jù)對比一覽表

注：表1中數(shù)據(jù)除pH值外每組數(shù)據(jù)均為同日6次采樣平均值。

本微電解填料與傳統(tǒng)微電解填料相比具有如下不同：

1、采用本微電解填料與傳統(tǒng)微電解填料對同種焦化廢水的有機污染物去除效果提高20%以上，B/C比提高0.1～0.15。

2、傳統(tǒng)微電解填料在初次使用5個月后填料層出現(xiàn)板結(jié)情況，局部堵塞成死區(qū)；傳統(tǒng)微電解填料在使用半年后處理能力明顯下降，處理能力下降30%，處理效率下降50%，一年后填料層基本失效，需要人工清理，重新更換填料層，工人操作強度很大；而使用本微電解填料，填料層沒有出現(xiàn)任何板結(jié)和堵塞情況，處理效果維持在正常水平；

3、使用本微電解填料，正常消耗量較傳統(tǒng)微電解填料低1/3～1/2，運行中只需每半年補充10～15%，而傳統(tǒng)微電解填料除出現(xiàn)上述堵塞等情況外，即使添加填料以補充填料高度，但會出現(xiàn)鐵炭電極分層現(xiàn)象，微電解反應(yīng)后的顆粒炭仍留存填料層中，容易吸附鐵泥，造成填料層粘結(jié)、堵塞；而本微電解填料在使用過程中，鐵表面的孔隙會越來越大，炭以活性炭形式存在，可起到吸附有機污染物、強化微電解處理效果、防止填料層板結(jié)的多重功能。