專利名稱：催化鋁內電解處理污水的方法
技術領域：
本發明涉及污水(生活污水、工業污水)處理方法，尤其是涉及對有色、難降解污水的處理方法。
背景技術：
有色、難降解工業污水一直是環境水處理的重大課題，為解決這個難題，發展了各種處理方法。其中利用金屬加工的廢料鐵屑作濾床的鐵內電解法、鐵炭內電解法及催化鐵內電解法對這類污水的處理都起到了一定的效果。催化鐵內電解法對有色、難降解有機污染物及有害的重金屬工業污水提供了一種有效的處理方法，其基本原理是在鐵內電解法中加入銅和陽離子表面活性劑改性的沸石作為催化劑，用銅代替鐵炭法中的炭，形成鐵銅原電池，擴大了兩電極之間的電位差，使更多的污染物質在電極上起電化學反應，以提高水處理效果。但是，這種方法尚不能對有些的有色、難降解的污水進行有效處理。
發明內容
本發明采用鋁替代催化鐵內電解法中的鐵進行污水處理，由鋁、銅和陽離子表面活性劑改性的沸石作為催化劑組成填料，放入濾池進行水處理。由于鋁與銅組成原電池，鋁的電極電位很負(EAl3+/Al＝-1.66)，因此鋁銅原電池的兩電極的電位差很大，同樣會有許多的重金屬及有機污染物在電極上得到還原和清除。鋁作為陽極，被氧化為Al3+進入溶液，在pH6.0～9.0生成的Al(OH)3跟Fe(OH)3一樣具有很強的絮凝作用，能將污水中懸浮固體、膠體凝聚沉淀，同時吸附大量可溶性有機污染物一起沉淀，使污水得到進一步凈化。同樣，陽離子表面活性劑改性的沸石對重金屬和有機污染物的吸附富集作用加速了這些污染物向電極表面的傳質過程，更進一步提高了水處理效果。
本發明方法具體分為以下幾步第一步將銅和鋁按WCu/WAl＝0.2-1.0比例秤量好，并根據污水的情況加入陽離子表面活性劑改性的沸石，其含量為鋁和銅總重量的0％-10％，并充分混合，盡可能使鋁、銅和陽離子表面活性劑改性的沸石充分接觸，作為填料放入濾池。上述金屬鋁可以是鋁片、鋁屑、鋁粉、鋁球或鋁的邊角廢料；金屬銅也可以是片狀、碎屑、粉狀、銅的邊角廢料或用銅材加工成管狀、網狀及其它形狀。
第二步將污水調pH到適宜值。本發明適合的pH范圍從酸性到堿性均可，但在強酸或強堿溶液中鋁大量發生置換反應，放出氫氣。而且在強堿條件下銅可能被腐蝕(比如生成堿式碳酸銅)，所以本發明采用pH4.0～10.0為宜。提高水體溫度有助于反應的進行，一般水的溫度越高，水效果越好，但將大量污水加熱會大大地增加水處理成本，因此一般可在污水的自然溫度下讓污水在濾池內反復循環，其回流比根據污水的性質，設為2∶1～5∶1，使污水在濾池中有充分的反應時間。整個反應過程在不曝氣的情況下進行。
第三步回流結束后，將污水的pH調到6.0～9.0，使在第二步中生成的Al3+進一步生成絮凝劑Al(OH)3，將污水中懸浮固體、膠體凝聚，并吸附污水中的可溶性污染物一起沉淀，使污水得到進一步凈化。
本發明的優點如下1.由于本發明用鋁替代鐵與銅組成原電池，組成的鋁銅原電池的電動勢很大，使許多的重金屬和有機污染物能直接在電極上反應。而且整個反應是在不曝氣的缺氧情況下進行的，沒有溶解氧參與原電池的電極反應，更多的是污染物在電極上反應。本發明的方法與催化鐵內電解法可互為補充，有些有色、難降解污水易于用催化鐵內電解法處理，而有些有色、難降解污水則更易用催化鋁內電解法處理。
2.加入陽離子表面活性劑改性的沸石的吸附富集作用更是提高了處理效果和速度。
3.本發明適用的pH范圍大，從酸性到堿性均宜，通常可在中性和弱堿性條件(處理后出水的pH排放標準)下進行。
4.所采用的鋁可是金屬工件加工的廢料，非常便宜；銅也可以是金屬工件加工的廢料，而且銅在整個污水處理中它作為陰極基本上不會消耗，銅的費用只是一次性的投資。陽離子表面活性劑改性的沸石的價格也不貴，也可長期使用。
5.鋁銅內電解處理后產生的污泥量比催化鐵內電解法少的多，而且污泥的沉降性能也比催化鐵內電解法的好。
6.本發明常作為生化處理的前處理，能將對微生物有毒有害的難降解物質先行除去，提高了BOD/COD，使污水更適于后繼的生化處理，使處理后的出水達到排放標準。
具體實施例方式
實施例1用本發明方法對染料污水進行處理。
工業染化污水，呈深紫紅色。pH＝10.0。
第一步將金屬銅和鋁屑按WCu/WAl＝1.0比例秤量好，加入銅和鋁總重量的7％的陽離子表面活性劑改性的沸石，充分混合組成填料放入濾池。
第二步調節污水的pH為6.0，在常溫下不曝氣用5∶1的回流比讓污水在濾池內循環，水力停留時間為2.5小時，使污水在濾池中充分的反應。
第三步靜止沉淀30分鐘，測其上清液，處理后B/C有所提高，結果見表1所示。
表1.染化污水的處理效果
實施例2用本發明方法處理印染污水印染污水，呈深藍色，pH≈7.0。
第一步將金屬銅和鋁屑按WCu/WAl＝0.2比例秤量好，加入銅和鋁總重量的1％的陽離子表面活性劑改性的沸石，充分混合組成填料放入濾池。
第二步在常溫下不曝氣用2∶1的回流比讓污水在上述濾池內循環，水力停留時間為1.5小時，使污水在濾池中充分的反應。
第三步回流結束，靜止沉淀30分鐘，測其上清液，結果見表2。
表2.印染污水的處理效果
實施例3本發明方法與催化鐵內電解法進行污水處理比較。
造紙污水，分別用催化鐵內電解法和本方法平行試驗，處理11小時，其結果由表3所示表3.本發明的方法與催化鐵內電解法比較
上述實例僅為本發明中的部分例子，并不作為對本發明的限定。
權利要求
1.催化鋁內電解處理污水的方法，其特征在于采用鋁、銅和陽離子表面活性劑改性的沸石組成填料，通過，第一步將銅和鋁按WCu/WAl＝0.2～1.0比例秤量好，根據污水的情況加入陽離子表面活性劑改性的沸石，其加入量為鋁和銅總重量的0％～10％，并充分混合，使鋁、銅和陽離子表面活性劑改性的沸石充分接觸，作為填料放入濾池，第二步將污水調pH4.0～10.0，根據污水的性質，使污水在自然溫度下在濾池內反復循環，回流比為2∶1～5∶1，使污水在濾池中充分反應，整個反應過程在不曝氣的情況下進行，第三步回流結束后，將污水的pH調到6.0～9.0，使在第二步中生成的Al3+進一步生成絮凝劑Al(OH)3，將污水中懸浮固體、膠體凝聚，并吸附污水中的可溶性污染物一起沉淀，使污水得到處理和凈化。
全文摘要
催化鋁內電解處理污水的方法，涉及污水(生活污水、工業污水)處理工藝，尤其是涉及有色、難降解污水的處理方法。采用由鋁、銅和陽離子表面活性劑改性的沸石作為催化劑組成的填料對污水進行處理。由于本發明用鋁替代鐵與銅組成原電池，原電池的電動勢很大，使許多的重金屬和有機污染物能直接在電極上反應，而且整個反應是在不曝氣的缺氧情況下進行。所采用的鋁、銅可以是金屬工件加工的廢料，陽離子表面活性劑改性的沸石的價格也不貴，并可長期使用，水處理的成本低；而且本發明方法產生的污泥量比催化鐵內電解法少的多，污泥的沉降性能好。因此，本發明的方法與催化鐵內電解法可互為補充對有色、難降解污水進行處理。
文檔編號C02F1/463GK1468810SQ03115308
公開日2004年1月21日 申請日期2003年1月31日 優先權日2003年1月31日
發明者周榮豐, 徐文英, 馬魯銘, 高廷耀 申請人:同濟大學