[发明专利]一种用于污水处理的混合材料以及污水处理方法

说明书

本发明涉及一种用于污水处理的混合材料，其包括零价铁，固体填料以及氧化剂；所述材料优选包括由零价铁和固体填料混合而成的固定床填充材料以及氧化剂。本发明提供的材料是通过氧化剂协同零价铁的混合填充体系高效进行污水净化，尤其是去除水体中重金属和磷；在实际应用时，将零价铁与石英砂、锰砂等填料按一定比例混合充填，可使氧化剂对床体中的零价铁实现均匀活化，显著提高床体的氧化还原电位，从而减少铁的流失，达到更为高效的重金属和磷去除，并由此显著提高出水水质。

技术领域

本发明属于污水净化处理领域，具体涉及一种用于污水处理的混合材料以及利用所述混合材料进行污水处理的方法。

背景技术

零价铁作为一种廉价、环境友好型的还原性材料，已被广泛地用来去除和降解水体中的污染物。零价铁技术虽已成为受污染水体修复的重要技术之一，但零价铁的钝化问题，严重制约了其在实际废水中的广泛应用。

就其钝化问题，专利文献CN104341055A提出了零价铁/氧化剂协同反应体系，利用氧化剂剥蚀和活化零价铁被钝化的表面。零价铁/氧化剂/沸石协同体系对于水体中硝酸盐具有较高的去除率，体系中的氧化剂氧化剥离零价铁表面形成的钝化层，使内部电子可以连续传递到外部，通过零价铁将硝酸盐还原为氨氮，再利用沸石的高效选择性吸附去除水体中的氨氮。零价铁/氧化剂协同反应体系能快速、持续产生新鲜的铁(III)/(II)(氢)氧化物，通过吸附、沉淀、还原机理快速高效去除水体中重金属，其对重金属As、Hg、Sb、Cd的去除效果，远高于单独使用零价铁去除重金属。

针对单级布置氧化剂导致床体中零价铁的活化不均匀问题，专利文献CN107215940A等现有技术提出了多级布置氧化剂均匀活化零价铁去除重金属的水处理方法，取得了更有益的效果。针对饮用水和天然受污染水体而设计的多级耦合过滤床体的组合技术，专利文献CN107162257A、CN107572722A等提供的方案不仅提高了零价铁/氧化剂体系对硝酸盐和重金属的去除效率，还能更有效的去除有机污染物，并提高出水水质。

然而，由单一组分的零价铁填充得到的体系在氧化剂活化以及进行实际水处理时存在诸多缺陷。由于零价铁的填充密度过大，当氧化剂从床体的顶部(或者底部)布置进入，大部分氧化剂在床体顶端(或者底部)即被消耗。只有床体一端的零价铁被充分活化和氧化剥蚀，而床体内其他部位的零价铁不能与氧化剂充分接触而发生反应。由此整体上来看，床体中零价铁的活化与氧化剥蚀并不均匀，导致某处过度活化而产生多余铁基氧化物堵塞滤柱，而未能参与反应的零价铁会造成填料和床体有效体积的浪费。此外，单一组分的零价铁填充由于氧化剂在填充床的进水端就被立即消耗，床体中段和末端处于还原电位，出水呈还原态，零价铁表面产生的铁(II)(氢)氧化物容易流出，系统中Fe²⁺的泄露较为严重，出水中铁的浓度容易超标，出水的浊度较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术由单一组分零价铁填充滤床进行污水处理的缺陷，提供一种用于污水处理的混合材料。该混合材料将零价铁与固体填料混合，利用氧化剂协同活化零价铁，可以更为高效地实现水体中污染物、尤其是重金属和磷的去除。

本发明提供的混合材料所针对的污水为常见的工业或生活污水。当污水中含有重金属和/或磷时，处理效果最佳；其中，所述重金属可以是砷、硒、锑、汞、镉、铅等常见重金属。所述磷是指含有磷元素的可溶性化合物形式，如磷酸盐。

具体而言，本发明提供的用于污水处理的混合材料包括：零价铁，固体填料以及氧化剂。

优选地，本发明提供的混合材料包括：由零价铁和固体填料混合而成的固定床填充材料以及氧化剂。

本发明将零价铁与固体填料混合，即使按照单级模式布置氧化剂，也能实现氧化剂对床体中零价铁的均匀剥蚀和活化，达到高效的重金属和磷去除。与单一零价铁填充不同，零价铁和固体填料混合填充可使床体处于更高的氧化还原电位，以至于可实现完全的氧化环境中，从而减少铁的流失，显著减少铁的流失并降低出水浊度，并由此显著提高出水水质。