[发明专利]一种催化内电解填料及其制备方法、催化内电解反应装置、污水深度净化系统

说明书

本发明提供了一种催化内电解填料及其制备方法、催化内电解反应装置、污水深度净化系统，属于污水处理领域。本发明的填料内部含有无数个Fe‑Cu‑C的原电池，依靠原电池反应的电子得失，可以使污水中难降解大分子有机物断链，提高生物利用性。将含有上述填料的催化内电解反应装置与潜流湿地联用，污水中难降解大分子有机物断链后产生的小分子在潜流湿地中砾石上附着的微生物和湿地植物的联合作用下，能够进一步降低污水中总氮含量和COD含量。实施例表明：上海闵行某污水处理厂二沉池处理后的尾水经净化系统处理3个月后，出水中总氮含量1.8～4.2mg/L，总磷含量为0.08～0.15mg/L，COD含量为12～18mg/L。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种催化内电解填料及其制备方法、催化内电解反应装置、污水深度净化系统。

背景技术

我国水资源紧张，水体富营养化态势严重，污水收集处理排放是削减氮磷营养盐、改善受纳水体生态环境的有效途径。然而，尽管目前我国大多数城镇污水处理厂排放的尾水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(18918-2002)中的一级B或者一级A标准，但是尾水总氮含量仍然远远高于地表水V类水的限值，对受纳水体的水质安全威胁巨大。污水厂尾水具有可生物降解有机物低、总氮含量高的特点，且硝酸盐是尾水中氮的主要形态，也是深度脱氮的重点和难点所在。

湿地作为典型的生态处理技术，被广泛应用于污染水体的水质净化、污染面源控制、雨水处理与利用以及污水处理等领域，近年来我国已建有近千处湿地污水处理系统。湿地脱氮机制主要包括植物吸收、基质吸附、微生物硝化反硝化等，其中硝化反硝化是湿地系统的主要脱氮机理，其除氮量占总去除氮量的55～90％。许多研究和工程实践表明湿地在处理污水厂尾水时脱氮效果不佳，这是由于污水中的有机物基本上在污水厂生物处理工艺中得以去除，导致湿地进水中有机碳含量低，且多为难降解有机碳，从而限制了湿地反硝化脱氮效果。因此，碳源(电子供体)不足成为制约湿地系统脱氮效果的主要限制性因素。

污水厂尾水中的残余有机物通常以溶解态有机碳为主，其含量约占出水总化学需氧量的80％以上。从物质种类来说，蛋白质、腐殖酸和碳水化合物是尾水中最主要的三类物质。举例来说，污水厂尾水中的有机成分，40～50％的组分为腐殖酸，其中富里酸为腐殖质中的主要成分，剩余的有机物质包括：蛋白质约22.4％，阴离子表面活性剂约13.9％，碳水化合物约11.5％，醚提取物约8.3％，丹宁酸约1.7％。由于尾水中残余的有机物主要是难以被生物用于反硝化的碳源，导致了湿地对总氮的去除效果不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种催化内电解填料及其制备方法、催化内电解反应装置、污水深度净化系统。本发明提供的催化内电解填料能够使污水中的难降解大分子有机物断链，使其成为易于被微生物利用的小分子有机物，改善污水中有机物的可生化性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种催化内电解填料，由包括以下组分的原料制备得到：活性炭、镀铜铁粉、疏浚土和赤铁矿；所述活性炭、镀铜铁粉、疏浚土和赤铁矿的质量比为(1.5～1.8)：(3.5～4.5)：(5.5～6.5)：(0.02～0.1)；所述镀铜铁粉的镀铜率为0.75～1.25％。

优选地，所述镀铜铁粉由以下步骤制备得到：

以包含铜源、pH控制剂和缓蚀剂的水溶液为镀液，对铁粉进行镀铜，得到镀铜铁粉；所述铜源为五水合硫酸铜，所述pH控制剂为硫酸或硝酸，所述缓蚀剂为丙烯基硫脲。

本发明还提供了上述技术方案所述的催化内电解填料的制备方法，包括以下步骤：

将活性炭、镀铜铁粉、疏浚土和赤铁矿混合后并压制成球，得到生料球；

将所述生料球依次进行烧结、研磨，得到所述催化内电解填料。