一种磁场强化铁粉提高废水厌氧处理COD去除效率的方法

摘要

一种磁场强化铁粉提高废水厌氧处理COD去除效率的方法：厌氧反应器中部设置有零价铁填充层，在厌氧反应器周围施加磁场；向厌氧反应器中废水加入杭锦2#土负载零价铁，使废水在厌氧条件下反应。本发明中磁场的加载可抑制反应过程中铁粉钝化膜的产生，减少零价铁投加量，所提供的电子促进厌氧反应体系中微生物对于COD的降解，提高废水厌氧处理COD的去除效果，缩短反应时间，提高系统的耐冲击负荷能力。

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种水和废水处理方法，具体涉及 一种磁场强化铁粉提高废水厌氧处理提高化学需氧量(COD)去除效率的 方法。

背景技术

随着城市规模的扩大，生活污水、工业废水的排放量也不断提高。从 而导致水体污染物超标，水质恶化。近年来，人们对水质的关注越来越多， 亟需寻找一种经济高效的水处理方法。厌氧处理技术因其运行成本低、投 资小、占地面积小而成为高浓度有机废水预处理首选。但传统厌氧处理技 术COD处理效率较低、运行时间长、制约了其在水处理领域的应用。

零价铁作为一种易得的还原性金属，能够降低废水厌氧过程中的氧化 还原电位(ORP)，在一定程度上能够促进厌氧反应的效果。目前，在厌 氧过程中投加零价铁的方法已经在一些废水处理中得到应用，如高浓度有 机废水、高硫酸盐废水、偶氮染料废水以及硝酸盐处理中得到应用，并在 一定程度上改善了废水的COD去除效果。但是该方法在应用中还存在以 下问题:

(1)铁粉易板结/团聚和易钝化。

(2)零价铁投加量较大，易对微生物的活性产生抑制影响，零价铁 和微生物的相互耦合作用有待进一步提高。为降低成本和减少铁粉对微生 物生长的抑制影响，零价铁的投加量还需要进一步降低。

(3)零价铁强化厌氧处理对COD的效果还有待进一步提高.

(4)受气温影响大，冬季气温低时，铁粉提高COD去除效果有限。

因此如何进一步利用铁粉提高废水厌氧处理的COD去除效果有必要 进一步研究.

发明内容

本发明的目的是提供一种磁场强化铁粉提高废水厌氧处理COD去除 效率的方法，以克服现有技术零价铁提高废水厌氧处理COD效果有限， 零价铁易板结和钝化，零价铁投加量大，易对微生物活性产生抑制作用 等问题。

为实现上述目的，本发明提供的磁场强化铁粉提高废水厌氧处理COD 去除效率的方法，是在厌氧反应器中部设置有零价铁填充层，在厌氧反应 器周围施加磁场；向厌氧反应器中废水加入杭锦2#土负载零价铁，使废水 在厌氧条件下反应。

所述的方法中，厌氧反应器中部设置的零价铁填充层为二层以上。

所述的方法中，杭锦2#土负载的零价铁为纳米零价铁。

所述的方法中，厌氧反应器周围施加的磁场为低温超导磁场。

所述的方法中，磁场强度>30.0mT。

与铁粉提高废水厌氧处理COD去除效果相比，本发明的效果是：

1)保证系统高效稳定长期运行.磁场强化抑制零价铁表面钝化膜的产 生，进一步降低厌氧反应体系的ORP，缓冲体系的PH，有利于厌氧消化的 进行；磁场强化促进Fe²⁺和Fe³⁺产生，有效地强化了厌氧反应池中污染物 降解能力，提高了COD降解速率，提高了COD去除能力，并促进易于被矿 化的产物-乙酸的形成，而乙酸的形成又进一步加快了零价铁中铁离子的溶 出，磁场强化加强零价铁和微生物的相互耦合作用，进一步降低体系中S 对厌氧过程的抑制，最终磁场强化零价铁对提高废水厌氧处理COD的去 除效果，缩短反应时间，提高系统的耐冲击负荷能力。

2)零价铁采用杭锦2#土负载零价铁的好处：避免纳米零价铁聚集而 降低其活性。杭锦2#土本身具有很好的吸附作用，可吸附去除厌氧反应体 系中的一些有害物质，从而提高厌氧去除COD效果。

3)采用低温超导磁场，一方面，磁场强度可变范围大，可根据实际 需要调整磁场强度；超导磁场可利用空间大，可用于施加于大型厌氧反应 罐；低温超导磁场一旦低温启动运行，产生磁场的电线圈即在超导状态下 运行，电阻为零，所以能耗为零，利用低温超导磁场强化厌氧去除COD 所需额外运行成本低。

附图说明

图1是杭锦土2#负载纳米零价铁(NZVI)的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明采用厌氧反应器形式，厌氧反应器中部设置1-2个零价铁填充 层，在厌氧反应器周围施加磁场，废水通过该厌氧反应器，在厌氧条件下 反应保证适当的停留时间，在微生物的作用下使得废水得到净化，实现废 水中COD的快速高效去除.零价铁为复合纳米零价铁材料：杭锦2#土负载 零价铁；磁场为低温超导磁场，磁场强度>30.0mT。

以下举实施例作进一步的说明。

实施例1

采用厌氧反应器形式，厌氧反应器中部设置1个零价铁填充层，零 价铁为杭锦2#土负载零价铁；在厌氧反应器周围施加1T低温超导磁场， 垃圾渗滤液废水通过该厌氧反应器，在厌氧条件下在微生物的作用下废 水得到处理.稳定运行30天后检测结果表明：进水浓度COD20000mg/L、 初始pH为7.0、出水COD降低至4800mg/L，COD去除率为76％。而 未施加磁场的体系出水COD为7000mg/L，COD去除率为65％。

实施例2

采用厌氧反应器形式，厌氧反应器中部设置2个零价铁填充层，零 价铁为杭锦2#土负载零价铁；在厌氧反应器周围施加0.5T低温超导磁场， 垃圾渗滤液废水通过该厌氧反应器，在厌氧条件下在微生物的作用下废 水得到处理.稳定运行30天后检测结果表明：进水浓度COD900mg/L、 初始pH为7.0、出水COD降低至360mg/L，COD去除率为60％。而 未施加磁场的体系出水COD为495mg/L，COD去除率为45％。

本发明的杭锦2#土负载纳米零价铁，通过以下方法得到：

1)将含铁氧化物溶于乙醇溶液中，得到混合液；

2)在步骤1的混合液中加入杭锦2#土，纳米零价铁与杭锦2#土质量 比为1:4-5；

3)向步骤2的产物中通入氮气，搅拌去除氧气；

4)向步骤3的产物加入还原剂，将含铁氧化物还原成纳米零价铁， 并均匀分散于载体材料杭锦2#土表面；

5)将步骤4得到的产物进行固液分离，固体真空干燥，得到杭锦2# 土负载纳米零价铁的吸附材料。

制备的杭锦2#土负载纳米零价铁的的扫描电镜图如图1所示，经测定 其反应活性和还原有效性达到93％。