申请日2017.03.23
公开(公告)日2017.06.27
IPC分类号C02F3/34; C02F3/32; C02F3/12; B01D53/74; C02F101/16; C02F101/20; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种污水净化剂及其制备方法和应用，所述净化剂包括以下重量份数的组分：污水：60‑80份，活性污泥渣：65‑90份，添加剂：10~35份;所述污水为经生物培养的污水;所得污水净化剂的外观为圆柱状小颗粒，直径1‑10mm，内部含大量的有益微生物。本发明首先培植了有益的生物菌，然后采用污水厂自身的活性污泥与少量添加剂科学配制，经过混合成型、回转炉热处理，形成具有200‑900平方米/克、大中孔特别发达的高孔容吸附剂,最后将预先培植的有益生物菌培植到吸附剂的孔隙内。所得产品不但具有活性污泥的生化功能，而且还具备较强的吸附功能和过滤功能，可直接用于污水的净化，实现过滤、吸附、生物处理一体化。
权利要求书
1.一种污水净化剂，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
污水：60-80份，
活性污泥渣：65-90份，
添加剂：10~35份;
所述污水为经生物培养的污水;
所得污水净化剂的外观为圆柱状小颗粒，直径为1-10mm，装填密度为250-500g/L，比表面积为200-900平方米/克，水容量为55-130%，内部含有大量的有益微生物。
2.根据权利要求1所述的污水净化剂，其特征在于：所述的活性污泥渣是由活性污泥脱水后的产物，含水率为60-80%;所述活性污泥的比重为1.002-1.006，粒径为0.02-0.2mm，含水率为98-99.8%，微生物及有机物含量占70%以上，SVI为50-500mL/g，COD含量为2000-50000mg/L。
3.根据权利要求1所述的污水净化剂，其特征在于：所述经生物培养的污水，pH为6.5-8.5，温度为20-35度，污水中钟虫、累枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物、吸管虫类固着性生物或匍匐型生物的总个数达到1000个/mL以上，占整个生物个数的80%以上。
4.根据权利要求1所述的污水净化剂，其特征在于：所述的添加剂包括添加剂A和添加剂B;其中添加剂 A占污水净化剂总量的份数为 5-15份，添加剂B 占污水净化剂总量的份数为5-20份;所述的添加剂A由聚乙烯醇和羧甲基纤维素组成，所述添加剂B由煤和凹凸棒土混合制粉而成。
5.根据权利要求4所述的污水净化剂，其特征在于：所述聚乙烯醇的溶液的质量浓度为3-12%，羧甲基纤维素的溶液的质量浓度为5-15%，聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液的重量比为(60-80)：(20-40);搅拌均匀即可使用。
6.根据权利要求4所述的污水净化剂，其特征在于：所述添加剂B 中，煤的G值>95，符合GB/T5447-1997，Y>21，符合GB/479-2000，最大基氏流动度>4000，符合ASTM-D182;所述凹凸棒土的水分<15%，密度为2-2.35kg/L，煤和凹凸棒土的重量比为(70-95):(5-30)。
7.一种权利要求1~6任一项所述的污水净化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，生物培养污水：取现有污水，在20-35度下，每天曝气10-16小时，15天后，检测污水中钟虫、累枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物、吸管虫类固着性生物或匍匐型生物总个数达到1000个/mL以上，占整个生物个数80%以上时，等候使用;
第二步，污泥脱水：将污水中的活性污泥经过脱水机脱水，获得污泥渣，污泥渣中含水率为60-80%;
第三步，添加剂A的配制：取3-12%聚乙烯醇溶液，5-15%的羧甲基纤维素溶液，搅拌均匀即可使用;聚乙烯醇溶液和羧甲基纤维素溶液的重量比为(60-80):(20-40);
第四步，添加剂B的配制：将煤和凹凸棒土按比例(70-95):(5-30)配好后，投入制粉机，制成80-325目细粉待用;
第五步，混合搅拌：将65-90重量份污泥渣、5-15重量份添加剂A、5-20重量份添加剂B加入混合机内，搅拌均匀;
第六步，压制成型：将第五步中搅拌均匀的物料，加入挤压成型机，在60-70MPa下，物料通过直径1-10mm的模孔，成为圆柱状污泥颗粒;
第七步，固化与改性：将圆柱状污泥颗粒物料，加入回转炉内，在150-950度条件下，经过60-190分钟的热处理，冷却至常温，即得到污水净化剂载体;
第八步，生物培殖：将第一步经生物培养的污水60-80重量份与第七步所得污水净化剂载体进行混合后，在20-35度条件下，静置48小时，即为污水净化剂产品。
8.一种权利要求1~6任一项所述的污水净化剂在处理有机污水中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：1吨污水净化剂能处理有机污水2600-3000吨。
说明书
一种污水净化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种污水净化剂及其制备方法和应用，属于工业有机污水、城市污水净化的环保技术领域。
背景技术
目前，随着工业的蓬勃发展和城市飞速扩容，以及农村城镇化步伐的加快，工业有机污水、城镇污水的净化技术尤为重要。我国95%以上的城市和企业，仍然采用传统的活性污泥法处理污水，存在着流程复杂、投资大、能耗高、运行管理繁琐、处理效果差的缺点，同时会产生大量活性污泥,污泥中含有大量重金属、高致癌、高致病菌群和有机污染物，释放出恶臭气味，污染周边环境。许多单位地区采用填埋方式处理这些污泥，需要占用大量土地，且容易造成地下水的二次污染。
发明内容
本发明旨在提供一种污水净化剂，工业有机污水站、城镇污水厂都可以就地取材，自制自治，实现污水净化中用，臭气分解，污泥“零”填埋，形成完整的循环产业链。本发明还提供了所述污水净化剂的制备方法及应用。
本发明提供了一种污水净化剂，包括以下重量份数的组分：
污水：60-80份，
活性污泥渣：65-90份，
添加剂：10~35份;
所述污水为经生物培养的污水;
所得污水净化剂外观为圆柱状小颗粒，直径1-10mm，装填密度250-500g/L，强度80%以上，比表面积200-900平方米/克，水容量55-130%，内部含有大量的有益微生物。
待处理的污水通过这种净化剂时，污水中含有的污染物，就会首先被这种净化剂的孔隙所吸附，然后再被孔隙中的微生物“吃掉”，降解有机污染物，释放出二氧化碳和水，减少污泥的沉积量。污水中的重金属离子也会在生物菌的作用下，与其它一些分子发生联接，而无害化，同时，微生物在缺氧条件下还可发生大量的磷吸收和脱氮，降低亚硝酸盐和氨氮的含量。
上述的污水净化剂，所述的活性污泥渣是由活性污泥脱水后的产物，含水率为60-80%;所述活性污泥的比重为1.002-1.006，粒径为0.02-0.2mm，含水率为98-99.8%，微生物及有机物含量占70%以上，SVI(污泥体积指数)为50-500mL/g，COD含量为2000-50000mg/L。
上述的污水净化剂，所述污水为工业有机污水站、城镇污水厂自己的污水;经生物培养后污水pH为6.5-8.5，温度为20-35度，污水中钟虫、累枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物、吸管虫类等固着性生物或匍匐型生物的总个数达到1000个/mL以上，占整个生物个数(这里面还包括其它生物)的80%以上。
上述的污水净化剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，其中添加剂 A占污水净化剂总量的份数为 5-15份，添加剂B 占污水净化剂总量的份数为5-20份;所述的添加剂A由聚乙烯醇和羧甲基纤维素(CMC)组成，所述添加剂B由煤和凹凸棒土混合制粉而成。
所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为3-12%，羧甲基纤维素溶液的质量浓度为5-15%，二者的重量比为(60-80):(20-40);搅拌均匀即可使用。
所述添加剂B 中，所述煤的G值>95，符合GB/T5447-1997，Y>21，符合GB/479-2000，最大基氏流动度>4000，符合ASTM-D182;所述凹凸棒土的水分<15%，密度为2-2.35kg/L，煤和凹凸棒土的重量比为(70-95):(5-30)。
本发明提供了上述污水净化剂的制备方法，包含以下步骤：
第一步，培养污水生物：取现有污水，在20-35度下，每天曝气10-16小时，15天后，检测污水中钟虫、累枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物、吸管虫类等固着性生物或匍匐型生物总个数达到1000个/mL以上，占整个生物个数80%以上时，等候使用;
第二步，污泥脱水：将污水中的活性污泥经过脱水机脱水，获得污泥渣，污泥渣中含水率为60-80%(质量百分比);
第三步，添加剂A的配制：取3-12%聚乙烯醇溶液，5-15%的羧甲基纤维素溶液，搅拌均匀即可使用;聚乙烯醇和羧甲基纤维素的重量比为(60-80)：(20-40);
第四步，添加剂B的配制：将煤和凹凸棒土按比例(70-95):(5-30)配好后，投入制粉机，制成80-325目细粉待用;
第五步，混合搅拌：将65-90重量份污泥渣、5-15重量份添加剂A、5-20重量份添加剂B加入混合机内，搅拌均匀;
第六步，压制成型：将第五步中搅拌均匀的物料，加入挤压成型机，在60-70MPa下，物料通过直径1-10mm的模孔，成为圆柱状污泥颗粒;
第七步，固化与改性：将圆柱状污泥颗粒物料，加入回转炉内，在150-950度条件下，经过60-190分钟的热处理，冷却至常温，即得到污水净化剂载体;
第八步，生物培殖：将第一步经生物培养的污水60-80重量份与第七步所得污水净化剂载体进行混合后，在20-35度条件下，静置48小时，即为污水净化剂产品。
本发明提供了所述的污水净化剂在处理有机污水中的应用。由于有机污水的污染成分不同，污染物的浓度不同，采用本污水净化剂的数量也不相同。一般情况下，1吨污水净化剂可处理有机污水2600-3000吨。
本发明的有益效果：
(1)制造污水净化剂的主要原料为污水厂自身的活性污泥，10-13吨污泥渣才能制造1吨污水净化剂，把大量的又害污泥变成了有效的污水净化剂，把一些无法处理的重金属加固到了污水净化剂的骨架上，解决了污泥的二次污染和污泥填埋的占地负担，可在污水厂实现自制自治的循环产业链;
(2)污水净化剂不但具有活性污泥的生化功能，而且还具备较强的吸附功能和过滤功能，它不但可以净化有机污染物，还可以去除重金属和一些无机污染物，拦截和过滤固体悬浮物;
(3)与现有的净化技术相比，污水净化剂去除污染物的范围广，净化效果好，COD去除率最高可达90%以上，净化后的水质完全可以达到国家地表水三类标准，实现中用，符合国家节能减排的方针政策;
(4)污水净化剂也是污水厂臭气处理的良好材料。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
本发明所用污水就地取材，取待处理污水，原料的制备过程如下：
(1)污水中培养生物：取足量污水，经检测，比重1.005，COD 4370mg/L，PH为7.3，将温度控制在25-35度之间，每天曝气16小时，15天后，取样检测，污水中钟虫、累枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物、吸管虫类等固着性生物或匍匐型生物总数为1087个/mL，占生物总数的81.6%。
(2)污泥脱水：另取相同的足量污水，将其经过脱水机脱水后，得到足量的活性污泥渣，化验检测，水分为79.6%。
采用上述培养的污水以及处理后的污泥来进行实验。
实施例1：
配制添加剂A：取质量浓度为12%的聚乙烯醇60重量份，5%的羧甲基纤维素(CMC)水溶液40重量份，搅拌均匀。
配制添加剂B：称取70重量份的煤(煤的G值98,Y值23，最大基氏流动度4300)，称取30重量份的凹凸棒土混合均匀，加入磨粉机制粉， 制成的粉经检测，细度为325目通过率81.5%。
选取原料配比：活性污泥渣65重量份，添加剂A 15重量份，添加剂B 20重量份。将称好重量的三种原料加入混合机内，搅拌10分钟后，然后移入挤压成型机，在260kg/平方厘米的压力下，物料通过直径1.8mm的模孔，得到圆柱状颗粒物料。将此颗粒料加入回转炉，炉头温度控制在930±20度，炉中温度控制在620±20度，炉尾温度控制在230±20度，物料在炉内经过60分钟的改性后，出料冷却至室温，得到直径1.5mm的污水净化剂载体。将污水净化剂载体与制备好的60重量份污水混合，在20-35度下，静置48小时，即为污水净化剂产品。
实施例2：
配制添加剂A：取质量浓度为8%聚乙烯醇70重量份，质量浓度为10%的羧甲基纤维素(CMC)水溶液30重量份，搅拌均匀。
配制添加剂B：称取80重量份的煤(煤的G值98,Y值23，最大基氏流动度4300)，称取20重量份的凹凸棒土混合均匀，加入磨粉机制粉， 制成的粉经检测，细度为325目通过率83%。
本实施例原料配比：活性污泥渣80重量份，添加剂A 10重量份，添加剂B 10重量份。将称好重量的三种原料加入混合机内，搅拌10分钟后，然后移入成型机，在160kg/平方厘米的压力下，物料通过直径5mm的模孔，得到圆柱状颗粒物料。将此颗粒料加入回转炉，炉头温度控制在800±20度，炉中温度控制在550±20度，炉尾温度控制在200±20度，物料在炉内经过120分钟的改性后，出料冷却至室温，得到直径4mm的污水净化剂载体。将所得污水净化剂载体与制备好的70重量份污水混合，在20-35度下，静置48小时，即为污水净化剂产品。
实施例3：
配制添加剂A：取质量浓度为3%聚乙烯醇80重量份，质量浓度为15%的羧甲基纤维素(CMC)水溶液20重量份，搅拌均匀。
配制添加剂B：称取95重量份的煤(煤的G值98,Y值23，最大基氏流动度4300)，称取5重量份的凹凸棒土混合均匀，加入磨粉机制粉， 制成的粉经检测，细度为325目通过率82.6%。
本实施例原料配比：活性污泥渣90重量份，添加剂A 5重量份，添加剂B 5重量份。将称好重量的三种原料加入混合机内，搅拌10分钟后，然后移入成型机，在90kg/平方厘米的压力下，物料通过直径10mm的模孔，得到圆柱状颗粒物料。将此颗粒料加入回转炉，炉头温度控制在750±20度，炉中温度控制在480±20度，炉尾温度控制在170±20度，物料在炉内经过190分钟的改性后，出料冷却至室温，得到直径9mm的污水净化剂载体。将所得污水净化剂载体与制备好的80重量份污水混合，在20-35度下，静置48小时，即为污水净化剂产品。
实施例4：效果比较：
本试验采用4支直径为40mm，高1600mm的玻璃柱，1号柱内装常用的活性炭750g，2号柱、3号柱、4号柱内分别装以上实施例1~3的污水净化剂各750g，而后分别通入某污水厂提供的原水，原水中主要污染物COD含量为103mg/L，然后将1~4号柱的出水流量都控制在90mL/min，并在不同时间分别取样，检测1~4号柱出水中的COD含量，其结果如下：
可见，处理COD含量为103mg/L的污水，使其达到国家地表水三类标准时(即COD含量低于20mg/L)，采用本发明制备的污水净化剂(2号、3号、4号柱)，寿命为13-15天;采用活性炭(1号柱)，寿命只有5~6天。