申请日2010.05.26
公开(公告)日2010.08.18
IPC分类号B01J20/06; B01J20/08; C02F1/52; C02F9/14; C02F1/28; B01J20/30
摘要
化学生物混合污泥吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法，它涉及一种吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法。本发明解决了现有吸附剂费用高，现有的水处理方法投加的药剂量大、产生的污泥量较大、后续处理的成本高的问题。制备方法：一、制备化学污泥;二、制备生物污泥;三、制备混合物A;四、制备混合物B;五、清洗、烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。污水处理的方法：城市污水进入化学强化一级处理的混合池，向在混合池内加入化学生物混合污泥吸附剂和化学混凝剂，再进入到反应池中，出水进入到生物处理。本发明的吸附剂制备费用低，投加的药剂量小、产生的污泥量少，后续污水处理的成本低。
权利要求书
1.化学生物混合污泥吸附剂的制备方法，其特征在于化学生物混合污泥吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：一、城市污水进入到化学强化一级处理的混合池，然后向混合池加入化学混凝剂，混合池的水力停留时间为1~5min，再进入到反应池中进行混凝反应10~30min得到泥水混合物，泥水混合物进入到初次沉淀池静置10~120min得到化学污泥，其中化学混凝剂的投加量为每升城市污水中加入5~500mg的化学混凝剂;二、步骤一沉淀后出水进入到生物反应池，生物反应池的水力停留时间为120~600min，生物反应池处理后得到的泥水混合物进入到二级沉淀池中静置60~240min后得到生物污泥;三、步骤一得到的化学污泥和步骤二得到的生物污泥分别进入污泥混合池中混合，然后脱水到含水率为60%~80%，然后在105~120℃条件下烘干，而后在250~500℃无氧条件炭化0~240min，碳化后的混合污泥研磨至50~350目，再与活化剂按照1：0.2~5的质量比混合，在常温下放置1~48h后在105~150℃环境下烘干得到混合物A;四、混合物A放入无氧环境中，控制无氧环境的升温速率为1~30℃/min，将温度升至250~1000℃保温15~300min，冷却至室温后研磨至50~350目即得到混合物B;五、用质量浓度为1%~30%的盐酸清洗混合物B10~180min，然后用去离子水清洗后在105~110℃下烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。
2.根据权利要求1所述的化学生物混合污泥吸附剂的制备方法，其特征在于步骤一中的化学混凝剂为铁盐、铝盐或聚合铁铝盐。
3.根据权利要求1或2所述的化学生物混合污泥吸附剂的制备方法，其特征在于铁盐为三氯化铁、硫酸铁或硫酸亚铁。
4.根据权利要求1或2所述的化学生物混合污泥吸附剂的制备方法，其特征在于铝盐为氯化铝或硫酸铝。
5.根据权利要求1或2所述的化学生物混合污泥吸附剂的制备方法，其特征在于聚合铁铝盐为聚合氯化铝铁。
6.根据权利要求1所述的化学生物混合污泥吸附剂的制备方法，其特征在于步骤三中的活化剂由硫酸、氯化锌、氢氧化钾、磷酸中的一种或者其中几种组成。
7.化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理的方法，其特征在于化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理的方法按照以下步骤进行：城市污水进入化学强化一级处理的混合池，向在混合池内加入化学生物混合污泥吸附剂和化学混凝剂，混合池内的水力停留时间为1~5min，进入到反应池中进行吸附与混凝反应，反应池的水力停留时间为10~30min，吸附与混凝反应得到泥水混合物进入到沉淀池中静置10~120min，出水进入到生物处理，生物反应池的水力停留时间为120~600min，生物反应池的泥水混合物经二次沉淀池静置60~240min后，出水经过消毒后即实现了污水的处理。
8.根据权利要求7所述的化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理的方法，其特征在于化学混凝剂均为铁盐、铝盐或聚合铁铝盐，其中铁盐为三氯化铁、硫酸铁或硫酸亚铁，铝盐为氯化铝或硫酸铝，聚合铁铝盐为聚合氯化铝铁。
说明书
化学生物混合污泥吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法
技术领域
本发明涉及一种吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法。
背景技术
我国城镇污水是生活污水与工业废水混合组成，工业废水比例占40%-60%或以上，工业废水治理排放达标率较低，污水的BOD/COD比值一般在0.3以下。
现有的污水处理方法大多采用化学强化处理与生物处理的方法。化学强化处理通过投加混凝剂，可显著去除城镇污水中各种有毒有害污染物，如SS、重金属、磷等的去除率可达85-90%以上，难降解有机物的去除率达到80%以上。它可以作为以二级生物处理为主的城市污水处理厂的前处理，去除难于生物降解的有机污染物、无机盐、重金属，同时减轻二级处理的负荷，降低处理厂运行费用。但是化学强化处理的方法投加药剂量较大，该药剂产生的污泥量较大，增加了后续处理的成本。
我国城镇污水是生活污水与工业废水混合组成，一般工业废水比例较高(约占40%-60%或以上)，而且工业废水治理排放达标率较低，污水的BOD/COD比值相对较低(一般在0.3以下)，不易生物处理。在北方低温季节，情况更加严重，必须采取加大生物停留时间或延时曝气和保温措施才能得到有效处理。现有通过添加吸附剂的方法进行污水处理，吸附剂材料(如活性炭)可以强化去除有机物，包括难生物降解有机物，通过吸附作用能有效去除这些有机物，但是活性炭的费用较高，增加了水处理的成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有吸附剂费用高，现有的水处理方法投加的药剂量大、产生的污泥量较大、后续处理的成本高的问题，而提供了化学生物混合污泥吸附剂的制备方法及其回用于污水处理的方法。
本发明化学生物混合污泥吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：一、城市污水进入到化学强化一级处理的混合池，然后向混合池加入化学混凝剂，混合池的水力停留时间为1~5min，再进入到反应池中进行混凝反应10~30min得到泥水混合物，泥水混合物进入到初次沉淀池静置10~120min得到化学污泥，其中化学混凝剂的投入量为每升城市污水中加入5~500mg的化学混凝剂;二、步骤一沉淀后出水进入到生物反应池，生物反应池的水力停留时间为120~600min，生物反应池处理后得到的泥水混合物进入到二级沉淀池中静置60~240min后得到生物污泥;三、步骤一得到的化学污泥和步骤二得到的生物污泥分别进入污泥混合池中混合，然后脱水到含水率为60%~80%，然后在105~120℃条件下烘干，而后在250~500℃无氧条件炭化0~240min，碳化后的混合污泥研磨至50~350目，再与活化剂按照1：0.2~5的质量比混合，在常温下放置1~48h后在105~150℃环境下烘干得到混合物A;四、混合物A放入无氧环境中，控制无氧环境的升温速率为1~30℃/min，将温度升至250~1000℃保温15~300min，冷却至室温后研磨至50~350目即得到混合物B;五、用质量浓度为1%~30%的盐酸清洗混合物B10~180min，然后用去离子水清洗后在105~110℃下烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。
本发明化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理的方法按照以下步骤进行：城市污水进入化学强化一级处理的混合池，向在混合池内加入化学生物混合污泥吸附剂和化学混凝剂，混合池内的水力停留时间为1~5min，进入到反应池中进行吸附与混凝反应，反应池的水力停留时间为10~30min，吸附与混凝反应后泥水混合物进入到沉淀池中静置10~120min，出水进入到生物反应池，生物反应池的水力停留时间为120~600min，生物反应池的泥水混合物经二次沉淀池静置60~240min后，出水经过消毒后即实现了污水的处理。
本发明的吸附剂制备方法中初次沉淀池化学污泥与二级沉淀池生物污泥混合后得到化学生物混合污泥，该化学生物混合污泥，它不仅具有化学污泥与生物的化点，含有大量的金属盐化合物与有机物，而制备出来的化学生物混合污泥，它既具有化学污泥的优点，含有大量的金属盐化合物，同时具有生物污泥的特点，含有丰富的有机物，使得制备得到的化学生物混合污泥吸附剂不仅具备化学污泥吸附剂或生物污泥吸附剂的优点，而且能形成大量金属有机络合物，它对污、废水中污染物具有很强的去除效能，比如很好去除一些废水中的重金属，用本发明的混合污泥吸附剂可以更好吸附水中的一些难降解的有机化合物，且对重金属铬的去除率比生物污泥吸附剂或化学污泥吸附剂的去除率均提高了10%~20%。化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理时，可以提高污染物有机物的去除率，同时降低化学混凝剂的投加量，减轻二级生物处理的负荷。本发明不仅降低了污泥处理成本，减少环境污染，尽量做到以废治废，实现污泥的资源化，将使新的经济、高效、环保、适应于中国国情的污水处理工艺成为可能，本发明的制备得到的吸附剂用量少，在处理相同的水体时，与现有的方法相比较用量减少了50%左右，用本发明吸附剂进行水处理过程中产生的污泥量少，后续处理的成本低。本发明是的方法制备得到了一种高效能，价格低廉的吸附剂来回用于城市污水处理的技术方法。该方法通过以化学一级强化处理与二级生物处理为主要工艺的城市污水厂中产生的化学生物混合污泥为原材料，制备出了吸附剂，其制备成本低。本发明还利用吸附剂来提升城市污水处理中对有机物的去除效率，减少化学一级强化处理工艺中化学混凝剂的使用量、减轻后续二级生物处理工艺的运行负荷，并减少污泥的排放量。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式化学生物混合污泥吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：：一、城市污水进入到化学强化一级处理的混合池，然后向混合池加入化学混凝剂，混合池的水力停留时间为1~5min，再进入到反应池中进行混凝反应10~30min得到泥水混合物，泥水混合物进入到初次沉淀池静置10~120min得到化学污泥，其中化学混凝剂的投入量为每升城市污水中加入5~500mg的化学混凝剂;二、步骤一沉淀后出水进入到生物反应池，生物反应池的水力停留时间为120~600min，生物反应池处理后得到的泥水混合物进入到二级沉淀池中静置60~240min后得到生物污泥;三、步骤一得到的化学污泥和步骤二得到的生物污泥分别进入污泥混合池中混合，然后脱水到含水率为60%~80%，然后在105~120℃条件下烘干，而后在250~500℃无氧条件炭化0~240min，碳化后的混合污泥研磨至50~350目，再与活化剂按照1：0.2~5的质量比混合，在常温下放置1~48h后在105~150℃环境下烘干得到混合物A;四、混合物A放入无氧环境中，控制无氧环境的升温速率为1~30℃/min，将温度升至250~1000℃保温15~300min，冷却至室温后研磨至50~350目即得到混合物B;五、用质量浓度为1%~30%的盐酸清洗混合物B10~180min，然后用去离子水清洗后在105~110℃下烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。
本实施方式的吸附剂制备方法中初次沉淀池化学污泥与二级沉淀池生物污泥混合后得到化学生物混合污泥，该化学生物混合污泥，它不仅具有化学污泥与生物的化点，含有大量的金属盐化合物与有机物，而制备出来的化学生物混合污泥，它既具有化学污泥的优点，含有大量的金属盐化合物，同时具有生物污泥的特点，含有丰富的有机物，使得制备得到的化学生物混合污泥吸附剂不仅具备化学污泥吸附剂或生物污泥吸附剂的优点，而且能形成大量金属有机络合物，它对污、废水中污染物具有很强的去除效能，比如很好去除一些废水中的重金属，混合污泥吸附剂对重金属铬的去除率比生物污泥吸附剂或化学污泥吸附剂的去除率均提高了10%~20%，还可以更好吸附水中的一些难降解的有机化合物。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中的化学混凝剂为铁盐、铝盐或聚合铁铝盐。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：铁盐为三氯化铁、硫酸铁或硫酸亚铁。其他步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二不同的是：铝盐为氯化铝或硫酸铝。其他步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二不同的是：聚合铁铝盐为聚合氯化铝铁。其他步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是：步骤三中的活化剂由硫酸、氯化锌、氢氧化钾、磷酸中的一种或者其中几种组成。其他步骤及参数与具体实施方式一至六相同。
本实施方式活化剂为混合物时，各活化剂之间可按照任意比混合。
具体实施方式七：本实施方式的化学生物混合污泥吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：一、城市污水进入到化学强化一级处理的混合池，然后向混合池加入化学混凝剂，混合池的水力停留时间为3min，再进入到反应池中进行混凝反应20min得到泥水混合物，泥水混合物进入到初次沉淀池静置80min得到化学污泥，其中化学混凝剂的加入量为每升城市污水中加入200mg的化学混凝剂;二、步骤一静置得到的上清出水进入到生物池，生物池的水力停留时间为3min，生物池处理后得到的泥水混合物进入到二级沉淀池中静置400minmin去上清得到生物污泥;三、步骤一得到的化学污泥和步骤二得到的生物污泥脱水到含水率为70%，然后在105℃条件下烘干，而后在400℃无氧条件炭化180min，碳化后的混合污泥研磨至50~350目，再与活化剂按照1：3的质量比混合，在常温下放置24h后在105℃环境下烘干得到混合物A;四、混合物A放入无氧环境中，控制无氧环境的升温速率为20℃/min，将温度升至600℃保温150min，冷却至室温后研磨至200目即得到混合物B;五、用质量浓度为1%~30%的盐酸清洗混合物B90min，然后用去离子水清洗后在108℃下烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。
具体实施方式八：本实施方式化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理的方法按照以下步骤进行：一、城市污水进入化学强化一级处理的混合池，向在混合池内加入化学生物混合污泥吸附剂和化学混凝剂，混合池内的水力停留时间为1~5min，进入到反应池中进行吸附与混凝反应，反应池的水力停留时间为10~30min，二、吸附与混凝反应后得到泥水混合物进入到沉淀池中静置10~120min，三、出水进入到生物反应池，生物反应池的水力停留时间为120~600min，四、生物反应池的泥水混合物经二次沉淀池静置60~240min后，出水经过消毒后即实现了污水的处理。
本实施方式中消毒采用液氮消毒方法进行消毒。
本实施方式化学生物混合污泥回用于城市污水处理的方法中投加化学混凝剂与化学生物混合污泥吸附剂的顺序为0~300秒之内任意顺序投加。
本实施方式步骤一中的化学生物混合污泥吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：一、城市污水进入到化学强化一级处理的混合池，然后向混合池加入化学混凝剂，混合池的水力停留时间为1~5min，再进入到反应池中进行混凝反应10~30min得到泥水混合物，泥水混合物进入到初次沉淀池静置10~120min得到化学污泥，其中化学混凝剂的投入量为每升城市污水中加入5~500mg的化学混凝剂;二、步骤一沉淀后出水进入到生物反应池，生物反应池的水力停留时间为120~600min，生物反应池处理后得到的泥水混合物进入到二级沉淀池中静置60~240min后得到生物污泥;三、步骤一得到的化学污泥和步骤二得到的生物污泥分别进入污泥混合池中混合，然后脱水到含水率为60%~80%，然后在105~120℃条件下烘干，而后在250~500℃无氧条件炭化0~240min，碳化后的混合污泥研磨至50~350目，再与活化剂按照1：0.2~5的质量比混合，在常温下放置1~48h后在105~150℃环境下烘干得到混合物A;四、混合物A放入无氧环境中，控制无氧环境的升温速率为1~30℃/min，将温度升至250~1000℃保温15~300min，冷却至室温后研磨至50~350目即得到混合物B;五、用质量浓度为1%~30%的盐酸清洗混合物B10~180min，然后用去离子水清洗后在105~110℃下烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。
本实施方式中所述的化学混凝剂均为铁盐、铝盐或聚合铁铝盐，其中铁盐为三氯化铁、硫酸铁或硫酸亚铁，铝盐为氯化铝或硫酸铝，聚合铁铝盐为聚合氯化铝铁。
本实施方式中所使用的混合污泥吸附剂可以更好吸附水中的一些难降解的有机化合物，且对重金属铬的去除率比生物污泥吸附剂或化学污泥吸附剂的去除率均体高了10%~20%。本实施方式中的化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理时，可以提高污染物有机物的去除率，同时降低化学混凝剂的投加量，减轻二级生物处理的负荷。本实施方式的水处理方法不仅降低了污泥处理成本，减少环境污染，尽量做到以废治废，实现污泥的资源化，将使新的经济、高效、环保、适应于中国国情的污水处理工艺成为可能，本发明的制备得到的吸附剂用量少，在处理相同的水体时，与现有的方法相比较用量减少了50%左右，用本发明吸附剂进行水处理过程中产生的污泥量少，后续处理的成本低。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是：化学一级处理混合池内的水力停留时间为3min。其他步骤及参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八至九之一不同的是：化学一级处理反应池内反应时间为20min。其他步骤及参数与具体实施方式八至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八至十之一不同的是：初次沉淀池中静置30min。其他步骤及参数与具体实施方式八至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式八至十一之一不同的是：生物反应池的水力停留时间为200~500min。其他步骤及参数与具体实施方式八至十一之一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式八至十二之一不同的是：生物反应池的水力停留时间为400min。其他步骤及参数与具体实施方式八至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式八至十三之一不同的是：二级沉淀池沉淀时间为120min。其他步骤及参数与具体实施方式八至十三之一相同。
具体实施方式十五：化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理的方法按照以下步骤进行：城市污水进入化学强化一级处理的混合池，向在混合池内加入化学生物混合污泥吸附剂和化学混凝剂，混合池内的水力停留时间为3min，进入到反应池中进行吸附与混凝反应，反应池的水力停留时间为20min，混凝反应得到泥水混合物进入到沉淀池中静置30min，出水进入到生物处理，生物反应池的水力停留时间为400min，生物反应池的泥水混合物经二次沉淀池静置120min后，出水经过消毒后即实现了污水的处理。
本实施方式化学生物混合污泥回用于城市污水处理的方法中投加化学混凝剂与化学生物混合污泥吸附剂的顺序为先投加化学混凝剂在间隔60秒加入化学生物混合污泥吸附剂。
本实施方式化学生物混合污泥吸附剂的制备方法按照以下步骤进行：一、城市污水进入到化学强化一级处理的混合池，然后向混合池加入化学混凝剂，混合池的水力停留时间为1~5min，再进入到反应池中进行混凝反应10~30min得到泥水混合物，泥水混合物进入到初次沉淀池静置10~120min得到化学污泥，其中化学混凝剂的投入量为每升城市污水中加入5~500mg的化学混凝剂;二、步骤一沉淀后出水进入到生物反应池，生物反应池的水力停留时间为120~600min，生物反应池处理后得到的泥水混合物进入到二级沉淀池中静置60~240min后得到生物污泥;三、步骤一得到的化学污泥和步骤二得到的生物污泥分别进入污泥混合池中混合，然后脱水到含水率为60%~80%，然后在105~120℃条件下烘干，而后在250~500℃无氧条件炭化0~240min，碳化后的混合污泥研磨至50~350目，再与活化剂按照1：0.2~5的质量比混合，在常温下放置1~48h后在105~150℃环境下烘干得到混合物A;四、混合物A放入无氧环境中，控制无氧环境的升温速率为1~30℃/min，将温度升至250~1000℃保温15~300min，冷却至室温后研磨至50~350目即得到混合物B;五、用质量浓度为1%~30%的盐酸清洗混合物B10~180min，然后用去离子水清洗后在105~110℃下烘干，即得到了化学生物混合污泥吸附剂。
本实施方式中所使用的混合污泥吸附剂可以更好吸附水中的一些难降解的有机化合物，且对重金属铬的去除率比生物污泥吸附剂或化学污泥吸附剂的去除率均提高了15%。本实施方式中的化学生物混合污泥吸附剂回用于污水处理时，可以提高污染物有机物的去除率，同时降低化学混凝剂的投加量，减轻二级生物处理的负荷。本实施方式的水处理方法不仅降低了污泥处理成本，减少环境污染，尽量做到以废治废，实现污泥的资源化，将使新的经济、高效、环保、适应于中国国情的污水处理工艺成为可能，本发明的制备得到的吸附剂用量少，在处理相同的水体时，与现有的方法相比较用量减少了54%，用本发明吸附剂进行水处理过程中产生的污泥量少，后续处理的成本低。
法律状态详细>>
20100818公开20101006实质审查的生效20111123授权20140716专利权的终止引证(0)
无引证文献数据
同族(2)详细>>
CN101804319B