申请日2018.07.02
公开(公告)日2018.12.14
IPC分类号C02F9/14; C02F3/12; C02F1/28; B01J20/22; B01J20/10; B01J20/28; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种用改性钢渣‑沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，向处理过的活性污泥中加入用纱布过滤的生活污水，调节污泥浓度和pH，密封，恒温振荡反应，达到吸附平衡;将高温改性的钢渣颗粒填充于有机玻璃柱中，将经过活性污泥处理的生活污水通入柱中，采用的进水方式为下进水上出水的方式，进行吸附除磷;将高温改性的钢渣颗粒、有机‑无机复合改性的沸石投入到经过钢渣吸附除磷处理的生活污水中，恒温振荡吸附。以有机‑无机复合改性钢渣颗粒作为吸附剂，通过吸附柱，采用下进水的方式，复合改性钢渣颗粒对磷的吸附效果佳。吸附饱和的改性沸石通过NaCl溶液即可恢复其吸附能力，并且可在多次循环再生使用后保持较好的去除效果。
权利要求书
1.一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)用活性污泥处理生活污水：
向处理过的活性污泥中加入用纱布过滤的生活污水，调节污泥浓度为3500-4500mg/L、pH为8，密封，于30-33℃恒温振荡反应1-2h，转速为100-200r/min，达到吸附平衡;
(2)钢渣吸附生活污水除磷：
将高温改性的钢渣颗粒填充于有机玻璃柱中，填充高度为柱高的4/7，将经过步骤(1)处理的生活污水通入柱中，设定进水流速为7-8ml/min，采用的进水方式为下进水上出水的方式，进行吸附除磷，直至穿透停止运行;
(3)用改性钢渣-改性沸石吸附处理生活污水：
将高温改性的钢渣颗粒、有机-无机复合改性的沸石投入到经过步骤(2)处理的生活污水中，沸石投加量为45-55g/L，在恒温24-26℃下、以200-300r/min振荡频率，恒温振荡吸附48-50h。
2.根据权利要求1所述的一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，其特征在于，步骤(1)中活性污泥的预处理：
活性污泥取自污水处理厂曝气池中泥水混合液，即为好氧活性污泥，污泥混合液经去离子水清洗2-3次，利用空气压缩机进行曝气供氧5-6h，在离心机上离心分离，弃去上清液，将沉淀用去离子水清洗3-4次，待用。
3.根据权利要求1所述的一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，其特征在于，步骤(2)中钢渣颗粒的改性方法：
向粒径为0.9-2mm的钢渣颗粒中1:9-11加入2-3mol/L的NaOH溶液，浸泡20-25h后，在80-83℃下烘干，置于790-810℃马弗炉中煅烧55-60min，得到高温改性的钢渣颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，其特征在于，步骤(4)中有机-无机复合改性沸石的制备：
向天然沸石中按质量比2-3:1加入季铵盐硅烷偶联剂，再1:4-5加入去离子水，电动搅拌2-3h后，将改性物用乙醇和大量的水洗涤，置于104-106℃烘箱中烘干2-3h，研磨成粉末状，得有机改性沸石;
向有机改性沸石中1:16-17加入浓度为5-6%的改性剂NaCl溶液，于24-26℃恒温振荡改性2-3h，取出用大量去离子水洗净至中性且无Cl-残留，置于104-106℃烘箱中烘干2-3h，研磨成粉末后过350目筛，得到有机-无机复合改性沸石。
说明书
一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法
技术领域
本发明属于污水治理领域，具体涉及一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法。
背景技术
近年来，我国生活污水排放量日益增多，而未经处理的生活污水中往往存在
高浓度的氮和磷，且NH4+、NO3-和H2PO4-是其主要的存在形式。生物法是国内外污水处理厂脱氮除磷的传统工艺，然而随着近年来国家对污水水质要求的提高，单一的生物处理已难以满足日益严格的排放标准。化学法中的吸附法去除效率高、设备简单、占地面积小，是水处理领域一种常用的水处理方法。
活性污泥法是目前污水处理的主流工艺，水中有机物的去除主要依靠活性污泥的吸附和降解作用，因此研究活性污泥对有机物的吸附和降解特性具有重要的理论意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，依照该方法处理的生活污水COD的去除效果好、吸附降解脱氮除磷效果好。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)用活性污泥处理生活污水：
向处理过的活性污泥中加入用纱布过滤的生活污水，调节污泥浓度为3500-4500mg/L、pH为8，密封，于30-33℃恒温振荡反应1-2h，转速为100-200r/min，达到吸附平衡;
(2)钢渣吸附生活污水除磷：
将高温改性的钢渣颗粒填充于有机玻璃柱中，填充高度为柱高的4/7，将经过步骤(1)处理的生活污水通入柱中，设定进水流速为7-8ml/min，采用的进水方式为下进水上出水的方式，进行吸附除磷，直至穿透停止运行;
(3)用改性钢渣-改性沸石吸附处理生活污水：
将高温改性的钢渣颗粒、有机-无机复合改性的沸石投入到经过步骤(2)处理的生活污水中，沸石投加量为45-55g/L，在恒温24-26℃下、以200-300r/min振荡频率，恒温振荡吸附48-50h。
进一步的，步骤(1)中活性污泥的预处理：活性污泥取自污水处理厂曝气池中泥水混合液，即为好氧活性污泥，污泥混合液经去离子水清洗2-3次，利用空气压缩机进行曝气供氧5-6h，在离心机上离心分离，弃去上清液，将沉淀用去离子水清洗3-4次，待用。
进一步的，步骤(2)中钢渣颗粒的改性方法：向粒径为0.9-2mm的钢渣颗粒中1:9-11加入2-3mol/L的NaOH溶液，浸泡20-25h后，在80-83℃下烘干，置于790-810℃马弗炉中煅烧55-60min，得到高温改性的钢渣颗粒。
进一步的，步骤(4)中有机-无机复合改性沸石的制备：向天然沸石中按质量比2-3:1加入季铵盐硅烷偶联剂，再1:4-5加入去离子水，电动搅拌2-3h后，将改性物用乙醇和大量的水洗涤，置于104-106℃烘箱中烘干2-3h，研磨成粉末状，得有机改性沸石;
向有机改性沸石中1:16-17加入浓度为5-6%的改性剂NaCl溶液，于24-26℃恒温振荡改性2-3h，取出用大量去离子水洗净至中性且无Cl-残留，置于104-106℃烘箱中烘干2-3h，研磨成粉末后过350目筛，得到有机-无机复合改性沸石。
本发明相比现有技术具有以下优点：
(1)活性污泥对污水中有机物的去除包含吸附和降解两个过程，吸附过程以快速吸附为主，随着污泥浓度的增加、pH值和温度的上升，活性污泥对水中有机物的吸附降解量增加，COD的去除率上升;活性污泥可有效地吸附去除污水中类蛋白质、类富里酸和腐殖酸。
(2)以钢渣颗粒作为吸附剂，对其进行有机-无机复合改性，改性后对磷的吸附效果佳，通过吸附柱，采用下进水的方式，复合改性钢渣颗粒对磷的吸附性能优异。
(3)利用季铵盐型硅烷偶联剂和NaCl溶液制备了以共价键连接的季铵盐改性Na型沸石，有机-无机复合改性沸石不仅可去除生活污水中的NH4+，同时能去除NO3-和H2PO4-，并且该过程具有自发性，是熵增型的吸热反应;改性沸石能够同步去除生活污水中的NH4+-N、NO3--N和H2PO4--P，吸附饱和的改性沸石通过NaCl溶液即可恢复其吸附能力，并且可在多次循环再生使用后保持较好的去除效果。
具体实施方式
实施例1
一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)用活性污泥处理生活污水：
向处理过的活性污泥中加入用纱布过滤的生活污水，调节污泥浓度为3500mg/L、pH为8，密封，于30-33℃恒温振荡反应1h，转速为100r/min，达到吸附平衡;
(2)钢渣吸附生活污水除磷：
将高温改性的钢渣颗粒填充于有机玻璃柱中，填充高度为柱高的4/7，将经过步骤(1)处理的生活污水通入柱中，设定进水流速为7ml/min，采用的进水方式为下进水上出水的方式，进行吸附除磷，直至穿透停止运行;
(3)用改性钢渣-改性沸石吸附处理生活污水：
将高温改性的钢渣颗粒、有机-无机复合改性的沸石投入到经过步骤(2)处理的生活污水中，沸石投加量为45g/L，在恒温24-26℃下、以200r/min振荡频率，恒温振荡吸附48h。
进一步的，步骤(1)中活性污泥的预处理：活性污泥取自污水处理厂曝气池中泥水混合液，即为好氧活性污泥，污泥混合液经去离子水清洗2次，利用空气压缩机进行曝气供氧5h，在离心机上离心分离，弃去上清液，将沉淀用去离子水清洗3次，待用。
进一步的，步骤(2)中钢渣颗粒的改性方法：向粒径为0.9-2mm的钢渣颗粒中1:9加入2mol/L的NaOH溶液，浸泡20h后，在80-83℃下烘干，置于790-810℃马弗炉中煅烧55min，得到高温改性的钢渣颗粒。
进一步的，步骤(4)中有机-无机复合改性沸石的制备：向天然沸石中按质量比2:1加入季铵盐硅烷偶联剂，再1:4加入去离子水，电动搅拌2h后，将改性物用乙醇和大量的水洗涤，置于104-106℃烘箱中烘干2h，研磨成粉末状，得有机改性沸石;
向有机改性沸石中1:16加入浓度为5%的改性剂NaCl溶液，于24-26℃恒温振荡改性2h，取出用大量去离子水洗净至中性且无Cl-残留，置于104-106℃烘箱中烘干2h，研磨成粉末后过350目筛，得到有机-无机复合改性沸石。
实施例2
一种用改性钢渣-沸石吸附降解生活污水中氮磷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)用活性污泥处理生活污水：
向处理过的活性污泥中加入用纱布过滤的生活污水，调节污泥浓度为4500mg/L、pH为8，密封，于30-33℃恒温振荡反应2h，转速为200r/min，达到吸附平衡;
(2)钢渣吸附生活污水除磷：
将高温改性的钢渣颗粒填充于有机玻璃柱中，填充高度为柱高的4/7，将经过步骤(1)处理的生活污水通入柱中，设定进水流速为8ml/min，采用的进水方式为下进水上出水的方式，进行吸附除磷，直至穿透停止运行;
(3)用改性钢渣-改性沸石吸附处理生活污水：
将高温改性的钢渣颗粒、有机-无机复合改性的沸石投入到经过步骤(2)处理的生活污水中，沸石投加量为55g/L，在恒温24-26℃下、以300r/min振荡频率，恒温振荡吸附50h。
进一步的，步骤(1)中活性污泥的预处理：活性污泥取自污水处理厂曝气池中泥水混合液，即为好氧活性污泥，污泥混合液经去离子水清洗3次，利用空气压缩机进行曝气供氧6h，在离心机上离心分离，弃去上清液，将沉淀用去离子水清洗4次，待用。
进一步的，步骤(2)中钢渣颗粒的改性方法：向粒径为0.9-2mm的钢渣颗粒中1:11加入3mol/L的NaOH溶液，浸泡25h后，在80-83℃下烘干，置于790-810℃马弗炉中煅烧60min，得到高温改性的钢渣颗粒。
进一步的，步骤(4)中有机-无机复合改性沸石的制备：向天然沸石中按质量比3:1加入季铵盐硅烷偶联剂，再1:5加入去离子水，电动搅拌3h后，将改性物用乙醇和大量的水洗涤，置于104-106℃烘箱中烘干3h，研磨成粉末状，得有机改性沸石;
向有机改性沸石中1:17加入浓度为6%的改性剂NaCl溶液，于24-26℃恒温振荡改性3h，取出用大量去离子水洗净至中性且无Cl-残留，置于104-106℃烘箱中烘干3h，研磨成粉末后过350目筛，得到有机-无机复合改性沸石。
按照本发明方法处理的生活污水，COD、NH4+-N、NO3--N和H2PO4--P的平均去除率都高达90%以上，吸附降解脱氮除磷效果好。