CN112010495A - 一种新型污水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型污水处理工艺，包括以下步骤：预处理步骤、改性水处理填料步骤、过滤步骤、阳离子化步骤、活性炭结合微生物吸附步骤，所述改性水处理填料步骤中的填料主剂由鸟粪石、重质碳酸钙、石英砂、火山石、椰壳活性炭和碳酸镁组成。本发明的有益效果为：对污水中的总氮和总磷的去除率均能达到99.9%以上；对COD和SS的去除率能达到99%以上，对BOD5的去除率能达到98%以上；减少对设备的维护和简化污水处理流程，降低处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理领域，尤其是涉及一种新型污水处理工艺。
背景技术
随着工业的发展，对污水处理的要求也越来越高，去除对象从有机物发展到氨氮，再从总氮发展到生物除磷，污水处理技术发展越来越迅速，现有的污水处理工艺类型也越来越多。
按处理程度划分，现有污水处理工艺可分为一级、二级和三级处理。一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准，一级处理属于二级处理的预处理；二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准；三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。
但是，现有的污水处理工艺仍存在处理不彻底，工艺过于复杂和设备维修成本高的问题。
中国专利CN109485211A公开了一种污水处理系统及污水处理工艺，污水处理系统包括生物除磷反应池、第一超滤膜池和第二超滤膜池；根据进入生物除磷反应池的含磷污水的水量和含磷污水中磷的浓度，第一超滤膜池和第二超滤膜池并联或串联在生物除磷反应池的出口端；第一超滤膜池中设置有第一超滤膜，与第一超滤膜池配套设置有第一污泥回流泵；第二超滤膜池中设置有第二超滤膜，与第二超滤膜池配套设置有第二污泥回流泵；第一污泥回流泵用于将第一超滤膜池中产生的污泥送回至生物除磷反应池中或外排；第二污泥回流泵用于将第二超滤膜池中产生的污泥送回至生物除磷反应池中或外排。该专利的不足之处：超滤膜需要定期清洗和维护，维护成本高。
中国专利CN108373239A公开了一种污水处理工艺，包括如下步骤：将污水通入储水池中，加入絮凝剂，静置1h-2h后经过过滤装置；将经过过滤装置的污水通入中和池中调节pH值；在将在中和池处理过的污水通入生物池中分解有机物；将在生物池中处理过的污水进行消毒池中进行消毒；添加活性炭于上述消毒处理后的污水中；将上述处理后污水再次经过过滤装置；向污水中加入酵素澄清剂，然后将澄清后的污水排出。该专利的不足之处：该污水处理工艺仍存在处理不彻底的问题。
中国专利CN108264201A公开了一种同步脱氮除磷的低C/N污水处理工艺方法，该方法主要包括：按照污水的水流方向，依次设置厌氧释磷区、硫自养反硝化区、一体式厌氧氨氧化区、好氧曝气区和污泥沉淀区。低C/N污水首先进入厌氧释磷区，厌氧释磷区的出水传输到硫自养反硝化区；硫自养反硝化区的混合液内循环至厌氧释磷区，硫自养反硝化区的出水传输到一体式厌氧氨氧化区，一体式厌氧氨氧化区的出水传输到好氧曝气区；好氧曝气区的混合液内循环至硫自养反硝化区，好氧曝气区的出水传输到污泥沉淀区；污泥沉淀区的污泥回流至硫自养反硝化区，污泥沉淀区的剩余污泥排出回收。该专利的不足之处：处理工艺过于复杂。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种新型污水处理工艺，以实现以下发明目的：
（1）对污水中的总氮和总磷的去除率均能达到99.9%以上；
（2）对COD和SS的去除率能达到99%以上，对BOD5的去除率能达到98%以上；
（3）减少对设备的维护；
（4）简化污水处理流程，降低处理成本。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
一种新型污水处理工艺，包括以下步骤：预处理步骤、改性水处理填料步骤、过滤步骤、阳离子化步骤、活性炭结合微生物吸附步骤。
所述预处理步骤，边搅拌边加入硫酸铝将污水的PH调节至4.8~5.0，所述搅拌转速为100~120RPM，然后静置30~40min。
所述改性水处理填料步骤，取填料主剂加水搅拌制得填料悬浊液，该填料主剂由鸟粪石、重质碳酸钙、石英砂、火山石、椰壳活性炭和碳酸镁组成，所述搅拌时间为30~40min，搅拌转速为50~60RPM；将二甲基甲酰胺加入到该填料悬浊液中，搅拌20~30min并保持搅拌转速为30~40RPM；将填料悬浊液置于煅烧炉中，将温度调至300~320℃进行煅烧，煅烧活化1~2h，然后将煅烧炉的温度升高至450~470℃进行二次煅烧，进行煅烧活化2~3h；煅烧结束后，使用低温减压处理装置进行低温减压处理，温度为-30到-20℃，压力-0.15到-0.25Mpa，处理20-30min后即得改性水处理填料。
各物质施用量为鸟粪石50~60份、重质碳酸钙20~25份、石英砂18~22份、火山石15~20份、椰壳活性炭30~35份、碳酸镁10~12份、二甲基甲酰胺120~140份。
所述过滤步骤，将改性水处理填料装入过滤装置中，将预处理后的污水通入过滤装置中进行过滤。
所述阳离子化步骤，将3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵加入到过滤后的污水中，每吨污水的加入量为40~50kg。
所述3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，CAS号为3327-22-8，沸点为123℃，活性物含量≥69%，环氧氯丙烷≤5PPM，胺盐含量≤50PPM。
所述活性炭结合微生物吸附步骤，使用去离子水对柱状活性炭进行清洗3~5次后，过滤，然后放入烘箱中于300~320℃下干燥12~14h；再将干燥后的柱状活性炭加入到硅烷偶联剂中进行浸泡，浸泡5~6h后，用质量分数为20%的氯化钙溶液对柱状活性炭进行二次浸泡；待二次浸泡结束后，将反硝化除磷菌液与柱状活性炭进行超声震荡30~50min，然后静置20~25h进行充分吸附后将柱状活性炭放入污水中进行吸附。
所述柱状活性炭，比表面积≥900m2/g，PH：6~10，苯酚吸附值≥140mg/g，水分≤10%，强度≥90%，碘吸附值≥1000mg/g，粒度：4mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明的新型污水处理工艺对污水处理后，其COD去除率大于99.5%；
（2）本发明的新型污水处理工艺对污水处理后，对污水中的总氮和总磷的去除率均能达到99.9%以上；
（3）本发明的新型污水处理工艺对污水处理后，其水质各指标见下表：
（4）本发明的新型污水处理工艺，减少对设备的维护；
（5）本发明的新型污水处理工艺，可以简化污水处理流程，降低处理成本。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种新型污水处理工艺，包括以下步骤：预处理步骤、改性水处理填料步骤、过滤步骤、阳离子化步骤、活性炭结合微生物吸附步骤。
所述预处理步骤，边搅拌边加入硫酸铝将污水的PH调节至4.8，所述搅拌转速为100RPM，然后静置30min。
所述改性水处理填料步骤，取填料主剂加水搅拌制得填料悬浊液，该填料主剂由鸟粪石、重质碳酸钙、石英砂、火山石、椰壳活性炭和碳酸镁组成，所述搅拌时间为30min，搅拌转速为50RPM；将二甲基甲酰胺加入到该填料悬浊液中，搅拌20min并保持搅拌转速为30RPM；将填料悬浊液置于煅烧炉中，将温度调至300℃进行煅烧，煅烧活化1h，然后将煅烧炉的温度升高至450℃进行二次煅烧，进行煅烧活化2h；煅烧结束后，使用低温减压处理装置进行低温减压处理，温度为-30℃，压力-0.15Mpa，处理20min后即得改性水处理填料。
各物质施用量为鸟粪石50份、重质碳酸钙20份、石英砂18份、火山石15份、椰壳活性炭30份、碳酸镁10份、二甲基甲酰胺120份。
所述过滤步骤，将改性水处理填料装入过滤装置中，将预处理后的污水通入过滤装置中进行过滤。
所述阳离子化步骤，将3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵加入到过滤后的污水中，每吨污水的加入量为40kg。
所述3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，CAS号为3327-22-8，沸点为123℃，活性物含量≥69%，环氧氯丙烷≤5PPM，胺盐含量≤50PPM。
所述活性炭结合微生物吸附步骤，使用去离子水对柱状活性炭进行清洗3次后，过滤，然后放入烘箱中于300℃下干燥12h；再将干燥后的柱状活性炭加入到硅烷偶联剂中进行浸泡，浸泡5h后，用质量分数为20%的氯化钙溶液对柱状活性炭进行二次浸泡；待二次浸泡结束后，将反硝化除磷菌液与柱状活性炭进行超声震荡30min，然后静置20h进行充分吸附后将柱状活性炭放入污水中进行吸附。
所述柱状活性炭，比表面积≥900m2/g，PH：6-10，苯酚吸附值≥140mg/g，水分≤10%，强度≥90%，碘吸附值≥1000mg/g，粒度：4mm。
实施例2
一种新型污水处理工艺，包括以下步骤：预处理步骤、改性水处理填料步骤、过滤步骤、阳离子化步骤、活性炭结合微生物吸附步骤。
所述预处理步骤，边搅拌边加入硫酸铝将污水的PH调节至5.0，所述搅拌转速为110RPM，然后静置35min。
所述改性水处理填料步骤，取填料主剂加水搅拌制得填料悬浊液，该填料主剂由鸟粪石、重质碳酸钙、石英砂、火山石、椰壳活性炭和碳酸镁组成，所述搅拌时间为35min，搅拌转速为55RPM；将二甲基甲酰胺加入到该填料悬浊液中，搅拌25min并保持搅拌转速为35RPM；将填料悬浊液置于煅烧炉中，将温度调至310℃进行煅烧，煅烧活化1.5h，然后将煅烧炉的温度升高至460℃进行二次煅烧，进行煅烧活化2.5h；煅烧结束后，使用低温减压处理装置进行低温减压处理，温度为-25℃，压力-0.2Mpa，处理25min后即得改性水处理填料。
各物质施用量为鸟粪石55份、重质碳酸钙22份、石英砂20份、火山石17份、椰壳活性炭32份、碳酸镁11份、二甲基甲酰胺130份。
所述过滤步骤，将改性水处理填料装入过滤装置中，将预处理后的污水通入过滤装置中进行过滤。
所述阳离子化步骤，将3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵加入到过滤后的污水中，每吨污水的加入量为45kg。
所述3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，CAS号为3327-22-8，沸点为123℃，活性物含量≥69%，环氧氯丙烷≤5PPM，胺盐含量≤50PPM。
所述活性炭结合微生物吸附步骤，使用去离子水对柱状活性炭进行清洗4次后，过滤，然后放入烘箱中于310℃下干燥13h；再将干燥后的柱状活性炭加入到硅烷偶联剂中进行浸泡，浸泡5.5h后，用质量分数为20%的氯化钙溶液对柱状活性炭进行二次浸泡；待二次浸泡结束后，将反硝化除磷菌液与柱状活性炭进行超声震荡40min，然后静置22h进行充分吸附后将柱状活性炭放入污水中进行吸附。
所述柱状活性炭，比表面积≥900m2/g，PH：6-10，苯酚吸附值≥140mg/g，水分≤10%，强度≥90%，碘吸附值≥1000mg/g，粒度：4mm。
实施例3
一种新型污水处理工艺，包括以下步骤：预处理步骤、改性水处理填料步骤、过滤步骤、阳离子化步骤、活性炭结合微生物吸附步骤。
所述预处理步骤，边搅拌边加入硫酸铝将污水的PH调节至5.0，所述搅拌转速为120RPM，然后静置40min。
所述改性水处理填料步骤，取填料主剂加水搅拌制得填料悬浊液，该填料主剂由鸟粪石、重质碳酸钙、石英砂、火山石、椰壳活性炭和碳酸镁组成，所述搅拌时间为40min，搅拌转速为60RPM；将二甲基甲酰胺加入到该填料悬浊液中，搅拌30min并保持搅拌转速为40RPM；将填料悬浊液置于煅烧炉中，将温度调至320℃进行煅烧，煅烧活化2h，然后将煅烧炉的温度升高至470℃进行二次煅烧，进行煅烧活化3h；煅烧结束后，使用低温减压处理装置进行低温减压处理，温度为-20℃，压力-0.25Mpa，处理30min后即得改性水处理填料。
各物质施用量为鸟粪石60份、重质碳酸钙25份、石英砂22份、火山石20份、椰壳活性炭35份、碳酸镁12份、二甲基甲酰胺140份。
所述过滤步骤，将改性水处理填料装入过滤装置中，将预处理后的污水通入过滤装置中进行过滤。
所述阳离子化步骤，将3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵加入到过滤后的污水中，每吨污水的加入量为50kg。
所述3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，CAS号为3327-22-8，沸点为123℃，活性物含量≥69%，环氧氯丙烷≤5PPM，胺盐含量≤50PPM。
所述活性炭结合微生物吸附步骤，使用去离子水对柱状活性炭进行清洗5次后，过滤，然后放入烘箱中于320℃下干燥14h；再将干燥后的柱状活性炭加入到硅烷偶联剂中进行浸泡，浸泡6h后，用质量分数为20%的氯化钙溶液对柱状活性炭进行二次浸泡；待二次浸泡结束后，将反硝化除磷菌液与柱状活性炭进行超声震荡50min，然后静置25h进行充分吸附后将柱状活性炭放入污水中进行吸附。
所述柱状活性炭，比表面积≥900m2/g，PH：6-10，苯酚吸附值≥140mg/g，水分≤10%，强度≥90%，碘吸附值≥1000mg/g，粒度：4mm。
实施例4
采用实施例1-3所述的新型污水处理工艺进行污水处理试验，同时设置对比试验1-2，并对采用实施例1-3及对比例1-2所述的新型污水处理工艺进行污水处理后的水质指标进行对比。
选用某药厂高浓度废水作为试验水样，所述试验水样水质指标见下表：
| 水质指标 | COD（mg/L） | BOD5（mg/L） | SS（mg/L） | 总氮（mg/L） | 总磷（mg/L） |
| 浓度 | 7982.4 | 1523.7 | 352.9 | 1365.2 | 956.8 |
对比例1：采用实施例1所述的新型污水处理工艺处理污水，其不同之处在于：省略“阳离子化步骤和活性炭结合微生物吸附步骤”，仅对污水进行“预处理步骤、改性水处理填料步骤和过滤步骤”。
对比例2：采用实施例1所述的新型污水处理工艺，其不同之处在于：省略“改性水处理填料步骤和过滤步骤”，仅对污水进行“预处理步骤、阳离子化步骤和活性炭结合微生物吸附步骤”。
实施例1-3及对比例1-2的处理后的废水水质的各项检测指标对比情况见下表：
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 |
| COD（mg/L） | 35.3 | 37.4 | 36.5 | 298.6 | 485.2 |
| BOD5（mg/L） | 23.1 | 22.8 | 22.7 | 136.9 | 359.8 |
| SS（mg/L） | 0.9 | 0.7 | 1.0 | 25.8 | 39.5 |
| 总氮（mg/L） | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 36.5 | 569.3 |
| 总磷（mg/L） | 0.8 | 0.8 | 0.7 | 236.5 | 12.5 |
由上表数据可以看出，所述高浓度废水经本发明的方法处理后，COD去除率大于99.5%，各项指标均已满足国家排放标准，能够满足生产回用要求。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型污水处理工艺，其特征在于，包括改性水处理填料步骤，具体为：取填料主剂加水搅拌制得填料悬浊液，该填料主剂由鸟粪石、重质碳酸钙、石英砂、火山石、椰壳活性炭和碳酸镁组成，所述搅拌时间为30~40min，搅拌转速为50~60RPM；将二甲基甲酰胺加入到该填料悬浊液中，搅拌20~30min并保持搅拌转速为30~40RPM；将填料悬浊液置于煅烧炉中，将温度调至300~320℃进行煅烧，煅烧活化1~2h，然后将煅烧炉的温度升高至450~470℃进行二次煅烧，进行煅烧活化2~3h；煅烧结束后，使用低温减压处理装置进行低温减压处理，温度为-30到-20℃，压力-0.15到-0.25Mpa，处理20~30min后即得改性水处理填料；
各物质施用量为鸟粪石50~60份、重质碳酸钙20~25份、石英砂18~22份、火山石15~20份、椰壳活性炭30~35份、碳酸镁10~12份、二甲基甲酰胺120~140份；
所述新型污水处理工艺还包括以下步骤：预处理步骤、过滤步骤、阳离子化步骤、活性炭结合微生物吸附步骤。
2.根据权利要求1所述的一种新型污水处理工艺，其特征在于，所述预处理步骤，边搅拌边加入硫酸铝将污水的PH调节至4.8~5.0，所述搅拌转速为100~120RPM，然后静置30~40min。
3.根据权利要求1所述的一种新型污水处理工艺，其特征在于，所述过滤步骤，将改性水处理填料装入过滤装置中，将预处理后的污水通入过滤装置中进行过滤。
4.根据权利要求1所述的一种新型污水处理工艺，其特征在于，所述阳离子化步骤，将3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵加入到过滤后的污水中，每吨污水的加入量为40~50kg。
5.根据权利要求4所述的一种新型污水处理工艺，其特征在于，所述3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，CAS号为3327-22-8，沸点为123℃，活性物含量≥69%，环氧氯丙烷≤5PPM，胺盐含量≤50PPM。
6.根据权利要求1所述的一种新型污水处理工艺，其特征在于，所述活性炭结合微生物吸附步骤，使用去离子水对柱状活性炭进行清洗3~5次后，过滤，然后放入烘箱中于300~320℃下干燥12~14h；再将干燥后的柱状活性炭加入到硅烷偶联剂中进行浸泡，浸泡5~6h后，用质量分数为20%的氯化钙溶液对柱状活性炭进行二次浸泡；待二次浸泡结束后，将反硝化除磷菌液与柱状活性炭进行超声震荡30~50min，然后静置20~25h进行充分吸附后将柱状活性炭放入污水中进行吸附。
7.根据权利要求6所述的一种新型污水处理工艺，其特征在于，所述柱状活性炭，比表面积≥900m2/g，PH：6~10，苯酚吸附值≥140mg/g，水分≤10%，强度≥90%，碘吸附值≥1000mg/g，粒度：4mm。
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