CN100453475C - 一种用于处理生活污水的复合混凝剂及处理方法 - Google Patents

一种用于处理生活污水的复合混凝剂及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于处理生活污水的复合混凝剂及处理方法，解决目前生活污水处理方法流程长，成本高，处理效果不理想的问题。复合混凝剂为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺构成的混合液，聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺的重量比为100∶(1-8)。该方法使用聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺构成的复合混凝剂在混合反应池对污水中的有机物进行络合、吸附、中和作用，形成絮凝体后进入沉降池沉降，将沉降池中的上清液采用五个吸滤池连续吸附过滤。本发明使用的复合混凝剂，可使污水的有机物中含有的酚羟基与某些金属离子更好的发生络合反应，形成絮凝物聚沉，其处理方法工艺流程短，污水处理效果好，污水中的COD去除率达到85%以上，氨氮的去除率达到94%以上。

Description

一种用于处理生活污水的复合混凝剂及处理方法
一、技术领域：
本发明涉及的是污水处理，具体是一种用于处理生活污水的复合混凝剂及处理方法。
二、背景技术：
目前，我国水资源污染严重，据统计2005年全国七大江河水系741个监测断面中，41％的监测断面水质劣于五类标准，致使江河湖泊普遍遭受污染，全国75％的湖泊出现不同程度的富营养化，其主要原因是污染物排放量超过环境容量，排放水中COD，氨氮等指标超标。我国目前城市生活污水处理大都集中于某处建污水厂，这就需要对各区域的污水进行截流，并多级送到污水处理厂，耗用大量管材和电能，以及施工开挖等多项费用。污水的处理方法多采用生化处理法，即“A/O”法，这种处理方法工艺流程冗长。如：先设格栅间，格栅间建水池，在池中加装粗细格栅；出水进入较大的沉砂池，去掉污水中的细砂等物质，若分系列则沉砂池出水进入配水池，把污水按要求分流到各系列的初次沉淀调节池，出水进入活性污泥池的生物氧化池，采用耗电大的离心鼓风机鼓风曝气；生化池出水再进入二沉池，对生物絮凝物进行沉淀分离后，出水进入砂滤池，出水用氯消毒后进入储水池，后再由泵房中的外输泵外排。同时处理过程中产生的污泥还要进行处理，如排入消化池进行消化浓缩后送入污泥处理间，进行污泥调制脱水。可见这种处理方法流程长，成本高，占地面积大，主要污染物处理效果不理想，尤其是污水中富营养物质很难脱掉。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种用于处理生活污水的复合混凝剂及处理方法，解决目前生活污水处理方法流程长，成本高，主要污染物处理效果不理想的问题。
本发明的目的采用以下技术方案予以实现：复合混凝剂为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺的混合液，其重量配比为100∶(1-8)，聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺复合使用可使污水的有机物中含有的酚羟基与某些金属离子更好的发生络合反应，水解产生的矾花颗粒细小表面积大，更有效地吸附水中的有机物；再通过电荷中和，使有机酸胶体发生聚沉，再经吸滤池吸附过滤，使污水的COD及氨氮的排放指标符合国家规定的排放标准。
使用复合混凝剂的污水处理方法为：a、絮凝，将由聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺构成的复合混凝剂连续投入混合反应池中，投料比50-100mg/L，让复合混凝剂在池中与污水充分接触，使污水中的有机物与复合混凝剂充分络合、吸附、中和，形成繁多且大的絮凝体；此时混凝剂的作用是破坏胶体稳定，进行电中和絮凝架桥；b、沉降，加入复合混凝剂的污水搅拌30-40min后进入沉降池，在沉降池沉降30-60min；c、吸附过滤，将沉降池中的上清液采用五个吸滤池连续吸附过滤。五个吸滤池中第一吸滤池为沙滤料、第二吸滤池的滤料为灰渣，第三吸滤池的滤料为废铁屑和焦炭，废铁屑与焦炭的比例满足电位差为1.2V。第四吸滤池的滤料为废矿渣，第五吸滤池的滤料为焦炭，出水进蓄水池。
各吸滤池的滤速为3-4m/h。吸滤池的滤料中沙料为石英砂，灰渣为电厂的灰渣。废铁屑是指钢铁修理加工中产生的废铁屑。焦炭可为煤焦炭。废矿渣为炼铁厂产生的废矿渣。
有益效果：
1、本发明中将聚硫氯化铝和聚丙烯酰胺制成复合混凝剂使污水中的有机物中含有的酚羟基与某些金属离子之间发生络合反应，金属离子(Al3+)取代酚羟基上的某个氢，生成有机酸铝络合沉降物；污水中的有机物可以通过离子或分子间作用力和水中胶体发生吸附作用，通过吸附架桥使微粒脱稳产生絮凝物，更主要的是混凝剂水解产生的矾花颗粒细小表面积大，能更有效地吸附水中的有机物；复合混凝剂的电荷中和作用大大增强，因为有机物多带负电荷，能与带正电荷的Fe(OH)3或Al(OH)3胶体产生静电荷吸引作用，通过电荷中和，使有机酸胶体发生聚沉，因此将聚硫氯化铝和聚丙烯酰胺制成复合混凝剂用于生活污水处理具有较好的络合作用、吸附作用、中和作用，絮凝、沉降分离效果好。
2、本发明中工艺流程短，对污水处理效果好，污水处理后COD的去除率达85％以上，氨氮的去除率达94％以上。
四、附图说明：
图1是本发明中装置结构示意图。
1混合反应池、2提升泵、3沉降池、4第一吸滤池、5第二吸滤池、6第三吸滤池、7第四吸滤池、8第五吸滤池、9处理水出口、10反冲洗排水管
五、具体实施方式：
处理装置：如图1所示，上述方案的处理装置主要包括混合反应池1、沉降池3、吸滤池4、5、6、7、8，吸滤池为一组。混合反应池1为20×12×3(m)，混合反应池1的出口连接提升泵2入口，提升泵2出口连接沉降池3的入口，沉降池3的出口与第一吸滤池4的入口连接，第二、第三、第四、第五吸滤池依次通过管线及阀门连接，第五吸滤池8的出口为处理水的出口，出水自处理水出口9进蓄水池。五个吸滤池中第一吸滤池4内装石英砂，第二吸滤池5的滤料为灰渣，第三吸滤池6的滤料为废铁屑和煤焦炭，装填后废铁屑与煤焦炭测得电位差为1.2V。第四吸滤池7的滤料为废矿渣，第五吸滤池8的滤料为煤焦炭。其中灰渣为电厂的灰渣，使用前用0.05M的硫酸水溶液(浓度)浸泡2-4h，晾干后装入吸滤池。每个吸滤池深为5m，滤料填装高度为3m。废铁屑为钢铁修理加工中产生的废铁屑。煤焦炭使用前用自来水浸泡，反复冲洗10-20次，晾干后装入吸滤池。废矿渣为炼铁厂产生的废矿渣，使用前用0.1M的硫酸水溶液浸泡4h后晒干再浸泡4h后，晒干后装入吸滤池。吸附过滤装置有反冲洗管线10，滤料失活可通过反冲洗管线10进行反冲洗，每个吸滤池的出水口9设有取样口。
实施例1：原污水取自大庆市乙烯兴化村居民区的生活污水排放口，污水处理试验实际投入复合混凝剂的量为100mg/L，污水的CODmg/L＝437mg/L，氨氮为28.5mg/L。
复合混凝剂为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺的混合液，其重量配比为100∶5。
复合混凝剂的制取：在密闭容器中加入4kg聚氯化铝〔Al2(OH)nCl6-n〕m(m≤10，n≤3-5)和3kg 95％硫酸(H2SO4)，聚氯化铝和硫酸的重量比为4∶3，硫酸作为促进剂与聚氯化铝重新聚集生成聚硫氯化铝〔Al2(OH)2nCl10-2NSO4〕m(m≤5，n＝2-6)。在100kg聚硫氯化铝的混合液中加5kg的聚丙烯酰胺，搅拌混合2h，在温度为60℃条件下边转动边加热4h，制得复合混凝剂。
装置中的吸滤池的焦炭滤料为煤焦炭。
生活污水的具体处理方法如下：
a、絮凝，在装有生活污水的混合反应池中连续投入按比例配制好的复合混凝剂，通过搅拌让复合混凝剂在池中与污水中充分接触。污水中的有机物中含有的酚羟基与某些金属离子之间可以发生络合反应，以Al3+为例，Al3+取代酚羟基上和某个氢，生成有机酸铝络合沉降物。此时混凝剂的作用是破坏胶体稳定，进行电中和絮凝架桥，形成繁多且大的絮凝体。污水中的有机物还可以通过离子或分子间作用力和水中胶体发生吸附作用，其中以阳离子型高分子絮凝剂尤佳。通过这种吸附架桥使微粒脱稳产生絮凝物，更主要的是混凝剂水解产生的矾花颗粒细小表面积大，能更有效地吸附水中的有机物。另外，由于污水中的有机物多带负电荷，能与带正电荷的Fe(OH)3或Al(OH)3胶体产生静电荷吸引作用，通过电荷中和，使有机酸胶体发生聚沉。
b、沉降，加入复合混凝剂的污水搅拌30min后进入沉降池，在沉降池沉降50min，其目的是将复合混凝剂与污水中的有机物形成的絮凝物在沉降池充分沉淀。
c、吸附过滤，将沉降池中的上清液以3m/h的滤速连续依次进入五个吸滤池，进行吸附过滤。第一吸滤池内装的沙滤料可先滤除絮状物，第二吸滤池采用的滤料是灰渣，灰渣用0.05M硫酸水溶液浸泡2h，灰渣中玻璃相含量占90％，比表面积为2500m2/g，比活性炭大2-4倍，有较好的吸附性能，其中还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SO3、TiO2等，因此还具有分子筛的吸附作用。第三吸滤池采用的滤料是废铁屑和煤焦炭，装入后测得电位差为1.2V，这样废铁屑和焦炭二者组合成1.2V的原电池，当两种不同的金属直接接触在一起，并浸没在有传导性的胶体溶液中，形成一个小的原电池，通过选用活性金属组成原电池的方法，可以在它的作用空间产生一个电场，使胶体粒子迅速完成了电泳沉积的过程，使废水总污染物通过时，产生凝聚沉淀氧化还原等内部电解作用而去除。第四吸滤池采用废矿渣，经过处理后的废矿渣比表面积增大，同时使其内部机构呈现极性，从而使其不仅具有物理吸附作用，同时还具有化学吸附或离子交换的作用。第五吸滤池中的滤料焦炭用0.08M硫酸水溶液浸泡后，吸附孔增加，也具有较好的吸附过滤作用。生活污水及处理后的污水试验检测分析数据见表1。
表1：生活污水及处理后的污水试验检测分析数据
Figure C20061015112900071
说明：表中混合反应池污水是指混合反应池的入水检测数据；第一吸滤池是指第一吸滤池的出水检测数据；第二吸滤池是指第二吸滤池的出水检测数据；第三吸滤池是指第三吸滤池的出水检测数据；第三吸滤池是指第四吸滤池的出水检测数据；第五吸滤池是指第五吸滤池的出水检测数据。《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBK8918-2002)中的规定的标准为：CODcr50mg/L，总氮15mg/L，氨氮：5(8)mg/L。
由表1可见，第五吸滤器出水COD＝41mg/L，去除率为90.6％；氨氮为1.51mg/L，氨氮的去除率为94.7％，处理结果优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBK8918-2002)中的规定的排放标准。
实施例2：污水取自大庆市乙烯兴化村居民区的生活污水排放口，污水处理试验实际投入复合混凝剂的量为50mg/L，污水COD 354mg/L，氨氮25.9mg/L
复合混凝剂为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺的混合液，其重量配比为100∶1。
复合混凝剂的制取方法：在密闭容器中加入4kg聚氯化铝〔Al2(OH)nCl6-n〕m(m≤10，n≤3-5)和1kg 95％硫酸(H2SO4)，聚氯化铝和硫酸的重量比为4∶1，硫酸作为促进剂与聚氯化铝重新聚集生成聚硫氯化铝〔Al2(OH)2nCl10-2NSO4〕m(m≤5，n＝2-6)。在100kg聚硫氯化铝的混合液中加1kg的聚丙烯酰胺制得复合混凝剂，其它同实施例1。
生活污水的具体处理方法如下：
a、絮凝，在装有生活污水的混合反应池中连续投入按比例配制好的复合混凝剂，使污水中的有机物形成繁多且大的絮凝体，其它同实施例1。
b、沉降，加入复合混凝剂的污水搅拌40min后进入沉降池，在沉降池沉降30min，将形成的絮凝物在沉降池充分沉淀。
c、吸附过滤，将沉降池中的上清液以3,5m/h的滤速连续依次进入五个吸滤池，进行吸附过滤。第一吸滤池采用沙滤料，第二吸滤池采用的滤料是灰渣，灰渣用0.05M硫酸水溶液浸泡4h；第三个吸滤池采用滤料废铁屑和焦炭，焦炭用自来水反复冲洗浸泡20次，并用0.08M硫酸水溶液浸泡4h；第四吸滤池采用废矿渣，废矿渣用0.1M硫酸水溶液浸泡4h后，晒干后2h再浸泡4h；第五吸滤池采用焦炭，焦炭用自来水反复冲洗浸泡10次，并用0.08M硫酸水溶液浸泡2h。处理后的生活污水检测COD为35mg/L，COD的去除率去除为90.11％，氨氮为1.49mg/L，氨氮的去除率为94.2％，
实施例3：污水取自大庆市乙烯兴化村居民区的生活污水排放口，污水处理试验实际投入复合混凝剂的量为80mg/L，污水的COD 412mg/L，氨氮29.0mg/L。
复合混凝剂为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺的混合液，其重量配比为100∶8。
复合混凝剂的制取方法：在密闭容器中加入4kg聚氯化铝〔Al2(OH)nCl6-n〕m(m≤10，n≤3-5)和2kg 95％硫酸(H2SO4)，聚氯化铝和硫酸的重量比为4∶2，硫酸作为促进剂与聚氯化铝重新聚集生成聚硫氯化铝〔Al2(OH)2nCl10-2NSO4〕m(m≤5，n＝2-6)。在100kg聚硫氯化铝的混合液中加8kg的聚丙烯酰胺制得复合混凝剂，其它同实施例1。
生活污水的具体处理方法如下：
a、絮凝，在装有生活污水的混合反应池中连续投入按比例配制好的复合混凝剂，充分搅拌使污水中的有机物形成繁多且大的絮凝体，其它同实施例1。
b、沉降，加入复合混凝剂的污水搅拌40min后进入沉降池，在沉降池沉降60min，将形成的絮凝物在沉降池充分沉淀。
c、吸附过滤，将沉降池中的上清液以4m/h的滤速连续依次进入五个吸滤池，进行吸附过滤。吸滤池尺寸与滤料的同实施例1。处理后的生活污水检测COD为39mg/L，COD的去除率去除为90.5％；氨氮为1.45mg/L，氨氮的去除率为95％。

Claims (3)

1、一种用于处理生活污水的复合混凝剂，其特征在于：该复合混凝剂为聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺构成的混合液，聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺的重量比为100∶(1-8)。
2、根据权利要求1所述的用于处理生活污水的复合混凝剂，其特征在于：所述的聚硫氯化铝是以95％硫酸作促进剂，在密闭容器中与聚氯化铝重新聚集生成，聚氯化铝和硫酸的重量比为4∶(1-3)。
3、一种使用权利要求1所述的复合混凝剂进行生活污水处理方法，其特征在于：该方法为a、絮凝，使用聚硫氯化铝与聚丙烯酰胺构成的复合混凝剂在混合反应池对污水中的有机物进行络合、吸附、中和作用，形成絮凝体；b、沉降，加入复合混凝剂的污水搅拌30-40min后进入沉降池，在沉降池沉降30-60min；c、吸附过滤，将沉降池中的上清液采用五个吸滤池连续吸附过滤，COD去除率达到85％以上，氨氮的去除率达到94％以上。
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