CN103058312A - 生活污水的处理方法 - Google Patents

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韩剑宏
孙俊民
刘派
张战军
马莉
杨冬梅
张婷婷
黄永海
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Inner Mongolia University of Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种生活污水的处理方法，属于环境保护领域。本发明向来自生化处理工序的生活污水中加入硅酸钙，加入量为0.1-1.0g/100mL生活污水，并调节pH为2-12，使硅酸钙在水中分散均匀，并维持15-90分钟；过滤收集处理后的水。本发明使用的硅酸钙来自高铝粉煤灰提取氧化铝技术的副产物，具有比表面积较大，内部微孔发育，价格低廉等特点，不仅对COD有比较高的脱出率，而且克服了现有技术中深度处理技术成本高的缺点，也实现了资源综合利用，并且利于环保。

Description

生活污水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种生活污水处理方法，属于环境保护领域。
背景技术
生活污水是人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤污水。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高。相比较于工业废水，生活污水的水质一般比较稳定，浓度较低。
随着城市化速度的加快和生活水平的提高，城市生活污水的排放量也逐年增加。城市生活污水污染物含量主要是有机物，如淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类、矿物油等，其中CODcr、BODs、TKN(凯氏氮)、TN、TP也较高。生活污水经一级物理处理、二级生化处理后CODcr、BODs、TKN、NH3-N等大幅度降低，但TN、TP仍较高，排入水体后易造成水体的富营养化，使藻类大量生长繁殖，造成赤潮和水华。藻类生物原生质的组成是C106H263O110N16P，可知水中含少量的氮、磷就能促使藻类大量生长，而当藻类代谢大量死亡时，就使水域水体腐败发臭水质恶化。
目前，对于生活污水的处理，一般采用生物处理法，即经沉淀后，采用缺氧-好氧(A/O)、厌氧-缺氧-好氧(A/A/O)或其他工艺进行生化二级处理，但随着水质情况的不断变化，有很多污水厂的处理能力无法达到国家现行的污染物排放标准，还需要通过物化方法(三级处理)进一步深度处理。在有效去除污水中多种污染物的同时，确保处理后出水水质好且比较稳定，使生化处理后的生活污水达到排放标准或污水回用标准。
为了提升出水品质，生活污水经生化处理后进一步实施深度处理，即三级处理，目前常用使用的方法主要是化学混凝沉淀、过滤或吸附方法，其中，化学絮凝和吸附处理是该阶段较常用手段，较多采用活性炭作吸附剂，虽然具有吸附能力强、去除效率高等优点，但活性炭的价格较贵，再生处理要求较高，应用受到一定的限制。
随着污染物排放标准的日趋严格，以及水资源回收利用的日益迫切，寻求既能提供较强吸附性能且价格低廉的吸附材料，对于吸附法在生活污水处理中的广泛应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生活污水的处理方法，尤其针对经生化处理后的出水，通过使用硅酸钙作为吸附材料，不仅对COD有比较高的脱出率，而且克服了现有技术中深度处理技术成本高的缺点，实现了资源综合利用，并且利于环保。
为了达到上述目的，本发明提供了一种生活污水的处理方法，包括：向来自生化处理工序的生活污水中加入硅酸钙，加入量为0.1-1.0g/100mL污水，并调节pH为2-12，使硅酸钙在水中分散均匀，并维持15-90分钟；过滤收集处理后的水。
本发明针对现有生活污水深度处理技术，活性炭吸附技术成本高，不易二次利用等缺点，并且基于环保和废物利用，采用硅酸钙作为吸附材料，利用其比表面积较大，内部微孔发育，价格低廉等特点，在实现生活污水深度处理的同时，也进一步拓展了硅酸钙的应用领域，尤其可以利用氧化铝生产中产生的硅酸钙副产物(实际上是废弃物)，更实现了资源的综合利用。因此，本发明的实施对生活污水的深度处理具有重要的意义。
硅酸钙具有一定的酸碱缓冲性能，污水的pH在弱酸到酸碱性范围内基本上都可适用，所以，处理过程中只需根据水的具体性质用适量酸或碱调整pH到这个范围内，即可满足吸附过程的完成。在具体方案的探索中发现，吸附效果与操作成本等综合因素考虑下，调节物料的pH为4-8更为优选，或调节物料的pH为6-8。
具体操作中，调节pH可以在硅酸钙加入前或加入后。
本发明的方案包括将硅酸钙吸附剂投入生化处理出水中，在室温或处理环境的自然温度下，维持有效振荡或搅拌，使硅酸钙在污水中被充分分散，利于提高吸附效果。具体操作中，可以使硅酸钙在水中分散均匀，并维持15-90分钟。更长的吸附处理时间理论上利于吸附效果的提升，但是从生产成本和实际操作的角度，90分钟以上，吸附效果的提高已经不再显著。对于常规生化处理后的污水，使硅酸钙在水中分散均匀，并维持45-60分钟，已经能够满足吸附要求。
本发明中，使用粒度细小的硅酸钙，使硅酸钙的比表面积和分散性能增强，可以较均匀地分布在污水中，利于在污水中发挥吸附功效。所以，在使用前，对硅酸钙进行适当的研磨加工是有利的。并且，使硅酸钙先被干燥到较低的含水量，利于掌握和准确控制吸附剂的投加量，但不是必须。具体操作中，使用硅酸钙为粒度小于80目的粉末状，经烘干处理后再投入污水中。
本发明使用的硅酸钙吸附剂，可以是商购的化工原料，尤其可以使用在高铝粉煤灰提取氧化铝的生产中形成的副产物，其主要成分就是硅酸钙，以前是作为废弃物处置，但该副产物本身具有比表面积较大、内部微孔发育的特性，提供用于生活污水处理工序，只需进行必要的精制以及简单的研磨、烘干处理，即可用于对生化处理后的生活污水进行吸附处理。相比于化学混凝剂和活性钙吸附剂，这种硅酸钙吸附剂价格低廉，来源广泛，研究和利用其吸附性能对于污水的深度处理和粉煤灰资源的综合利用都具有重要的意义。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
硅酸钙的化学结构决定了其具有一定的缓冲性能，适应污水的pH范围广，对于经生化处理后的生活污水中COD吸附去除率可达到50%以上，提供了一种深度处理生活污水的新工艺；
选用的硅酸钙作为吸附材料，只需要简单的研磨和必要的烘干即可，不需要复杂的预处理，改性等，处理成本低；
所使用的硅酸钙可以选用粉煤灰提取高铝粉后产生的工业废弃物，硅酸钙作为其中的主要成分，具有高比表面积，价格低廉等优点，不仅对COD具有较好的去除效果，且可实现“以废治废”。
附图说明
图1为投加量对硅酸钙吸附COD的影响曲线图；
图2为振荡时间对硅酸钙吸附COD的影响曲线图；
图3为pH对硅酸钙吸附COD的影响曲线图；
图4吸附性能对比试验图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明的实施方案和所产生的有益效果，但不能理解为对本发明实施范围的任何限定。
实施例1
利用硅酸钙吸附剂深度处理生活污水的方法，按照如下步骤处理：
(1)将硅酸钙研磨至通过80目筛，收集硅酸钙粉末；
(2)将硅酸钙粉末在120℃下烘干2小时，烘干温度和时间以能达到硅酸钙含水量低于5%为控制条件；
(3)将烘干后的硅酸钙粉末按0.1-1.0g/100mL的投加量加入到经生化处理的生活污水的出水中，调节污水pH值为2-12(可以根据水的性质用H2SO4或NaOH调节)，在环境温度下使硅酸钙充分混合反应，实现对污水中污染物的吸附。
试验例
为了确定利用硅酸钙深度处理生活污水的最佳条件，首先通过静态试验，研究了不同投加量、不同pH、不同振荡时间下，硅酸钙对生活污水生化出水吸附性能。
1、硅酸钙的预处理和试验用水的来源
将硅酸钙研磨至80目以下(能通过80目分样筛)，并烘干至含水量在5%以下备用。
试验用水：取包头市某城市污水处理厂二沉池出水(生化处理池出水)作为试验用水。2、硅酸钙投加量对吸附COD的影响
取6个锥形瓶，每个锥形瓶中加入100mL污水，依次在锥形瓶中加入硅酸钙0.10g、0.20g、0.40g、0.60g、0.80g、1.00g，然后振荡1h，静置后过滤测定相应的指标，所得结果如图1所示。
结果表明：COD的去除率随着硅酸钙的投加量的增加而呈先增加后减少的趋势，综合考虑试验效果变化幅度与药剂投加的费用，确定投加量为0.2g/100mL时，为硅酸钙吸附生活污水生化出水中COD的优选投加量。
3、振荡时间对硅酸钙吸附COD的影响
分别向每个盛有100mL污水的锥形瓶中加入0.2g硅酸钙，然后按编号依次振荡15min、30min、45min、60min、75min、90min，静置后过滤测定相应的指标，所得结果如图2所示。
结果表明：随着振荡时间的增加硅酸钙对生活污水中COD的去除率呈先增加后减小的趋势，当振荡时间为60min时，COD去除率达到最大，其值为59.42%。一般认为，吸附速度主要由膜扩散速度或孔隙扩散速度来控制，吸附质与吸附剂要有足够的接触时间，才能达到吸附平衡，即同等加入量以及同样pH条件下，在振荡时间为60min时，硅酸钙对有机物的吸附可以认为基本达到了平衡。
4、pH对硅酸钙吸附COD的影响
分别将污水调至pH值为2.0、4.0、6.0、8.0、10.0、12.0，然后向每个盛有100mL污水的锥形瓶中投入0.2g的硅酸钙，振荡1h，静置后过滤测定相应的指标，所得结果如图3所示。
结果表明：硅酸钙对生活污水生化出水中COD的去除率随着pH的升高而呈先增加后减小的趋势。当pH为6时，硅酸钙对COD的吸附量达到最大，COD去除率为54.97%，其原因是在酸性条件下，硅酸钙析出的Ca2+具有一定的絮凝沉淀作用，从而增强了其对有机物的去除。从对COD的去除效果和投加酸碱的成本综合考虑，选择pH=6为硅酸钙吸附生活污水生化出水中有机物的优选pH条件。
5、吸附性能对比试验
取3个锥形瓶分别盛100ml污水，然后分别称取0.6g的活性炭，粉煤灰，硅酸钙加入锥形瓶中，在室温条件下，振荡45min后静置，将其过滤后进行COD测定，并计算去除率，所得结果如图4所示(从左到右依次为硅酸钙、粉煤灰及活性炭)。
从图4可以看出，对于污水COD的去除率，活性炭的去除率最高，其值为44.29%，硅酸钙次之，值为33.71%，粉煤灰较差，仅为25.71。活性炭虽具有较好的吸附性能，但其价格昂贵且再生困难，难以广泛使用；而硅酸钙对COD去除效果虽较活性炭差，但优于粉煤灰，而且成本低廉，因此，综合考虑环境效益和社会经济效益，认为硅酸钙具有作为吸附剂使用的可行性。

Claims (7)

1.生活污水的处理方法，其特征在于，包括：向来自生化处理工序的生活污水中加入硅酸钙，加入量为0.1-1.0g/100mL生活污水，并调节pH为2-12，使硅酸钙在水中分散均匀，并维持15-90分钟；过滤收集处理后的水。
2.根据权利要求1所述的生活污水的处理方法，其特征在于，所述硅酸钙的加入量为0.2-0.6 g/100mL污水。
3.根据权利要求1所述的生活污水的处理方法，其特征在于，调节pH为4-8。
4.根据权利要求1所述的生活污水的处理方法，其特征在于，硅酸钙在水中分散均匀，维持30-75分钟。
5.根据权利要求1所述的生活污水的处理方法，其特征在于，所述硅酸钙为粒度小于80目的粉末。
6.根据权利要求3所述的生活污水的处理方法，其特征在于，调节物料的pH为6-8。
7.根据权利要求1或6所述的生活污水的处理方法，其特征在于，硅酸钙在水中分散均匀，维持45-60分钟。
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