CN108059297A - 一种碳纳米管复合材料污水处理药剂及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂及处理方法，涉及废水处理技术领域，包括以下重量百分含量的成分组成：聚酯纤维粉末15‑20份、二氧化钛长纤5‑10份、碳纳米管6‑12份、活性炭纤维15‑25份、改性聚偏氟乙烯复合液20‑30份等。本发明本发明以活性炭为主料，添加纳米二氧化钛、纤维素等为辅料，组分配制合理；添加改姓后的活性炭复合材料具有巨大的比表面积及发达的空隙结构，因此具有较强的吸附能力，较好的触变性、热稳定性、可塑性、粘结性和干压强度高等特点，提高了活性炭净化效果；多级除污处理，效果明显、实现了水资源的循环利用。

Description

一种碳纳米管复合材料污水处理药剂及处理方法
发明领域
本发明属于废水处理技术领域，具体地说涉及一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂及生活污水处理方法。
背景技术
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。城市每人每日排出的生活污水量为150—400L，其量与生活水平有密切关系。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,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。
中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。
现有的自然能源主要包括水能、风能、太阳能、潮汐能、生物质能等等，其中水资源占据了地球的大部分面积，是我们赖以生存的能源之一，随着生活水平的不断提高，生活污水越来越多，然而对废水的处理能力却跟不上用水规模的迅速扩张，不能有效地实现科学循环利用水资源。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂及处理方法，通过此方法，并添加药剂对生活污水进行多级除污处理，效果明显、实现了水资源的循环利用。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂，包括以下重量百分含量的成分组成：聚酯纤维粉末15-20份、二氧化钛长纤5-10份、碳纳米管6-12份、活性炭纤维15-25份、改性聚偏氟乙烯复合液20-30份、无机盐类净水剂60-80份、二氯异氰尿酸钠10-20份、聚丙烯酰胺10-25份、己二胺四甲叉膦酸5-15份、分散剂4-12份、碳酸氢钠1-4.5份、己二酸0.5-1.5份、沸石3-7份、硅藻土8-12份。
所述改性聚偏氟乙烯复合液的制备方法为：取DMAc溶剂、聚偏氟乙烯、乙醇按体积比1：1：1混合并加入总重量7倍的水后，在100℃加热搅拌溶解至均匀的混合液，再在混合液加入纳米二氧化钛搅拌均匀，二者比例为1ml:0.2g，冷却后得改性聚偏氟乙烯复合液备用。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述无机盐类净水剂为聚合铝盐、铝盐、锌盐、铁盐、钙盐、聚合铁盐、镁盐、硼盐、和硅系盐中的一种或多种以任意比例的混合物。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述聚丙烯酰胺分子量为10000以上。
一种生活污水净化处理方法，包括以下步骤：
(1)将生活污水送入集水池，再由泵提升至预曝气调节池，主要起对水量和水质的调节作用；将预曝气调节池中的污水投入氢氧化钙，并进行过滤，氢氧化钙可以中和废水中的游离酸和酸性盐，并且提供氢氧根离子直接与金属离子反应生成不溶的氢氧化物沉淀，同时调节pH值至碱性，获得有利于金属氢氧化物沉淀的条件，为初次过滤做好准备，生活污水再经管网进入栅格井，然后自流入沉砂池、初沉池，使用物理方法过滤废水中不溶解的悬浮固体和漂浮杂质；
(2)将过滤后的生活污水通过水泵提升入生物反应处理池，采用生物方法深度去除废水中的有机污染物；
(3)通入混凝沉淀池，将所述生活污水处理药剂按上述比例均匀撒在废水中，以80-140r/min搅拌60-120s，使其充分接触反应，去除、分离废水中呈溶解、胶体状态的污染物；
(4)分离后废水进入二沉池，静置30-40min，二沉池的上清液经过滤、消毒后达标排放，二沉池的剩余污泥经过滤、浓缩、脱水后排入化粪池作其它处理。
所述生活污水净化处理方法步骤(4)中还包括：废液通过汽液输入管进入蒸汽机，将蒸汽和浓缩液吹向集气罩，蒸汽和浓缩液汽液初步分离完成后，汽液通过网格板在吸泵的作用下进入分离室，电机旋转气流产生的离心力，使液体沿分离室内壁流下，蒸汽通过通孔和主排汽管输出。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述生活污水净化处理方法依赖于生活污水净化处理系统，所述生活污水净化处理系统包括污水汇集管网、格栅井、沉砂池、初沉池、生物反应处理池、混凝沉淀池、二沉池、过滤池、接触消毒池、储水池、排水系统，其中各部分之间通过管路按顺序依次连接。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述格栅包括中格栅和细格栅，所述中格栅和水面的角度为75度。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述生物反应处理池包括厌氧池、接触氧化池。
优选地，在本发明的较佳实施例中，所述生活污水处理药剂按上述比例的投加量为20-30mg/l。
相对于现有技术，本发明的有益效果：本发明以活性炭为主料，添加纳米二氧化钛、纤维素等为辅料，组分配制合理；添加改姓后的活性炭复合材料具有巨大的比表面积及发达的空隙结构，因此具有较强的吸附能力，较好的触变性、热稳定性、可塑性、粘结性和干压强度高等特点，提高了活性炭净化效果。
提供了一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂及处理方法，通过此方法，并添加药剂对生活污水进行多级除污处理，效果明显、实现了水资源的循环利用。
本发明提供的生活污水处理药剂通过吸附作用、电中和作用以及架桥吸附作用，使粒子凝聚成大的絮凝物，加速悬浮液中粒子的沉降。该药剂中无机组分和有机组分以共价键结合，具有良好的稳定性，不仅能去除水中胶体颗粒物(如水源水和污水中的浊度、有机物、细菌、病毒等)、磷、氟、砷等，还可以高效去除传统絮凝剂难以去除的分子量小于500的溶解性污染物(如双氯芬酸、尼氟灭酸、PFOA等)，从而大大提高了絮凝能力，具有快速、高效的絮凝效果。通过倒刺刺破气泡，可以让分离室流出的汽液进行最后一次汽液分离，提高了装置的工作效率。
通过分析生活污水中的主要成分，针对性地采用方法来净化废水，采用物理方法、生物方法和化学方法结合作为生活废水的处理方法，分工明确、多级除污、效果明显，实现废水再利用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
本发明的实施例1提供了一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂，包括以下重量百分含量的成分组成：聚酯纤维粉末15份、二氧化钛长纤5份、碳纳米管6份、活性炭纤维15份、改性聚偏氟乙烯复合液20份、无机盐类净水剂60份、二氯异氰尿酸钠10份、聚丙烯酰胺10份、己二胺四甲叉膦酸5份、分散剂4份、碳酸氢钠1份、己二酸0.5份、沸石3份、硅藻土8份。所述改性聚偏氟乙烯复合液的制备方法为：取DMAc溶剂、聚偏氟乙烯、乙醇按体积比1：1：1混合并加入总重量7倍的水后，在100℃加热搅拌溶解至均匀的混合液，再在混合液加入纳米二氧化钛搅拌均匀，二者比例为1ml:0.2g，冷却后得改性聚偏氟乙烯复合液备用。所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺。
无机盐类净水剂为聚合铝盐、铝盐和钙盐以任意比例的混合物。
聚丙烯酰胺分子量为10000以上。
一种生活污水净化处理方法，包括以下步骤：
(1)将生活污水送入集水池，再由泵提升至预曝气调节池，主要起对水量和水质的调节作用；将预曝气调节池中的污水投入氢氧化钙，并进行过滤，氢氧化钙可以中和废水中的游离酸和酸性盐，并且提供氢氧根离子直接与金属离子反应生成不溶的氢氧化物沉淀，同时调节pH值至碱性，获得有利于金属氢氧化物沉淀的条件，为初次过滤做好准备，生活污水再经管网进入栅格井，然后自流入沉砂池、初沉池，使用物理方法过滤废水中不溶解的悬浮固体和漂浮杂质；
(2)将过滤后的生活污水通过水泵提升入生物反应处理池，采用生物方法深度去除废水中的有机污染物；
(3)通入混凝沉淀池，将生活污水处理药剂均匀撒在废水中，以80r/min搅拌60s，使其充分接触反应，去除、分离废水中呈溶解、胶体状态的污染物；
(4)分离后废水进入二沉池，静置30min，二沉池的上清液经过滤、消毒后达标排放，二沉池的剩余污泥经过滤、浓缩、脱水后排入化粪池作其它处理。
所述生活污水净化处理方法步骤(4)中还包括：废液通过汽液输入管进入蒸汽机，将蒸汽和浓缩液吹向集气罩，蒸汽和浓缩液汽液初步分离完成后，汽液通过网格板在吸泵的作用下进入分离室，电机旋转气流产生的离心力，使液体沿分离室内壁流下，蒸汽通过通孔和主排汽管输出。
生活污水净化处理方法依赖于生活污水净化处理系统，生活污水净化处理系统包括污水汇集管网、格栅井、沉砂池、初沉池、生物反应处理池、混凝沉淀池、二沉池、过滤池、接触消毒池、储水池、排水系统，其中各部分之间通过管路按顺序依次连接。
格栅包括中格栅和细格栅，中格栅和水面的角度为75度。
生物反应处理池包括厌氧池、接触氧化池。
生活污水处理药剂的投加量为20mg/l。
实施例2：
本发明的实施例2提供了一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂，包括以下重量百分含量的成分组成：聚酯纤维粉末17份、二氧化钛长纤7份、碳纳米管8份、活性炭纤维20份、改性聚偏氟乙烯复合液25份、无机盐类净水剂80份、二氯异氰尿酸钠20份、聚丙烯酰胺25份、己二胺四甲叉膦酸15份、分散剂12份、碳酸氢钠4.5份、己二酸1.5份、沸石7份、硅藻土12份。所述改性聚偏氟乙烯复合液的制备方法为：取DMAc溶剂、聚偏氟乙烯、乙醇按体积比1：1：1混合并加入总重量7倍的水后，在100℃加热搅拌溶解至均匀的混合液，再在混合液加入纳米二氧化钛搅拌均匀，二者比例为1ml:0.2g，冷却后得改性聚偏氟乙烯复合液备用。所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺。
无机盐类净水剂为钙盐、聚合铁盐、铁盐、以任意比例的混合物。
聚丙烯酰胺分子量为10000以上。
一种生活污水净化处理方法，包括以下步骤：
(1)将生活污水送入集水池，再由泵提升至预曝气调节池，主要起对水量和水质的调节作用；将预曝气调节池中的污水投入氢氧化钙，并进行过滤，氢氧化钙可以中和废水中的游离酸和酸性盐，并且提供氢氧根离子直接与金属离子反应生成不溶的氢氧化物沉淀，同时调节pH值至碱性，获得有利于金属氢氧化物沉淀的条件，为初次过滤做好准备，生活污水再经管网进入栅格井，然后自流入沉砂池、初沉池，使用物理方法过滤废水中不溶解的悬浮固体和漂浮杂质；
(2)将过滤后的生活污水通过水泵提升入生物反应处理池，采用生物方法深度去除废水中的有机污染物；
(3)通入混凝沉淀池，将生活污水处理药剂均匀撒在废水中，以140r/min搅拌120s，使其充分接触反应，去除、分离废水中呈溶解、胶体状态的污染物；
(4)分离后废水进入二沉池，静置40min，二沉池的上清液经过滤、消毒后达标排放，二沉池的剩余污泥经过滤、浓缩、脱水后排入化粪池作其它处理。
所述生活污水净化处理方法步骤(4)中还包括：废液通过汽液输入管进入蒸汽机，将蒸汽和浓缩液吹向集气罩，蒸汽和浓缩液汽液初步分离完成后，汽液通过网格板在吸泵的作用下进入分离室，电机旋转气流产生的离心力，使液体沿分离室内壁流下，蒸汽通过通孔和主排汽管输出。
生活污水净化处理方法依赖于生活污水净化处理系统，生活污水净化处理系统包括污水汇集管网、格栅井、沉砂池、初沉池、生物反应处理池、混凝沉淀池、二沉池、过滤池、接触消毒池、储水池、排水系统，其中各部分之间通过管路按顺序依次连接。
格栅包括中格栅和细格栅，中格栅和水面的角度为75度。
生物反应处理池包括厌氧池、接触氧化池。
生活污水处理药剂的投加量为30mg/l。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂，包括以下重量百分含量的成分组成：聚酯纤维粉末20份、二氧化钛长纤10份、碳纳米管12份、活性炭纤维25份、改性聚偏氟乙烯复合液30份、无机盐类净水剂70份、二氯异氰尿酸钠15份、聚丙烯酰胺17份、己二胺四甲叉膦酸10份、分散剂8份、碳酸氢钠2.7份、己二酸1份、沸石5份、硅藻土10份。所述改性聚偏氟乙烯复合液的制备方法为：取DMAc溶剂、聚偏氟乙烯、乙醇按体积比1：1：1混合并加入总重量7倍的水后，在100℃加热搅拌溶解至均匀的混合液，再在混合液加入纳米二氧化钛搅拌均匀，二者比例为1ml:0.2g，冷却后得改性聚偏氟乙烯复合液备用。所述分散剂为乙烯基双硬脂酰胺。
无机盐类净水剂为聚合铝盐、铝盐、钙盐以任意比例的混合物。
聚丙烯酰胺分子量为10000以上。
一种生活污水净化处理方法，包括以下步骤：
(1)将生活污水送入集水池，再由泵提升至预曝气调节池，主要起对水量和水质的调节作用；将预曝气调节池中的污水投入氢氧化钙，并进行过滤，氢氧化钙可以中和废水中的游离酸和酸性盐，并且提供氢氧根离子直接与金属离子反应生成不溶的氢氧化物沉淀，同时调节pH值至碱性，获得有利于金属氢氧化物沉淀的条件，为初次过滤做好准备，生活污水再经管网进入栅格井，然后自流入沉砂池、初沉池，使用物理方法过滤废水中不溶解的悬浮固体和漂浮杂质；
(2)将过滤后的生活污水通过水泵提升入生物反应处理池，采用生物方法深度去除废水中的有机污染物；
(3)通入混凝沉淀池，将生活污水处理药剂均匀撒在废水中，以110r/min搅拌90s，使其充分接触反应，去除、分离废水中呈溶解、胶体状态的污染物；
(4)分离后废水进入二沉池，静置35min，二沉池的上清液经过滤、消毒后达标排放，二沉池的剩余污泥经过滤、浓缩、脱水后排入化粪池作其它处理。
所述生活污水净化处理方法步骤(4)中还包括：废液通过汽液输入管进入蒸汽机，将蒸汽和浓缩液吹向集气罩，蒸汽和浓缩液汽液初步分离完成后，汽液通过网格板在吸泵的作用下进入分离室，电机旋转气流产生的离心力，使液体沿分离室内壁流下，蒸汽通过通孔和主排汽管输出。
生活污水净化处理方法依赖于生活污水净化处理系统，生活污水净化处理系统包括污水汇集管网、格栅井、沉砂池、初沉池、生物反应处理池、混凝沉淀池、二沉池、过滤池、接触消毒池、储水池、排水系统，其中各部分之间通过管路按顺序依次连接。
格栅包括中格栅和细格栅，中格栅和水面的角度为75度。
生物反应处理池包括厌氧池、接触氧化池。
生活污水处理药剂的投加量为25mg/l。
用本发明提供的生活污水净化处理方法，添加实施例1-3制得的生活污水处理药剂，得到处理前后生活污水的部分指标如表1所示：
表1：处理前后生活污水的部分指标
上述生活污水经本发明制得的药剂处理后，经检测最后的出水水质，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)污染物最高允许排放浓度其中一级标准限值。

Claims (5)

1.一种碳纳米管复合材料生活污水处理药剂，其特征在于，包括以下重量百分含量的成分组成：聚酯纤维粉末15-20份、二氧化钛长纤5-10份、碳纳米管6-12份、活性炭纤维15-25份、改性聚偏氟乙烯复合液20-30份、无机盐类净水剂60-80份、二氯异氰尿酸钠10-20份、聚丙烯酰胺10-25份、己二胺四甲叉膦酸5-15份、分散剂4-12份、碳酸氢钠1-4.5份、己二酸0.5-1.5份、沸石3-7份、硅藻土8-12份；
所述改性聚偏氟乙烯复合液的制备方法为：取DMAc溶剂、聚偏氟乙烯、乙醇按体积比1：1：1混合并加入总重量7倍的水后，在100℃加热搅拌溶解至均匀的混合液，再在混合液加入纳米二氧化钛搅拌均匀，二者比例为1ml:0.2g，冷却后得改性聚偏氟乙烯复合液备用。
2.根据权利要求1所述的生活污水处理药剂，其特征在于：所述无机盐类净水剂为聚合铝盐、铝盐、锌盐、铁盐、钙盐、聚合铁盐、镁盐、硼盐、和硅系盐中的一种或多种以任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的生活污水处理药剂，其特征在于：所述聚丙烯酰胺分子量为10000以上。
4.一种生活污水净化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将生活污水送入集水池，再由泵提升至预曝气调节池，主要起对水量和水质的调节作用；将预曝气调节池中的污水投入氢氧化钙，并进行过滤，氢氧化钙可以中和废水中的游离酸和酸性盐，并且提供氢氧根离子直接与金属离子反应生成不溶的氢氧化物沉淀，同时调节pH值至碱性，获得有利于金属氢氧化物沉淀的条件，为初次过滤做好准备，生活污水再经管网进入栅格井，然后自流入沉砂池、初沉池，使用物理方法过滤废水中不溶解的悬浮固体和漂浮杂质；
(2)将过滤后的生活污水通过水泵提升入生物反应处理池，采用生物方法深度去除废水中的有机污染物；
(3)通入混凝沉淀池，将所述生活污水处理药剂按上述比例均匀撒在废水中，以80-140r/min搅拌60-120s，使其充分接触反应，去除、分离废水中呈溶解、胶体状态的污染物；
(4)分离后废水进入二沉池，静置30-40min，二沉池的上清液经过滤、消毒后达标排放，二沉池的剩余污泥经过滤、浓缩、脱水后排入化粪池作其它处理。
5.根据权利要求4所述的生活污水净化处理方法，其特征在于：所述生活污水净化处理方法步骤(4)中还包括：废液通过汽液输入管进入蒸汽机，将蒸汽和浓缩液吹向集气罩，蒸汽和浓缩液汽液初步分离完成后，汽液通过网格板在吸泵的作用下进入分离室，电机旋转气流产生的离心力，使液体沿分离室内壁流下，蒸汽通过通孔和主排汽管输出。
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