CN109574270A - 一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法 - Google Patents

一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法。该方法包括以下步骤：雨水收集，格栅过滤进入设置有煤渣滤床的缓冲沉淀池，进行沉降分离，分离出的雨水通过设置有活性炭吸附滤床的初吸附池，然后在净化池中通过含有钢渣的净化滤床，最后进入储备池中。经过本发明方法处理的雨水澄清度高，无臭味，无致病菌，特别是无大肠杆菌，各项指标符合相关标准，可用于绿化、景观、工业冷却等，实现雨水资源化。

Description

一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法
技术领域
本发明涉及一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法，属于资源综合利用领域。
背景技术
目前全国已有近400个城市提出海绵城市建设专项规划。为了缓解城市内涝，2015年以来，中国先后两批把30个城市列为海绵城市试点。根据国务院要求，未来三年内，各城市应有20％的面积达到海绵城市建设要求，到2030年达到80％的面积。重点是要解决城市建设中的水环境、水生态和内涝问题。
海绵城市建设的一个重要目标，是将更多的雨水留住，实现雨水资源化利用。有降雨时，能吸收、存蓄、渗透、净化雨水，补充地下水、调节水循环；干旱缺水时，有条件将蓄存的水释放出来并加以利用。然而，城市中非渗透性道路面积的快速增加，使得雨水渗入地下的部分减少，致使雨水径流逐渐增大。雨水形成径流时，对地表及管道沉积物的冲刷，会携带大量的污染物包括大量的悬浮物、胶体物质以及一定的重金属进入受纳水体，使径流污染负荷成倍增加，必需经过处理才能使用。因此，如何有效实现雨水处理是目前海绵城市建设的重要课题。
中国专利CN201711196690.2公开了一种采用混凝沉淀-吸附处理含氟初期雨水的方法，加入石灰乳调节pH至碱性，加入氯化钙、氧化铝粉末混合后加入铝盐混凝剂与助凝剂，反应沉淀后经多介质过滤器及二级活性氧化铝过滤器过滤后可回用或排放，该方法主要用于处理雨水中的氟化物。
中国专利CN201610592883.9公开了一种利用钢渣处理雨水的工艺,包括步骤：(1)收集雨水经格栅过滤，通入缓冲沉淀池中进行沉降分离；(2)经热泼法钢渣制成的滤料床中和、置换、絮凝；(3)通入混凝池再次进行沉降分离；(4)经热焖法钢渣制成的滤料床过滤。在实践中发现该工艺虽然能够一定程度上对雨水起到除菌、除臭净化雨水的作用，但对于污染较严重的雨水处理效果并不理想，特别是对于大肠杆菌指标的控制还有待提高。
发明内容
针对现有雨水处理面临的问题，本发明提供了一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法，采用该方法能够使雨水得到充分净化，实现雨水的资源化处理。
本发明采用活性炭和钢渣作为处理雨水的主要物质，同时还引入了煤渣和活性碳纤维。先将雨水经过煤渣滤床进行缓冲沉淀分离，再利用活性炭的吸附作用对雨水初步吸附净化，最后通过含有钢渣和活性碳纤维的净化滤床。采用本发明方法处理的雨水澄清度高、无色无味，并且能有效除去病菌(如大肠杆菌)，特别是对于大肠杆菌重度污染的雨水处理效果优异。经本发明方法处理的雨水可用于绿化、景观、工业冷却等。
为解决上述技术问题，本申请提供如下的雨水处理方法：
一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法，包括如下步骤：
1)雨水收集；
2)将收集的雨水经格栅过滤进入缓冲沉淀池进行沉降分离，缓冲沉淀池设置有煤渣滤床；
3)将步骤2)处理的雨水排入初吸附池，初吸附池设置有活性炭吸附滤床；
4)将步骤3)处理的雨水排入净化池中，净化池设置含有钢渣的净化滤床；
5)将步骤4)处理的雨水排入储备池中，备用。
优先地，步骤4)所述净化滤床还含有活性碳纤维。
在一个优选的实施方式中，步骤4)所述净化滤床是由钢渣层铺设在活性炭纤维布上或将钢渣层置于两层活性炭纤维布中间形成的。
在一个最优选的实施方式中，净化滤床是将钢渣层置于两层活性炭纤维布中间形成的三明治层状结构。
在一个实施方案中，所述钢渣选自热泼法钢渣、热焖法钢渣中的一种或两种。
优选地，所述钢渣选自热泼法钢渣。
在发明的一个实施方式中：所述钢渣选自热泼法钢渣，且钢渣粒径为0.4-1.5mm，级配为1.4-2.0，净化滤床高度为150-800mm。
优先地，钢渣粒径为0.6-1.2mm。
优选地，级配为1.5-1.8。
优选地，净化滤床高度为200-600mm。
在发明的一个实施方式中，活性炭纤维布的比表面积为1000-3000m2/g，优选2000-3000m2/g。
钢渣是炼钢工业的废渣，对周围环境易造成污染。按照钢渣的处理方式，钢渣可分为热泼法钢渣和热焖法钢渣。钢渣的主要化学成分为CaO、SiO2、FeO、Fe2O3、MgO等。钢渣中的游离态氧化钙、氧化铁、氧化镁等对雨水进行中和，同时会形成Fe(OH)3，作为絮凝剂发挥絮凝作用，使雨水中的部分物有害物质得到分离。
煤渣的主要化学成分包括CaO、SiO2、Al2O3、MgO等，具有较强的物理吸附能力，雨水中的微小溶质可被吸附。
活性炭作为一种环境友好型吸附剂，具有较强的吸附性能，利用多孔性使水中一种或多种物质被吸附在活性炭表面而去除有机物质，合成洗涤剂、微生物、病毒和一定量的重金属，并能够脱色、除臭。
活性炭纤维孔径小且分布窄，具有高比表面积,细小微孔多，吸附速度快，吸附量大，对大肠杆菌的吸附，所吸附的细菌数量随比表面积的增大而增大。细菌吸附量还与活性炭纤维表面银颗粒的大小有关。对水中的生物吸附，活性炭纤维也非常有效。
本发明的有益效果：
(1)对钢渣和煤渣实现了废物利用，以废治废，减少环境污染；
(2)实现雨水的资源化，经处理的雨水pH基本呈中性、澄清度高、无色无味，并且能有效除去致病菌(如大肠杆菌)，符合《城市污水再生利用·城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)相关标准以及《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》(GB50400-2016)相关标准，经处理的雨水可用于多种用途如绿化、景观、工业冷却等。
(3)对于大肠杆菌重度污染的雨水处理效果优异。
(4)本发明方法操作简便，容易进行实践应用，成本低，效益好。
附图说明
图1：本发明雨水处理方法流程示意图
具体实施方式
通过下面的实施方式进一步解释本发明的方案，但不用于限制本申请的保护范围。
实施例1
收集住宅区1屋面和道路的雨水(大肠菌群>500个/L)，采用格栅进行拦截，去除各类大颗粒杂物后，将雨水通入到缓冲沉淀池中，进行沉降分离，这一过程是雨水经过缓冲沉淀池上部的煤渣滤床再进入缓冲沉淀池，沉降一段时间后，雨水从缓冲沉淀池中上部排出，通过初吸附池上部的活性炭吸附滤床后进入初吸附池，然后，将雨水排入净化池中，通过净化池中的净化滤床(一层钢渣，一层活性炭纤维布)，钢渣在活性炭纤维布上面，其中，钢渣为热泼法钢渣，粒径为0.6mm，级配为1.5，净化滤床高度为600mm，活性炭纤维布的比表面积为2000m2/g。最后，净化后的雨水进入储备池，可用于绿化、景观等。
实施例2
收集某商场及周边道路的雨水(大肠菌群>800个/L)，采用格栅进行拦截，去除各类大颗粒杂物后，将雨水通入到缓冲沉淀池中，进行沉降分离，这一过程是雨水经过缓冲沉淀池上部的煤渣滤床再进入缓冲沉淀池，沉降一段时间后，雨水从缓冲沉淀池中上部排出，通过初吸附池上部的活性炭吸附滤床后进入初吸附池，然后，将雨水排入净化池中，通过净化池中的净化滤床(一层钢渣，一层活性炭纤维布)，钢渣在活性炭纤维布上面，其中，钢渣为热泼法钢渣，粒径为1.0mm，级配为1.65，净化滤床高度为300mm，活性炭纤维布的比表面积为3000m2/g。最后，净化后的雨水进入储备池，可用于绿化、景观等。
实施例3
收集某广场及其周边街道的雨水(大肠菌群>1000个/L)，采用格栅进行拦截，去除各类大颗粒杂物后，将雨水通入到缓冲沉淀池中，进行沉降分离，这一过程是雨水经过缓冲沉淀池上部的煤渣滤床再进入缓冲沉淀池，沉降一段时间后，雨水从缓冲沉淀池中上部排出，通过初吸附池上部的活性炭吸附滤床后进入初吸附池，然后，将雨水排入净化池中，通过净化池中的净化滤床(钢渣层置于两层活性炭纤维布中间形成的三明治层状结构)，其中，钢渣为热泼法钢渣，粒径为0.8mm，级配为1.59，净化滤床高度为400mm，活性炭纤维布的比表面积为2500m2/g。最后，净化后的雨水进入储备池，可用于绿化、景观等。
实施例4
收集住宅区2屋面和道路的雨水(大肠菌群>500个/L)，采用格栅进行拦截，去除各类大颗粒杂物后，将雨水通入到缓冲沉淀池中，进行沉降分离，这一过程是雨水经过缓冲沉淀池上部的煤渣滤床再进入缓冲沉淀池，沉降一段时间后，雨水从缓冲沉淀池中上部排出，通过初吸附池上部的活性炭吸附滤床后进入初吸附池，然后，将雨水排入净化池中，通过净化池中的净化滤床(一层钢渣，一层活性炭纤维布)，钢渣在活性炭纤维布上面，其中，钢渣为热泼法钢渣，径为1.2mm，级配为1.8，净化滤床高度为200mm，活性炭纤维布的比表面积为3000m2/g。最后，净化后的雨水进入储备池，可用于绿化、景观等。
实验例5水质检测试验
根据《城市污水再生利用·城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)相关标准以及《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》(GB50400-2016)相关标准对上述实施例1-4处理后的雨水进行水质检测。采用pH电位法测定pH(执行标准GB/T5750)，铂-钴标准比色法(执行标准GB/T5750)对水样颜色进行检测，目视比浊法(执行标准GB/T5750)测定浊度，纳氏试剂比色法(执行标准GB/T5750)测定氨氮含量，N，N-二乙基-1，4-苯二胺分光光度法(执行标准GB/T11898)检测总大肠菌群等。结果如表1所示。
表1水质检测结果
可见采用本发明方法处理后的雨水，各项指标均符合《城市污水再生利用·城市杂用水水质》(GB/T 18920-2002)相关标准以及《建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范》(GB50400-2016)相关标准。特别需要说明的是对于大肠杆菌重度污染的雨水，本发明的方法仍然具有很好的除菌效果。因而，本发明的雨水处理方法具有很好的应用价值。
本发明已进行一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。

Claims (10)

1.一种利用活性炭和钢渣处理雨水的方法，包括如下步骤：
1)雨水收集；
2)将收集的雨水经格栅过滤进入缓冲沉淀池进行沉降分离，缓冲沉淀池设置有煤渣滤床；
3)将步骤2)处理的雨水排入初吸附池，初吸附池设置有活性炭吸附滤床；
4)将步骤3)处理的雨水排入净化池中，净化池设置含有钢渣的净化滤床；
5)将步骤4)处理的雨水排入储备池中，备用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤4)所述净化滤床还含有活性碳纤维。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤4)所述净化滤床是由钢渣层铺设在活性炭纤维布上或将钢渣层置于两层活性炭纤维布中间形成的。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：所述钢渣选自热泼法钢渣、热焖法钢渣中的一种或两种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：所述钢渣选自热泼法钢渣。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于：所述钢渣选自热泼法钢渣，且钢渣粒径为0.4-1.5mm，级配为1.4-2.0，净化滤床高度为150-800mm。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：钢渣粒径为0.6-1.2mm。
8.根据权利要求6-7任一项所述的方法，其特征在于：级配为1.5-1.8。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于：净化滤床高度为200-600mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于：净化滤床是将钢渣层置于两层活性炭纤维布中间形成的三明治层状结构，且活性炭纤维布的比表面积为1000-3000m2/g，优选2000-3000m2/g。
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