CN113716679B - 一种污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理技术领域，具体为一种污水处理方法，具体为用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后分离处理剂；所述处理剂包括多孔载体和吸附于多孔载体之上的微生物菌剂；所述多孔载体为稀土‑TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球；稀土为La、Sm或Ce中的任意一种或多种，本发明处理方法对渗滤液有极佳的处理效果，其中，COD去除率达到95％以上，NH3‑N去除率达到93％以上，BOD5去除率达到86％以上，色度去除率达到65％以上，在垃圾污水处理领域具有广泛的应用前景。

Description

一种污水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种污水处理方法。
背景技术
随着我国工业的发展及人口的剧增，生活垃圾产生量逐年递增，来不及处理的垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用，同时在降水和地下水的渗流作用下产生了一种高浓度的有机或无机成份的液体，被称之为渗滤液，渗滤液水质复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物，其中COD、BOD5浓度最高值可达数千至几万，和城市污水相比，浓度高得多，不经过严格的处理、处置是不可以排放的。
生物处理法是目前渗滤液较为常用的处理方法，但利用单一的菌种对渗滤液进行处理，处理效果欠佳，而且污水处理过程中，菌种流失进一步降低了处理效果。
发明内容
发明目的：针对上述技术缺陷，本发明提供了一种污水处理方法。
所采用的技术方案如下：
一种污水处理方法，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后分离处理剂；
处理剂的投放量为0.5-2g/L，吸附降解处理温度为10-35℃，吸附降解处理时间为24-36h，吸附降解处理时可以曝气或不曝气，优选为曝气，DO值为2-6mg/L，分离处理剂的方法为离心、沉降、过滤、倾析等常用的固液分离方法。
所述处理剂包括多孔载体和吸附于多孔载体之上的微生物菌剂；
所述多孔载体为稀土-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球；
稀土为La、Sm或Ce中的任意一种或多种；
所述微生物菌剂为酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌组成的混合菌剂。
进一步地，所述稀土-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
S1：将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液；
S2：将稀土硝酸盐加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液；
S3：将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1-1.5h后，先升温至30-40℃搅拌5-10h，再升温至60-80℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后500-550℃焙烧2-4h，得到稀土-TiO2粉体；
S4：将稀土-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡10-20min后，滴加入酸性再生溶液中，一次固化5-15min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化10-20h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可。
进一步地，所述稀土-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素的质量比为1-1.5：10-20：2-5：0.1-0.2。
更进一步地，所述稀土-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素的质量比为1：10：2：0.1。
进一步地，所述酸性再生溶液由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸组成。
进一步地，所述处理剂还包括保护层，所述保护层包覆于所述多孔载体的表面。
进一步地，所述保护层的材料为羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的任意一种。
进一步地，所述处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体加入菌液中，室温下摇床培养24-48h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥，最后上保护层即可。
进一步地，上保护层的方法如下：
将保护层的材料加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度65-70℃，转速为15-30r/min，喷枪雾化气压为0.2-0.3MPa。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理的方法，其中，多孔载体中的硅藻土作为一种天然吸附剂，具有多孔性及生物相容性的特点，其表面分布的羟基可以被细胞表面的基团取代形成连接键，对于微生物的固定效果牢固，可以有效防止微生物菌体的流失，而且孔隙丰富，对于污染物有效吸附位点的个数多，稀土元素的负载有效提高了TiO2催化降解污染物的活性，稀土-TiO2可以直接氧化吸附在多孔载体表面的有机污染物，将其氧化为醇，醛，酸等小分子物质，且最终降解为H2O、CO2等完全无害的物质，石墨烯作为基底材料与硅藻土、稀土-TiO2复合之后，材料的吸附性能、催化降解性能以及电化学性能等由相当程度的提升，利用多孔载体吸附酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌协同处理垃圾渗滤液，协同效应明显，对渗滤液有极佳的处理效果，其中，COD去除率达到95％以上，NH3-N去除率达到93％以上，BOD5去除率达到86％以上，色度去除率达到65％以上，在垃圾污水处理领域具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备多孔载体的微观形貌图。
具体实施方式
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：
一种污水处理方法，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后沉降分离处理剂，处理剂的投放量为2g/L，吸附降解处理温度为室温，吸附降解处理时间为36h，吸附降解处理时压缩空气曝气，DO值为5mg/L，水样取自湖南省某填埋场的垃圾渗滤液，COD含量6205mg/L，BOD5含量2353mg/L，NH3-N含量1302mg/L，pH＝9.5，水样呈红褐色。
处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌按1：1：1接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体(La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球)加入菌液中，室温下摇床培养48h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥待用，将羟丙基甲基纤维素加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度70℃，转速为30r/min，喷枪雾化气压为0.25MPa，即可得到处理剂。
其中，La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液，将硝酸镧加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液，将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1.5h后，先升温至35℃搅拌10h，再升温至80℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后520℃焙烧2h，得到La-TiO2粉体，将质量比为1：10：2：0.1的La-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡20min后，滴加入由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸以体积比2：2：1组成的酸性再生溶液中，一次固化5min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化15h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可。
实施例2：
一种污水处理方法，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后沉降分离处理剂，处理剂的投放量为1.5g/L，吸附降解处理温度为室温，吸附降解处理时间为36h，吸附降解处理时压缩空气曝气，DO值为6mg/L，水样取自湖南省某填埋场的垃圾渗滤液，COD含量6205mg/L，BOD5含量2353mg/L，NH3-N含量1302mg/L，pH＝9.5，水样呈红褐色。
处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌按1：1：1接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体(Ce-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球)加入菌液中，室温下摇床培养48h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥待用，将羟丙基甲基纤维素加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度70℃，转速为30r/min，喷枪雾化气压为0.3MPa，即可得到处理剂。
其中，Ce-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液，将硝酸铈加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液，将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1.5h后，先升温至40℃搅拌10h，再升温至75℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后550℃焙烧3h，得到Ce-TiO2粉体，将质量比为1.5：10：2：0.2的La-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡20min后，滴加入由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸以体积比2：2：1组成的酸性再生溶液中，一次固化15min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化15h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可。
实施例3：
一种污水处理方法，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后沉降分离处理剂，处理剂的投放量为0.5g/L，吸附降解处理温度为室温，吸附降解处理时间为24h，吸附降解处理时压缩空气曝气，DO值为2mg/L，水样取自湖南省某填埋场的垃圾渗滤液，COD含量6205mg/L，BOD5含量2353mg/L，NH3-N含量1302mg/L，pH＝9.5，水样呈红褐色。
处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌按1：1：1接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体(Sm-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球)加入菌液中，室温下摇床培养24h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥待用，将羟丙基甲基纤维素加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度65℃，转速为15r/min，喷枪雾化气压为0.2MPa，即可得到处理剂。
其中，Sm-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液，将硝酸钐加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液，将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1h后，先升温至30℃搅拌5h，再升温至60℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后500℃焙烧2h，得到Sm-TiO2粉体，将质量比为1：10：2：0.1的La-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡10min后，滴加入由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸以体积比2：2：1组成的酸性再生溶液中，一次固化5min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化10h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可。
实施例4：
一种污水处理方法，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后沉降分离处理剂，处理剂的投放量为2g/L，吸附降解处理温度为室温，吸附降解处理时间为36h，吸附降解处理时压缩空气曝气，DO值为6mg/L，水样取自湖南省某填埋场的垃圾渗滤液，COD含量6205mg/L，BOD5含量2353mg/L，NH3-N含量1302mg/L，pH＝9.5，水样呈红褐色。
处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌按1：1：1接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体(La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球)加入菌液中，室温下摇床培养48h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥待用，将羟丙基甲基纤维素加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度70℃，转速为30r/min，喷枪雾化气压为0.3MPa，即可得到处理剂。
其中，La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液，将稀土硝酸盐加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液，将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1.5h后，先升温至40℃搅拌10h，再升温至80℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后550℃焙烧4h，得到La-TiO2粉体，将质量比为1.5：20：5：0.2的La-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡20min后，滴加入由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸以体积比2：2：1组成的酸性再生溶液中，一次固化15min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化20h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可。
实施例5：
一种污水处理方法，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后沉降分离处理剂，处理剂的投放量为0.5g/L，吸附降解处理温度为室温，吸附降解处理时间为36h，吸附降解处理时压缩空气曝气，DO值为2mg/L，水样取自湖南省某填埋场的垃圾渗滤液，COD含量6205mg/L，BOD5含量2353mg/L，NH3-N含量1302mg/L，pH＝9.5，水样呈红褐色。
处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌按1：1：1接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体(La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球)加入菌液中，室温下摇床培养48h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥待用，将羟丙基甲基纤维素加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度65℃，转速为30r/min，喷枪雾化气压为0.2MPa，即可得到处理剂。
其中，La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液，将稀土硝酸盐加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液，将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1.5h后，先升温至30℃搅拌10h，再升温至60℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后550℃焙烧2h，得到La-TiO2粉体，将质量比为1.5：10：5：0.1的La-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡20min后，滴加入由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸以体积比2：2：1组成的酸性再生溶液中，一次固化5min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化20h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可。
实施例6：
一种污水处理方法，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后沉降分离处理剂，处理剂的投放量为2g/L，吸附降解处理温度为室温，吸附降解处理时间为24h，吸附降解处理时压缩空气曝气，DO值为6mg/L，水样取自湖南省某填埋场的垃圾渗滤液，COD含量6205mg/L，BOD5含量2353mg/L，NH3-N含量1302mg/L，pH＝9.5，水样呈红褐色。
处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌按1：1：1接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体(La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球)加入菌液中，室温下摇床培养24h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥待用，将羟丙基甲基纤维素加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度70℃，转速为15r/min，喷枪雾化气压为0.3MPa，即可得到处理剂。
其中，La-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液，将稀土硝酸盐加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液，将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1h后，先升温至40℃搅拌5h，再升温至80℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后500℃焙烧4h，得到La-TiO2粉体，将质量比为1：20：2：0.2的La-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡10min后，滴加入由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸以体积比2：2：1组成的酸性再生溶液中，一次固化15min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化10h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可。
对比例1：
对比例1与实施例1基本相同，区别在于，多孔载体为TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球
对比例2：
对比例2与实施例1基本相同，区别在于，多孔载体为La-TiO2/硅藻土复合气凝胶微球。
对比例3：
对比例3与实施例1基本相同，区别在于，微生物菌剂中不含酱油曲霉。
对比例4：
对比例4与实施例1基本相同，区别在于，微生物菌剂中不含白腐菌。
对比例5：
对比例5与实施例1基本相同，区别在于，微生物菌剂中不含胶冻样芽孢杆菌。
性能测试：
对实施例1-6及对比例1-5方法所处理渗滤液进行检测，对比处理前后，渗滤液的各项理化指标，计算去除率，结果如下表1所示：
表1：
Figure BDA0003273935720000101
由上表1可知，本发明处理方法对渗滤液有极佳的处理效果，其中，COD去除率达到95％以上，NH3-N去除率达到93％以上，BOD5去除率达到86％以上，色度去除率达到65％以上，在垃圾污水处理领域具有广泛的应用前景。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种污水处理方法，其特征在于，用处理剂对渗滤液进行吸附降解处理后分离处理剂；
所述处理剂包括多孔载体和吸附于多孔载体之上的微生物菌剂；
所述多孔载体为稀土-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球；稀土为La、Sm或Ce中的任意一种或多种；
所述微生物菌剂为酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌组成的混合菌剂；
所述稀土-TiO2/硅藻土/石墨烯复合气凝胶微球的制备方法如下：
S1：将钛酸四丁酯加入无水乙醇中，搅拌混合均匀，得到A溶液；
S2：将稀土硝酸盐加入无水乙醇中，搅拌混合均匀后，将水、浓硝酸加入，继续搅拌，得到B溶液；
S3：将B溶液缓慢加入A溶液中，室温搅拌1-1.5h后，先升温至30-40℃搅拌5-10h，再升温至60-80℃蒸出溶剂，所得固体研磨成粉后500-550℃焙烧2-4h，得到稀土-TiO2粉体；
S4：将稀土-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素加入到水中，再将尿素和氢氧化钠加入，超声振荡10-20min后，滴加入酸性再生溶液中，一次固化5-15min后得到凝胶粗品，将凝胶粗品浸入乙酸中二次固化10-20h，取出水洗至中性后、冷冻干燥、粉碎即可；
所述处理剂还包括保护层，所述保护层包覆于所述多孔载体的表面；
所述处理剂的制备方法如下：
将酱油曲霉、白腐菌、胶冻样芽孢杆菌接入到培养基中，摇床培养，得到菌液，将多孔载体加入菌液中，室温下摇床培养24-48h，过滤，固体用生理盐水洗涤后干燥，最后上保护层即可；
上保护层的方法如下：
将保护层的材料加入到乙醇水溶液中，搅拌获得均一溶液，用喷枪雾化将溶液喷洒至吸附了微生物菌剂的多孔载体表面，喷洒时，多孔载体置于热风转盘中，热风温度65-70℃，转速为15-30r/min，喷枪雾化气压为0.2-0.3MPa；
所述保护层的材料为羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的任意一种。
2.如权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，吸附降解处理时曝气，DO值为2-6mg/L。
3.如权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述稀土-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素的质量比为1-1.5：10-20：2-5：0.1-0.2。
4.如权利要求3所述的污水处理方法，其特征在于，所述稀土-TiO2粉体、硅藻土、石墨烯、纳米纤维素的质量比为1：10：2：0.1。
5.如权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述酸性再生溶液由三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸组成。
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