CN115159770B - 结合水滑石吸附预处理和生化处理的污水处理方法及其一体化污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了结合水滑石吸附预处理和生化处理的污水处理方法及其一体化污水处理装置。该污水处理装置包括：呈环状的预处理池；若干个吸附组件，所述吸附组件间隔布置在所述预处理池内，用于对流经的污水进行预处理；设置在所述预处理池内侧的生化池，所述生化池用于对所述预处理后的污水进行生化处理；连接所述预处理池和所述生化池的储水流通池；用于向所述生化池内的污水强制通入空气的曝气单元以及用于排出所述生化池内污泥的排泥单元。其通过吸附处理将农药废水的生物毒性降至最低并去除氯代吡啶酸类物质，并与活性污泥生化法工艺相结合，达到最佳的经济性与可行性。

Description

结合水滑石吸附预处理和生化处理的污水处理方法及其一体化污水处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种结合水滑石吸附预处理和生化处理的污水处理方法及其一体化污水处理装置。

背景技术

目前在农药生产过程中产生的废水涉及高盐、高浓有机废水约有40个品种。其普遍存在处理成本高、资源化利用程度低的问题。

生物处理工艺是农药废水处理中最经济，也是被首先考虑的对象。虽然基于生物处理的修复技术在经济上具有可行性，但目前仍存在需要不完善之处。例如，生物处理方法在实际应用中所需要的处理时间较长，导致处理效率较低。其容易受到水质不稳定而带来的冲击负荷。因此，现有一些学者开展了关于特效降解菌株的筛选和培养的相关研究，为生化降解NHCs的生物法处理提供了理论基础和应用可能，但如何在复杂水体中实现菌种保活和持续活性的工程化应用方面仍然没有良好的解决方案。

另外，吸附处理法也是较为经济的可选对象。而且其在去除废水中的残留农药污染物方面有着大量的研究案例。相关学者也对于目前传统的和非传统的吸附法工艺运用进行了详细阐述。

由于吸附处理法中吸附剂的使用可以显著削减废水中的农药含量而被使得新型吸附剂和新型改性材料成为了研究热点。例如，LDHs（水滑石）及其焙烧产物作为吸附剂处理无机和有机离子污染物的相关研究。现有一些研究显示：可以利用LDHs作为吸附剂进行农药废水中2，4-D (2，4-二氯苯氧乙酸)、二氯吡啶酸(3，6-二氯苯甲酸)和苦氯兰(4-氨基-3，5，6-三氯吡啶-2-羧酸）相关物质，并且证实了通过重构层状结构，三种农药成分在水滑石层间以阴离子形式被吸附。实验在固/溶液比为0.03g和20mL污染物溶液条件下进行，吸收率可高达80%。

生化处理法和吸附处理法两者具有其各自的优势，但都无法很好的实现对农药废水经济、可行以及有效的处理。而现有的吸附处理法与生化处理法之间的相互配合又无法很好的实现。例如，吸附剂和生化处理相结合后无法分离处理，导致吸附剂无法通过烘烧处理重复利用，增加成本。而将吸附处理法与生化处理法作为两个阶段相互分开进行会存在经济效益不佳和设备所需占地面积较大等的缺陷。

由此，亟需建立经济可行且有效的农药废水处理技术，从而有效的解决农药废水污染问题。

发明内容

本申请实施例提供一种结合水滑石吸附预处理和生化处理的污水处理方法及其一体化污水处理装置，旨在解决现有农药废水处理过程中存在的至少一部分问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种吸附装置。其包括：沿轴线方向延伸预设长度的条状吸附单元；所述吸附单元的表面具有呈蜂窝状的孔隙；贯穿所述吸附单元的衔接棒；所述衔接棒的两端分别设置有连接结构，以使任意两个所述吸附装置可拆卸的连接；其中，所述吸附单元的材质为：水滑石固化成型后煅烧获得的镁铝氧化物；所述衔接棒的材质为混合金属。

可选地，所述混合金属的基础成分选自：镍、铬和钨中的一种或者多种；所述混合金属的附属成分选自：钼、铌、钽、钛和镧中的一种或者多种。

第二方面，本申请实施例提供了一种吸附组件。该吸附组件包括：N条吸附链条；所述吸附链条由若干个如上所述的吸附装置首尾串接形成；横杆，N条所述吸附链条以预设的间隔，并排挂设于所述横杆上。

第三方面，本申请实施例提供了一种吸附装置的制备方法。其用于制备如上吸附装置，具体包括如下步骤：通过超重力技术，将可溶性镁盐和铝盐的混合溶液与沉淀剂充分混合均匀，在第一预设温度下，以共沉淀法制备镁铝水滑石；将镁铝水滑石沉淀置于预制的孔隙模具中固化成型；在保护气氛的环境下，以第二预设温度煅烧所述固化成型后的产物，制成所述吸附装置。

可选地，在所述混合溶液中，Mg(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O之间的摩尔比为3比1；并且在所述沉淀剂中，NaOH和Na₂CO₃之间的摩尔比为3.2比1。

可选地，所述第一预设温度为130±8℃；所述第二预设温度为500℃。

第四方面，本申请实施例提供了一种污水处理装置。该污水处理装置包括：呈环状的预处理池，若干个如上所述的吸附组件，所述吸附组件间隔布置在所述预处理池内，用于对流经的污水进行预处理；设置在所述预处理池内侧的生化池，所述生化池用于对所述预处理后的污水进行生化处理；连接所述预处理池和所述生化池的储水流通池；用于向所述生化池内的污水强制通入空气的曝气单元，以及用于排出所述生化池内污泥的排泥单元。其中，所述预处理池设置有供污水进入所述预处理池的第一进水口；所述生化池内设置有供所述生化处理后的污水排出的第一出水口；所述储水流通池开设有供所述预处理池的污水进入所述储水流通池的第二进水口、供所述储水流通池内的污水进入所述生化池的第三进水口以及供所述储水流通池内的污水进入所述预处理池的第二出水口。

可选地，该污水处理装置还包括：若干个曝气推流器；所述曝气推流器间隔设置在所述预处理池的底部，用于驱动所述预处理池内的污水沿设定方向流动。

可选地，所述曝气单元包括：曝气风管以及鼓风机；所述曝气风管设置在所述生化池内；所述鼓风机通过排风管道连接至所述曝气风管和所述曝气推流器，用于为所述曝气风管和所述曝气推流器提供目标风量；所述排泥单元包括：排泥管道和排泥泵；所述排泥管道设置在所述生化池内，所述排泥泵连接至所述排泥管道，用于驱动所述生化池内的污泥排出。

可选地，具有预设高度的第一侧壁围成的圆柱形空间为所述生化池；在所述第一侧壁外围设有第二侧壁；所述第一侧壁和所述第二侧壁之间形成环形空间；所述环形空间的其中一部分为所述储水流通池；所述环形空间的剩余部分为所述预处理池。

可选地，所述第二进水口位于所述储水流通池接近底部的一端；所述第三进水口的高度小于所述第二出水口的高度。

第五方面，本申请实施例提供了一种污水处理方法。该方法应用于如上所述的污水处理装置，具体包括如下步骤：通过第一进水口，使待处理污水进入预处理池；启动若干个曝气推流器，以使所述预处理池内的污水沿设定方向流动并富氧化；其中，所述待处理污水在所述预处理池的流动过程中，污水中的至少一部分残留物质被所述吸附组件吸附；通过第三进水口，使所述预处理池中到达储水流通池的污水进入所述储水流通池；通过第二进水口，使进入所述储水流通池的污水进入生化池；其中，在所述生化池内存储的水量到达预设阈值时，关闭第二进水口并使所述储水流通池内的污水重新从第二出水口返回所述预处理池；在所述生化池中，进行生化处理；其中，所述生化处理包括：启用曝气装置的微氧曝气阶段和停止使用曝气装置的厌氧阶段；通过第一出水口，将所述生化处理后的水排出；并且通过排泥装置，将所述生化池内的污泥排出。

可选地，所述方法还包括：将所述吸附组件中的吸附链条取出，在第三设定温度下焙烧预设时间以使所述吸附组件的吸附单元再生。

本申请实施例提供的吸附装置的其中一个有利方面是：吸附装置可以由价廉易得的原料制备获得，相对于传统的阴离子交换树脂而言具有更高的交换容量以及热稳定性。而且，还可以通过焙烧还原的方式实现重复利用。

本申请实施例提供的吸附装置的制备方法的其中一个有利方面是：通过提供合适的制备工艺流程，使吸附装置的体表面面积得以提升，并且能够起到提升污水pH值，有利于后续生化处理的效果。

本申请实施例提供的吸附组件的其中一个有利方面是：采用条状物体收尾串接并排组合的形式，可以减轻水力冲击并形成漩涡紊流层，有利于增加水体与吸附剂的接触时间的同时，也便于在使用中更换其中的部分吸附装置。

本申请实施例提供的污水处理装置的其中一个有利方面是：内置有储水流通模块可以根据生化反应池的处理进程进行调整，使预处理池内的水流循环流动以增加水体与吸附装置之间的接触时间。

本申请实施例提供的污水处理方法的其中一个有利方面是：通过在预处理池的吸附组件在前端的吸附作用，能够有效的解决农药废水生化毒性过高和部分杂质难以生物降解的问题。在后端采用的间歇式生化处理能够与前端预处理相结合，有效提升其反应效率。

以下详细描述上述方法、装置和组件的有利方面的更多实施例。在本说明书中所有的公开仅是示例性的，本领域技术人员可以在不脱离所公开和所主张的本申请的发明精神和范围的情况下，容易地做出适当调整。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本申请实施例提供的污水处理装置的结构示意图，示出了污水处理装置的俯视图；

图2为本申请实施例提供的污水处理装置的结构示意图，示出了污水处理装置的截面图；

图3为本申请实施例提供的储水流通池的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的吸附组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的污水处理方法的方法流程图；

图6为本申请实施例提供的污水处理过程的示意图，示出了图5所示的处理方法之中各个步骤的水体流动方向；

图7为本申请实施例提供的吸附装置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的衔接棒的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的吸附装置的制备方法的方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

水滑石（LDHs）是一类阴离子型层状化合物，具有诸如层板化学组成的可调控性、层间阴离子种类及数量的可调控性、晶粒尺寸及分布的可调控性、酸碱双功能性、热稳定性（即加热到一定温度，LDHs将发生分解）以及记忆效应（即特定温度下焙烧产物双金属复合氧化物在阴离子的溶液中可以部分恢复到具有有序层状结构的LDHs）等的特性。

其作为吸附剂和离子交换剂能够去除水中多种污染物质，例如重金属离子；无机阴离子（F-、Cl -、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐等）；有机污染物（酚类、有机酸类、阴离子染料、阴离子表面活性剂、杀虫剂和除草剂等）。

本申请实施例提供了一种结合了前端吸附处理和后端生化处理的污水处理装置。该装置利用水滑石作为吸附剂进行预处理，并结合后端的生化处理用以实现对农药废水的高效处理。在本实施例中，以“污水”或者相类似的“废水”等词语来概括的表示含有多种污染物质，需要进行处理后以避免污染问题的水体，而不对其具体来源，所含污染物质等进行具体限定。

图1为本申请实施例提供的污水处理装置的结构示意图，示出了俯视角度下的污水处理装置。图2为本申请实施例提供的污水处理装置的结构示意图，示出了污水处理装置的截面情况。

请参阅图1和图2，该污水处理装置100包括：预处理池110、生化池120、储水流通池130、吸附组件140、曝气单元150以及排泥单元160。

其中，上述污水处理装置的主体结构主要由三个相互独立的，用以容纳污水进行相应处理的预处理池110、生化池120和储水流通池130所组成。预处理池110可以是呈环状结构的水池。生化池120处于预处理池110的内部，被预处理池110所包围。而储水流通池130是连接预处理池110和生化池120的缓冲区域。

在一些实施例中，上述预处理池110、生化池120和储水流通池130基本可以由圆形的第一侧壁201和第二侧壁202所实现。例如图1和图2所示，第一侧壁201是具有一定高度的连续壁面，其与底面203相配合从而围成一个具有第一半径的圆柱形空间。该具有第一半径的圆柱形空间作为生化池120使用。

第二侧壁202具有相对于第一侧壁201更大的半径尺寸，其围设在第一侧壁之外，与第一侧壁的外侧面和底面203围成了一个环形空间。在该环形空间内，设置有连接在第一侧壁201的外侧面和第二侧壁202内侧面的隔断壁（204a，204b），从而将该环形空间划分为相对独立的两个部分。其中一个较小的部分作为储水流通池130使用，另一个较大的部分则作为预处理池110使用。

申请人在实现本申请的过程中，令人惊喜的发现，污水处理装置中，两个侧壁201和202形成的圆环之间的宽度（即内径和外径之间的差）为1时，可以取得最佳效果。换言之，由第一侧壁201围成的圆柱形空间的内径和由第二侧壁202围成的圆柱形空间的外径之间的比值可以控制在4:5来取得最佳效果。当然，本领域技术人员可以理解，还可以根据设计的水量大小，通过计算建模的方式来进一步的对上述比值进行优化。

为实现污水在污水处理装置中的有序流动，完成完整的污水处理过程中，在预处理池110、生化池120和储水流通池130中分别设置有相应的进水口和/或出水口。

具体而言，请继续参阅图1和图2，预处理池110设置有供污水进入预处理池的第一进水口111。而生化池120内设置有供生化处理后的污水排出的第一出水口121。请参阅图3，储水流通池130开设有供预处理池的污水进入储水流通池的第二进水口131、供储水流通池内的污水进入生化池的第三进水口132以及供储水流通池内的污水进入预处理池的第二出水口133。

在本实施例中，使用“出水口”和“进水口”这样的术语来表示具备使水体进入或者离开某个水池的功能的一系列结构装置，而不用于对其具体结构实现进行限制。例如，该进水口/出水口可以是连接管道和/或其在侧壁上的开口、相邻壁面上的缺口、额外设置有控制阀门，通过流量可控的连接管道/缺口或者是配合水泵等动力装置使用，能够施加动力驱动水体流出或者流入的压力管道。

在一些实施例中，图3为本申请实施例提供的储水流通池130的结构示意图。请参阅图3，储水流通池130的第二进水口131可以布置在接近底部的位置。而第三进水口132和第二出水口133则分别设置在围成储水流通池130的两个隔断壁（204a，204b）上。另外，设置在隔断壁204a第三进水口132的高度低于设置在隔断壁204b的第二出水口133的高度。

在实际操作过程中，这样的进水口/出水口结构设计可以帮助储水流通池完成污水在预处理池中的循环和连通前端吸附预处理和后端生化处理的功能。

例如，预处理池110中的污水流动到隔断壁204a处时，可以越过隔断壁204a进入到储水流通池内。进入储水流通池的污水则通过位于底部的第二进水口131进入到生化池120中。而在生化池120的容量已满时，第二进水口131将处于关闭状态。此时，储水流通池110内的水位将不断上升，直至达到第二出水口所在的位置后，可以通过第二出水口返回至预处理池与池内污水重新混合。

请继续参阅图1和图2，用于吸附污水中部分杂质，对污水进行预处理的多个吸附组件140可以间隔的设置在预处理池110之内。这些主要由LDHs构成的吸附组件140能够在污水流经时，吸附污水中的杂质并提升污水pH值，以实现对污水的预处理过程。

在一些实施例中，图4为本申请实施例提供的吸附组件140的结构示意图。如图4所示，每个吸附组件140可以包括N条吸附链条141和横杆142。

其中，吸附链条141是由多个主要由水滑石制成的吸附装置200通过首尾串接的方式连接形成。而多条吸附链条141按照一定的间隔并排挂设在横杆142上。

另外，横杆142可以具有大于预处理池110宽度的长度或者其他类似的连接结构，从而使吸附组件140悬挂在预处理池110内，与预处理池110内流动的污水接触。其具体可以采用任何合适类型的结构件实现（例如挂梁板），只需要能够将多条并列的吸附链条悬挂在预处理池内即可，在此不作具体限定。

本申请实施例提供的吸附组件的其中一个有利方面是：吸附链条并列排列组合的方式具有较小的水力冲击剪切力的同时能够形成漩涡紊流层，有利于增加水体与吸附剂的接触时间。而且，悬挂于横杆上的结构设计便于更换。

在另一些实施例中，请继续参阅图1和图2，为了确保水体在预处理池110内的流动，该污水处理装置还可以包括：若干个曝气推流器170。

其中，这些曝气推流器170可以每间隔一定的距离，设置在预处理池接近底部或者底部的位置。启用的曝气推流器170向水体中强制通入空气，驱动预处理池110内的水体沿设定的方向流动（例如顺时针方向）并且实现污水的富氧化。

本申请实施例提供的曝气推流器的其中一个有利方面是：使预处理池内的污水流速加快并使水体富氧化，加快后端的生化阶段进程，使整体构架达到水力停留时间平衡点。而且还可以使水流转向统一，解决了环形墙体所存在的水力损耗问题。

应当说明的是，每个吸附链条所包含的吸附装置200数量、每个吸附组件所包含的吸附链条141的数量、吸附组件140在预处理池110中的设置数量以及曝气推流器170的数量等具体结构参数均可以根据实际情况的需要（如预处理池的深度）而由技术人员进行调整或者设置，在此不作具体限制。

请继续参阅图1和图2，曝气单元150和排泥单元160均与以生化池120连接，分别用以实现对生化池内污水的曝气和排泥功能。

在一些实施例中，该曝气单元150可以包括曝气风管151和鼓风机152。其中，曝气风管151的主体布置在生化池120内，可以向生化池内通入空气。鼓风机152作为主要动力来源，其通过连接管道分别与曝气风管151和曝气推流器170相连接，为这两个结构单元提供所需要的目标风量。

该曝气风管151的具体结构可以根据实际情况的需要而进行设置，例如可以采用如图1所示的圆形卷绕结构形式，基本布满整个生化池以充分实现曝气功能。

在另一些实施例中，该排泥单元160可以包括排泥管道161和排泥泵162。其中，排泥管道161设置在生化池接近底部或者底部的位置，排泥泵162连接至排泥管道161，用以施加特定动力以将污泥从生化池内泵出。

应当说明的是，本领域技术人员还可以根据实际情况的需要，而对本申请实施例提供的曝气单元和排泥单元的具体实现进行调整，只需要能够实现相类似的曝气和排泥功能即可。

图5为本申请实施例提供的污水处理方法的方法流程图。图6为本申请实施例提供的污水处理装置在处理时的污水流向示意图。以下结合图5和图6，对本申请实施例提供的污水处理方法进行详细描述。

请参阅图5和图6，在上述污水处理装置进行污水处理的过程中，可以包括如下步骤：

S301、通过第一进水口，使待处理污水进入预处理池。

其中，第一进水口作为待处理污水的流动起点，其可以设置在接近隔断壁204b的位置，从而使污水水体能够在流经整个预处理池的长度以后再抵达储水流通池。

S302、启动曝气推流器，以使所述预处理池内的污水沿设定方向流动并富氧化。

其中，进入到预处理池内的污水在多个曝气推流器的作用下，可以沿特定的方向（例如图6中所示的顺时针方向流动）单向流通，从而依次经过间隔设置在预处理池上的多个吸附组件。

S303、在污水经过设置预处理池的吸附组件时，吸附去除水中的一部分污染物。

其中，该吸附是基于焙烧水滑石具有的独特“记忆效应”，即其在其层状结构恢复过程中从溶液中吸收各种阴离子污染物，例如，3,6-二氯-2-吡啶羧酸，2,4,6-三氯-3-吡啶羧酸，3,4,5,6-四氯吡啶-2-羧酸以及无机氯代物质。

在一些实施例中，该吸附组件可以沿预处理池的圆弧平均分布，设置有7组，每个吸附组件包含5个挂设在横杆上的吸附链条，用以提供足够的吸附能力。

S304、通过第三进水口，使所述预处理池中到达储水流通池的污水进入所述储水流通池。

S305、通过第二进水口，使进入所述储水流通池的污水进入生化池。

S306、判断生化池内存储的水量是否达到预设阈值，若是，关闭第二进水口；若否，保持第二进水口开启。

其中，该预设阈值是技术人员预先设定的生化池容量上限。其具体可以根据实际情况的需要而设定，在此不作具体限定。可控制开启或者关闭的第二进水口可以保持生化池内水体的相对独立，以便于其在特定时间段内进行对污水的生化处理。

S307、在第二进水口关闭的情况下，储水流通池内的污水会逐渐积累，直至达到第二出水口的位置以后，经由第二出水口返回到预处理池中，与预处理池中的污水重新混合。

这样的循环设计能够增加预处理池内污水与吸附组件之间的接触时间，提升吸附效果并实现前端吸附和后端生化处理两个进程之间的协调匹配。

S308、在生化池中，进行生化处理。

其中，该生化处理可以包括微氧曝气阶段、缺氧阶段和厌氧阶段，依次改变微生物的行为从而清除不同的污染物质。

具体而言，在微氧曝气阶段，曝气管道提供合适流量的空气，提供微氧环境以使得水体中的COD降解并将有机氮转换为氨氮-硝酸氮。在微氧曝气阶段结束以后，关停曝气管道进入到缺氧阶段，提供缺氧环境供微生物进一步降解水体的COD和硝态氮，并在最后进入厌氧阶段沉淀。

S309、通过第一出水口，将所述生化处理后的水排出，并且通过排泥装置，将所述生化池内的污泥排出。

其中，经过生化处理完毕后的水体已经完成了前端的吸附处理和后端的生化处理，可以通过第一出水口排出，以空出生化池进行下一个循环的生化处理。而生化池在生化处理后的污泥则可以经由污泥管排出。

本申请实施例提供的结合前端吸附处理和后端生化处理的污水处理方法的其中一个有利方面是：通过利用LDHs吸附性与氧化降解的特性，能够在预处理池中将农药废水的生物毒性降至最低并去除氯代吡啶酸类物质。而且，LDHs材料能够起到调整pH的效果，可使污水由低pH形状转换升高至pH值7-8，使水质适用于后端的活性污泥生化法工艺。最终，结合活性污泥生化法工艺将水体出水达到标准，达到最佳的经济性与可行性。

在一些实施例中，经过长时间使用后，吸附组件中的LDHs对污染物质的吸附能力会逐渐下降。此时，可以在预先设定的时间节点，将吸附组件中的其中一条或者多条吸附链条取出，更换为新的吸附链条以确保对污水的预处理效果。

利用LDHs的焙烧还原特性，从预处理池取出的吸附链条可以在合适的温度下焙烧一段时间而实现吸附链条的再生。具体的，该焙烧温度可以控制在650℃左右，焙烧时间可以控制在2小时左右。

在另一些实施例中，在生化池经过生化处理后的出水存在水体中硝态氮含量过高导致水质不达标或总磷不达标的情况下，还可以进一步的额外设立另一污水处理装置进行吸附循环，利用LDHs作为吸附剂和离子交换剂能够去除水中多种污染物质：亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐等。

基于上述实施例提供的污水处理装置和污水处理方法，本申请实施例还提供了一种吸附装置，能够方便快捷的组装形成所需要的吸附组件，应用于上述污水处理装置中。

图7为本申请实施例提供的吸附装置的结构示意图。图8为本申请实施例提供的衔接棒的结构示意图。请参阅图7和图8，该吸附装置200主要由条状吸附单元210和衔接棒220两部分组成。

其中，该条状吸附单元210基本呈长条状（例如图7所示的圆柱形），沿其轴线方向延伸有预设长度，例如20cm。吸附单元的材质为具备记忆效应的水滑石煅烧后获得的镁铝氧化物。在条状吸附单元210的表面分布有若干呈蜂窝状的孔隙以提升其表面积。

衔接棒220是贯穿该吸附单元210，由多种不同金属元素混合制成的金属部件。其在穿出条状吸附单元210的两端分别设置有一对连接结构，用以实现任意两个吸附装置之间的可拆卸连接。

在本实施例中，使用“连接结构”这样的术语来表示可以实现两个部件可拆卸连接的结构单元，其具体可以根据实际情况的需要而选择使用任何合适类型的连接构件，在本申请中不作具体限定。例如，如图8所示的，该连接结构的可以是分别设置在两端的圆环221和挂钩222。

具体的，该金属衔接棒由具有较大含量的基础成分以及少量的附属成分的多种金属混合制成。其中，相当数量的基础成分可以选自镍、铬和钨中的一种或者多种。而附属成分可以选自钼、铌、钽、钛和镧中的一种或者多种。

本申请实施例提供的金属衔接棒的其中一个有利方面是：该混合金属制成的衔接棒具备了抗腐蚀以及耐高温不易变性的特性，能够使吸附装置具备较高的沉降稳定性，不容易在实际使用过程中受水流、曝气等因素而悬浮水面，影响吸附效果。

在实际使用过程中，多个吸附装置之间可以通过挂钩222和圆环221首尾相接，形成一条具有特定长度的吸附链条。吸附装置中的吸附单元可以在水溶液的条件下发生层柱状结构的重建，恢复为水滑石并吸附去除污水中的部分污染物质。

本申请实施例提供的基于LDHs制成的吸附装置的其中一个有利方面是：LDHs 具有独特的层状结构、层间阴离子的可交换性、较高的阴离子交换容量等特性，能够很好的作为吸附剂在农药废水处理上得到应用，并具有合成简单、成本低廉等优点。

本申请实施例提供的基于LDHs制成的吸附装置的另一个有利方面是：多个吸附装置之间可以简单方便的通过首尾串接的方式形成链状长条，具有较小的水力冲击剪切力的同时能够形成漩涡紊流层，有利于增加水体与吸附剂的接触时间。

本申请实施例还进一步提供了上述吸附装置的制备方法，以使吸附装置具备较好的使用性能。图9为本申请实施例提供的吸附装置的制备方法的方法流程图。请参阅图9，该制备方法可以包括如下步骤：

S401、以共沉淀法制备镁铝水滑石。

其中，在混合溶液与沉淀剂的反应过程中，使用超重力技术（例如在超重力旋转床中进行混合）使两者能够充分混合均匀。

本申请实施例的其中一个有利方面是：在显著大于重力的离心力作用下（例如离心力是重力的数百倍），可以使反应物料的传质和反应过程极大的强化，能够使反应物料在微观层面上混合均匀。

在一些实施例中，混合溶液可以是具有合适摩尔比的Mg(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O溶液，作为镁源和铝源。而沉淀剂则可以选择使用NaOH和Na₂CO₃溶液。在实现本申请的过程中，令人惊喜的发现，Mg(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O的摩尔比设置为3比1，并且NaOH和Na₂CO₃之间的摩尔比设置为3.2比1时，具有最佳的水滑石合成效果。

S402、将镁铝水滑石沉淀置于预制的孔隙模具中固化成型。

其中，该孔隙模具是预先制作完成的，用于帮助镁铝水滑石沉淀固定定型为所需要的长条状的模具。其可以根据条状吸附单元的具体尺寸大小和形态结构而设置。另外，孔隙模具的中心部分预先埋设有所需要的衔接棒。

S403、在保护气氛中，以预设温度煅烧所述固化成型后的产物。

其中，在相应的保护气氛（如N₂）隔绝空气的条件下，以合适的温度对固化成型后的水滑石沉淀煅烧后可以得到镁铝氧化物Mg₃AlO_4.5，获得所需要的吸附装置。

在一些实施例中，步骤S401通过共沉淀法制备水滑石时，反应温度可以控制在130±8℃，而步骤S403的煅烧温度可以控制在500℃左右。

本申请实施例提供的吸附装置制备方法的其中一个有利方面是：通过合适的材料焙烧工艺和制作方法等技术特点，将LDHs制成条状的蜂窝吸附单元，增加了其体表面积与应力结构。

在本申请实施例中，分别详细的各个附加结构装置和方法步骤的有利方面。可以理解，上述实施例中的一个或者多个附加结构装置和/或方法步骤可以叠加并产生协同作用。增加每一个附加结构装置和/或方法步骤都会进一步的改善处理方法和处理装置的效果（例如使用曝气推流器统一环形预处理池内的污水流向，解决环形墙体水力损耗），优选使用全部附加结构装置和/或方法步骤，以使得农药废水能够被高效处理。

为充分说明本申请实施例提供的污水处理方法和污水处理装置的实际使用效果，以下提供多个具体实例。

实施例1：

湖南某农药污水厂的待处理污水的进水水质中二氯吡啶酸的含量在10ppm-15ppm之间，pH值在4-6之间。将待处理污水通过如以上实施例提供的污水处理方法进行前端吸附处理和后端生化处理后，对生化池的出水水质进行检测。

采用超高效液相色谱（UPLC）进行进出水水质的检测。检测结果显示：二个循环的平均去除率为95.7%

实施例2：

山东某污水厂的待处理污水的进水水质中二氯吡咯酸的含量在20ppm-25ppm之间，其pH值在4.5-6之间。将待处理污水通过如以上实施例提供的污水处理方法进行前端吸附处理和后端生化处理后，对生化池的出水水质进行检测。

采用超高效液相色谱（UPLC）进行进出水水质的检测。检测结果显示：二个循环的平均去除率为85.7%。

实施例3：

在中试配水中，其进水水质中二氯吡咯酸的含量在30ppm-45ppm之间，pH值在4上下波动。将待处理污水通过如以上实施例提供的污水处理方法进行前端吸附处理和后端生化处理后，对生化池的出水水质进行检测。

采用超高效液相色谱（UPLC）进行进出水水质的检测。检测结果显示：二个循环的平均去除率为93.9%。

总结而言，本申请实施例提供的污水处理方法和污水处理装置中，利用合成原料价廉易得（如镁盐、铝盐、氢氧化钠等）的LDHs作为主要吸附剂。

一方面，其相对于传统的阴离子交换树脂，具有更高的交换容量和热稳定性的优势，还可以通过烘烧处理实现重复利用。另一方面，LDHs具备良好的生物相容性，毒性低，胶体稳定性好，还可以使pH值较低农药废水的pH值升高至7-8，令其水质适用于生化处理。

前端使用LDHs吸附去除有机污染物的方式去除速度较生物处理方法而言更为快速，也提供了通过改变材料焙烧工艺、方法和技术特点等方式，增加其体表面积，并通过改性调整pH，通过优选条件可以实现高效去除有机物的目的。

吸附组件由多条圆柱条状物体组成的链条并排组合形成，这样的结构设计易于更换，水力冲击较小，还能形成漩涡紊流层，增加水体与吸附剂接触时间。

在预处理池中额外设置的多个曝气推流器可以使水体富氧化的同时减少间歇生化段的水力停留时间，并使水流流动无区域死角。而用于连通预处理池和生化池的储水流通模块可利用水体自流与生化池的进水口进行调整，使水流循环增加从而LDHs与水体的接触时间。

水体中的硝酸氮及亚硝酸氮可被LDHs吸附降低水体总氮含量，从而使水质总氮达标。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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范围。

Claims (11)

1.一种吸附组件，其特征在于，包括：

N条吸附链条；所述吸附链条由若干个吸附装置首尾串接形成；

一根横杆，N条所述吸附链条的一端以预设的间隔，并排挂设于所述横杆上；

其中，所述吸附装置包括：

沿轴线方向延伸预设长度的条状吸附单元；所述吸附单元的表面具有呈蜂窝状的孔隙；

贯穿所述吸附单元的衔接棒；所述衔接棒的两端分别设置有连接结构，以使任意两个所述吸附装置可拆卸的连接；

其中，所述吸附单元的材质为：水滑石固化成型后煅烧获得的镁铝氧化物；所述衔接棒的材质为混合金属。

2.根据权利要求1所述的吸附组件，其特征在于，所述混合金属的基础成分选自：镍、铬和钨中的一种或者多种；

所述混合金属的附属成分选自：钼、铌、钽、钛和镧中的一种或者多种。

3.一种吸附装置的制备方法，用于制备如权利要求1或2所述的吸附装置，其特征在于，包括：

通过超重力技术，将可溶性镁盐和铝盐的混合溶液与沉淀剂充分混合均匀，在第一预设温度下，以共沉淀法制备镁铝水滑石；

将镁铝水滑石沉淀置于预制的孔隙模具中固化成型；

在保护气氛的环境下，以第二预设温度煅烧所述固化成型后的产物，制成所述吸附装置。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中，Mg(NO₃)₂·6H₂O和Al(NO₃)₃·9H₂O之间的摩尔比为3比1；并且在所述沉淀剂中，NaOH和Na₂CO₃之间的摩尔比为3.2比1。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一预设温度为130±8℃；所述第二预设温度为500℃。

6.一种污水处理装置，其特征在于，包括：

呈环状的预处理池；

若干个如权利要求1所述的吸附组件，所述吸附组件间隔布置在所述预处理池内，用于对流经的污水进行预处理；

设置在所述预处理池内侧的生化池，所述生化池用于对所述预处理后的污水进行生化处理；

连接所述预处理池和所述生化池的储水流通池；

用于向所述生化池内的污水强制通入空气的曝气单元，以及

用于排出所述生化池内污泥的排泥单元；

其中，所述预处理池设置有供污水进入所述预处理池的第一进水口；所述生化池内设置有供所述生化处理后的污水排出的第一出水口；所述储水流通池开设有供所述预处理池的污水进入所述储水流通池的第二进水口、供所述储水流通池内的污水进入所述生化池的第三进水口以及供所述储水流通池内的污水进入所述预处理池的第二出水口。

7.根据权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于，还包括：若干个曝气推流器；

所述曝气推流器间隔设置在所述预处理池的底部，用于驱动所述预处理池内的污水沿设定方向流动。

8.根据权利要求7所述的污水处理装置，其特征在于，所述曝气单元包括：曝气风管以及鼓风机；所述曝气风管设置在所述生化池内；所述鼓风机通过排风管道连接至所述曝气风管和所述曝气推流器，用于为所述曝气风管和所述曝气推流器提供目标风量；

所述排泥单元包括：排泥管道和排泥泵；所述排泥管道设置在所述生化池内，所述排泥泵连接至所述排泥管道，用于驱动所述生化池内的污泥排出。

9.根据权利要求6所述的污水处理装置，其特征在于，具有预设高度的第一侧壁围成的圆柱形空间为所述生化池；

在所述第一侧壁外围设有第二侧壁；所述第一侧壁和所述第二侧壁之间形成环形空间；

所述环形空间的其中一部分为所述储水流通池；所述环形空间的剩余部分为所述预处理池；所述第二进水口位于所述储水流通池接近底部的一端；

所述第三进水口的高度小于所述第二出水口的高度。

10.一种污水处理方法，应用于如权利要求9所述的污水处理装置，其特征在于，包括：

通过第一进水口，使待处理污水进入预处理池；

启动若干个曝气推流器，以使所述预处理池内的污水沿设定方向流动并富氧化；

其中，所述待处理污水在所述预处理池的流动过程中，污水中的至少一部分毒害物质被所述吸附组件吸附；

通过第三进水口，使所述预处理池中到达储水流通池的污水进入所述储水流通池；

通过第二进水口，使进入所述储水流通池的污水进入生化池；

其中，在所述生化池内存储的水量到达预设阈值时，关闭第二进水口并使所述储水流通池内的污水重新从第二出水口返回所述预处理池；

在所述生化池中，进行生化处理；

其中，所述生化处理包括：启用曝气装置的微氧曝气阶段、停止使用曝气装置的缺氧阶段和厌氧阶段；

通过第一出水口，将所述生化处理后的水排出；并且

通过排泥装置，将所述生化池内的污泥排出。

11.根据权利要求10所述的污水处理方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述吸附组件中的吸附链条取出，在第三设定温度下焙烧预设时间以使所述吸附组件的吸附单元再生。

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