微动力一体化生活污水处理设备

中国污水处理工程网时间：2018-1-23 15:20:02

　　申请日2016.09.26

　　公开(公告)日2017.02.22

　　IPC分类号C02F9/14; C02F3/28; C02F1/28; C02F101/16; C02F101/20

　　摘要

　　本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种除总氮材料、其制备方法及微动力一体化生活污水处理设备。该除总氮材料包括以下重量百分含量的各组分：云长黏土10～20%，萍乡黄土30～45%，石英5～15%，高岭土10～15%，木炭粉10～30%，甲基纤维素2～5%，经干混、成型、烧制和活化等制备得到。该微动力一体化生活污水处理设备包括依次连通的缺氧区、好氧区、沉淀区、精度除磷区和清水消毒区，缺氧区中部设置有载体，载体内搭载有多功能纳米复合材料，精度除磷区设置有载箱，在载箱内设置有多层精度除磷纳米颗粒。该微动力一体化处理设备用于乡镇生活污水处理，出水指标可以稳定达到一级A标准，磷污染物的指标优于一级A标准。

　　权利要求书

　　1.一种除总氮材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

　　1)将原材料投入混炼机中，先干混10～20分钟、再加入所述原材料40～60wt%的水一起混炼10～30分钟，得到泥块，其中，所述原材料包括以下重量百分含量的各组分：云长黏土10～20%，萍乡黄土30～45%，石英5～15%，高岭土10～15%，木炭粉10～30%，甲基纤维素2～5%;

　　2)将步骤1)得到的泥块挤出成型得到粒径为3～12毫米的颗粒;

　　3)将步骤2)得到的颗粒在干燥窑中烘干至含水率小于等于3%，得到干燥颗粒;

　　4)将步骤3)得到的干燥颗粒经过1.5～2.5小时升温至烧成温度1050～1200℃烧制0.5～1.5小时，风冷得到待活化颗粒;

　　5)将步骤4)得到的待活化颗粒用2～4wt%的硝酸在100～130度条件下浸泡4～6小时进行活化，活化后进行干燥，得到所述除总氮材料。

　　2.根据权利要求1所述的除总氮材料的制备方法，其特征在于，所述原材料中：

　　云长黏土的粒径为200到325目;萍乡黄土的粒径为200到325目;石英的粒径为200到325目;高岭土的粒径为200到325目;木炭粉的粒径为3000到3500目;甲基纤维素的粒径为200到325目。

　　3.一种根据权利要求1或2所述的除总氮材料的制备方法制备得到的除总氮材料。

　　4.一种微动力一体化生活污水处理设备，其特征在于，包括依次连通的缺氧区(1)、好氧区(2)、沉淀区(3)、精度除磷区(4)和清水消毒区(5)，在所述好氧区(2)内设置有好氧池进水管(15)，在所述沉淀区(3)内设置有三通的沉淀池中心配水筒(10)，所述沉淀池中心配水筒(10)包括一个水平的端口、一个向上的端口和一个向下的端口，所述缺氧区(1)的上部通过所述好氧池进水管(15)连通至所述好氧区(2)的下部，所述好氧区(2)的上部通过所述水平的端口连通至所述向下的端口，所述向下的端口设置在所述沉淀区(3)的中部，所述沉淀区(3)的上部与所述精度除磷区(4)的上部连通，所述精度除磷区(4)的下部与所述清水消毒区(5)的下部连通，在所述缺氧区(1)的中部设置有载体(6)，所述载体(6)内搭载有多功能纳米复合材料，在所述好氧区(2)内填充有MBBR填料(7)，在所述精度除磷区(4)内设置有筛箱(8)，在所述筛箱(8)内设置有多层精度除磷纳米颗粒，在所述好氧区(2)内还设置有反硝化回流泵(9)，所述反硝化回流泵(9)通过反硝化回流管(14)连通至所述载体(6)的下方，其中：

　　所述多功能纳米复合材料包括以下重量份的各组分：除COD材料30～40份，除重金属材料5～10份，除氨氮材料10～20份，权利要求3所提供的除总氮材料10～20份，除总磷材料5～10份。

　　5.根据权利要求4所述的微动力一体化生活污水处理设备，其特征在于：所述筛箱(8)为敞口的箱体，所述筛箱(8)的底板设置有多条平行的缝隙。

　　6.根据权利要求4所述的微动力一体化生活污水处理设备，其特征在于：所述缺氧区(1)的上部设置有连通至所述载体(6)下方的设备进水管(13);所述清水消毒区(5)的上部设置有设备出水管(16);还设置有气提回流装置(11)，所述气提回流装置(11)分别连通至所述缺氧区(1)的上部和所述沉淀区(3)的下部。

　　7.根据权利要求4所述的微动力一体化生活污水处理设备，其特征在于，所述精度除磷纳米颗粒由精度除磷纳米材料制成，所述精度除磷纳米材料的制备方法包括以下步骤：

　　1)将20～50份的蒙脱石、30～60份的膨润土和10～30份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料;

　　2)将18～22%的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.2～0.4：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，得到泥块;

　　3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒;

　　4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到干燥成型品;

　　5)将步骤4)得到的干燥成型品经过0.5～1.5小时升温至烧成温度700～850℃烧制0.5～1.5小时，得到精度除磷纳米材料。

　　8.根据权利要求7所述的微动力一体化生活污水处理设备，其特征在于：

　　步骤1)中：蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98%以上;膨润土的细度在10微米以下，纯度在95%以上;活性白土的细度在8微米以下，纯度在95%以上;

　　步骤2)中，练泥时间为20～30分钟;

　　步骤3)中，颗粒的粒径为3～12毫米;

　　步骤4)中，干燥成型品的含水率低于8%。

　　9.根据权利要求4所述的微动力一体化生活污水处理设备，其特征在于：

　　所述除COD材料选自SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料、SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料或SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料中的任意一种;

　　所述除重金属材料选自SAMMNS-MW200、SAMMNS-MWX01-R3或SAMMNS-MWHg01-P200中的任意一种;

　　所述除氨氮材料为SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料;

　　所述除总磷材料选自中国专利201410726467.4所提供的去除废水中总磷的多孔材料。

　　10.根据权利要求4所述的微动力一体化生活污水处理设备，其特征在于：所述载箱内的各层精度除磷纳米颗粒的粒径从上到下依次增大。

　　说明书

　　一种除总氮材料、其制备方法及微动力一体化生活污水处理设备

　　技术领域

　　本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种除总氮材料、其制备方法及微动力一体化生活污水处理设备。

　　背景技术

　　近年来，随着我国乡镇经济水平的发展，乡镇生活污水污染物浓度与排放总量逐年增加，特别是富营养元素氮磷的超标排放导致乡镇水生态环境日益恶劣;由于乡镇污水具有分散性高、水质水量变化性大、难以集中收集处理等特征，治理难度较大，越来越引起人们的关注。

　　一体化分散型生活污水处理设备在乡镇分散点源污水治理中发挥了巨大作用，具有结构紧凑、占地小，可移动、安装方便、自动化程度较高、出水水质相对人工湿地较好等特点，得到了广泛应用。但其处于发展阶段，仍然需要针对具体的应用环境进行进一步的发展。

　　中国专利201410054880.0公开了一种污水处理设备和污水处理方法。但同其它类似的专利，主要基于现有的处理单元、结构和材料，导致主要效果集中在部分指标，而在整体的水处理效果上，具有一定的局限。

　　发明内容

　　为解决现有技术的不足，本发明提供了一种除总氮材料、其制备方法及微动力一体化生活污水处理设备。其针对传统微动力一体化设备对乡镇生活污水COD、氨氮、总氮去除效率不高的现状，特别针对污水中重金属和磷污染物，提升去除效果以解决受纳水体富营养化和土壤重金属污染问题，并且能够为减少剩余污泥产量和降低处理费用提供解决方案。

　　本发明所提供的技术方案如下：

　　一种除总氮材料的制备方法，包括以下步骤：

　　2)将步骤1)得到的泥块挤出成型得到粒径为3～12毫米的颗粒;

　　3)将步骤2)得到的颗粒在干燥窑中烘干至含水率小于等于3%，得到干燥颗粒;

　　4)将步骤3)得到的干燥颗粒经过1.5～2.5小时升温至烧成温度1050～1200℃烧制0.5～1.5小时，风冷得到待活化颗粒;

　　5)将步骤4)得到的待活化颗粒用2～4wt%的硝酸在100～130度条件下浸泡4～6小时进行活化，活化后进行干燥，得到所述除总氮材料。

　　具体的，云长黏土的粒径为200到325目;萍乡黄土的粒径为200到325目;石英的粒径为200到325目;高岭土的粒径为200到325目;木炭粉的粒径为3000到3500目;甲基纤维素的粒径为200到325目。

　　本发明还提供了根据所述除总氮材料的制备方法制备得到的除总氮材料。

　　本发明还提供了一种微动力一体化生活污水处理设备，包括依次连通的缺氧区、好氧区、沉淀区、精度除磷区和清水消毒区，在所述好氧区内设置有好氧池进水管，在所述沉淀区内设置有三通的沉淀池中心配水筒，所述沉淀池中心配水筒包括一个水平的端口、一个向上的端口和一个向下的端口，所述缺氧区的上部通过所述好氧池进水管连通至所述好氧区的下部，所述好氧区的上部通过所述水平的端口连通至所述向下的端口，所述向下的端口设置在所述沉淀区的中部，所述沉淀区的上部与所述精度除磷区的上部连通，所述精度除磷区的下部与所述清水消毒区的下部连通，在所述缺氧区的中部设置有载体，所述载体内搭载有多功能纳米复合材料，在所述好氧区内填充有MBBR填料，在所述精度除磷区内设置有筛箱，在所述筛箱内设置有多层精度除磷纳米颗粒，在所述好氧区内还设置有反硝化回流泵，所述反硝化回流泵通过反硝化回流管连通至所述载体的下方，其中：

　　进一步的，所述筛箱为敞口的箱体，所述筛箱的底板设置有多条平行的缝隙。

　　进一步的，所述缺氧区的上部设置有连通至所述载体下方的设备进水管。

　　进一步的，所述清水消毒区的上部设置有设备出水管。

　　进一步的，设备还设置有气提回流装置，所述气提回流装置分别连通至所述缺氧区的上部和所述沉淀区的下部。

　　优选的，所述精度除磷纳米颗粒由精度除磷纳米材料制成，所述精度除磷纳米材料的制备方法包括以下步骤：

　　1)将20～50份的蒙脱石、30～60份的膨润土和10～30份的活性白土投入到高速混料机中混合，得到干混料;

　　2)将18～22%的醋酸钙溶液与步骤1)得到的干混料按照0.2～0.4：1的质量比进行湿混，湿混后练泥，得到泥块;

　　3)将步骤2)得到的泥块挤出成型成颗粒;

　　4)将步骤3)得到的颗粒在干燥窑中烘干，得到干燥成型品;

　　5)将步骤4)得到的干燥成型品经过0.5～1.5小时升温至烧成温度700～850℃烧制0.5～1.5小时，得到精度除磷纳米材料。

　　优选的，步骤1)中：蒙脱石的细度在5微米以下，纯度在98%以上;膨润土的细度在10微米以下，纯度在95%以上;活性白土的细度在8微米以下，纯度在95%以上;

　　步骤2)中，练泥时间为20～30分钟;

　　步骤3)中，颗粒的粒径为3～12毫米;

　　步骤4)中，干燥成型品的含水率低于8%。

　　优选的，所述载箱内的各层精度除磷纳米颗粒的粒径从上到下依次增大。

　　优选的，所述除COD材料选自由格丰环保科技有限公司所提供的SAMMNS-CT03纳米陶瓷材料、SAMMNS-CT06纳米陶瓷材料或SAMMNS-CT016纳米陶瓷材料中的任意一种。

　　优选的，所述除重金属材料选自由格丰环保科技有限公司所提供的SAMMNS-MW200、SAMMNS-MWX01-R3或SAMMNS-MWHg01-P200中的任意一种。

　　优选的，所述除氨氮材料为格丰环保科技有限公司所提供的SAMMNS-NH1陶瓷纳米材料。

　　优选的，所述除总磷材料选自中国专利201410726467.4所提供的去除废水中总磷的多孔材料。

　　本发明所提供的微动力一体化生活污水处理设备中所使用的多功能纳米复合材料，根据来水污染物种类浓度不同，可通过不同配比及粒径级配组成，粒径范围3.0-12.0mm不等，可供活性微生物附着生长。

　　本发明所提供的微动力一体化生活污水处理设备中所使用的精度除磷纳米材料，通过不同粒径合理级配形成的多层立体结构。精度除磷纳米材料采用粒径范围1.0-12.0mm不等，按照一定顺序放置在筛箱中，水流自流经过，对水中固态与溶解态的磷进行精度截留与吸附。

　　本发明所提供的微动力一体化生活污水处理设备具有以下优点：

　　1、合理粒径级配的纳米材料体系具有极大的比表面积，能够供高浓度高活性的微生物依附;

　　2、具有很好的生物亲和性，特有配方含有大量微量元素，能够释放供活性微生物使用;

　　3、具有很高的机械强度，很好的耐酸碱腐蚀性，使用寿命长;

　　4、材料丰富的孔隙率能够大量吸附有机物等污染因子，并通过微生物的分解再生活化;

　　5、丰富的孔隙结构形成了厌氧、缺氧与好氧环境，方便不同种类的微生物协同发挥作用;

　　6、不同于传统材料，复配COD、重金属、氨氮、总氮、总磷吸附降解材料能够大大增强整套系统对污染因子去除能力;

　　7、精度除磷纳米基材能够有效解决传统生物法除磷缺陷，对剩余含磷特别是溶解态的磷进行高精度吸附，保障消除点源富营养化风险;使用周期很长，更换后可再生活化，多次利用;

　　8、容积负荷较高，反应速率快，占地少，采用气提回流装置，配套动力设备少，运行费用低;

　　9、本质属于生物膜法范畴，大大减少了剩余污泥产量，排泥周期长，处置费用低。

　　本发明的微动力一体化生活污水处理系统，处理前端的复合高效生物载体一方面能够附着高浓度高活性的微生物群体，有效提高系统的抗冲击性，一方面通过纳米材料本身特性，能够吸附大量的COD、氨氮、总氮、重金属、总磷等污染因子，加快系统处理效果;后端的精度除磷纳米基材，针对来水中剩余含磷特别是溶解态的磷进行精度吸附去除，彻底消除点源富营养化污染风险。该微动力一体化处理设备用于乡镇生活污水处理，COD去除率≥90%，SS去除率≥92%，重金属去除率≥96%，磷和氮的去除率在95%以上，配合前级简单预处理措施，出水指标可以稳定达到一级A标准，磷污染物的指标优于一级A标准;与高效纳米材料复配使用，系统配套设备功耗低，运行费用相比传统一体化设备，降低了27%以上。