申请日2017.06.08
公开(公告)日2017.09.22
IPC分类号C02F9/14; B01D71/02; B01D67/00; C02F101/30
摘要
本发明公开的一种黑臭废水治理方法，包括以下步骤：A1、通过通过机械格栅或滤网，将黑臭废水通入第一废水池，过滤掉黑臭废水中的大颗粒固体悬浮物，所述第一废水池中加入絮凝剂，将水体中溶胶态或部分溶解态的黑臭物质通过絮凝，沉淀到废水底部;A2、通过泵将黑臭废水引流通过陶瓷膜，过滤黑臭废水中小颗粒的絮体，将第一废水池中的废水排入第二废水池，所述第二废水池中投入碳纤维生态草，对水体进行净化。该方法能有效的提高水体的透明度，降低色度和浊度，降低水体COD。
权利要求书
1.一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、通过机械格栅或滤网，将黑臭废水通入第一废水池，过滤掉黑臭废水中的大颗粒固体悬浮物，所述第一废水池中加入絮凝剂，将水体中溶胶态或部分溶解态的黑臭物质通过絮凝，沉淀到废水底部;
A2、通过泵将黑臭废水引流通过陶瓷膜，过滤黑臭废水中小颗粒的絮体，将第一废水池中的废水排入第二废水池，所述第二废水池中投入碳纤维生态草，对水体进行净化。
2.根据权利要求1所述的一种黑臭废水的治理方法，其特征在于， 所述絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
B1、将石英砂在摩尔浓度为1-5mol/L的盐酸或硝酸溶液中浸泡12-36h，然后反复用清水冲洗干净，除杂;
B2、将清洗干净的石英砂在马弗炉中以400-600℃下焙烧12-48h，将焙烧后的石英砂粉碎，过筛，选择100-200目的组分备用;
B3、取石英砂在质量百分比为5-10%的氯化钙水溶液中搅拌，其中石英砂与氯化钙水溶液的固液比为1:1-1:10，静置后滤掉上层清液，将沉淀分离后的石英砂在60-80℃下进行干燥，得到改性的石英砂;
B4、将改性的石英砂加入质量百分比为1-2%的壳聚糖溶液，其中石英砂与壳聚糖溶液的固液比为1:10-1:20，搅拌后，在100-120℃下进行干燥，得到所述的絮凝剂。
3.根据权利要求1所述的一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，所述陶瓷膜为氧化锆陶瓷膜，所述陶瓷膜的孔径为0.2-1μm，所述膜的通量为0.4-0.6*105m3•m-2•h-1•Pa-1。
4.根据权利要求3所述的一种黑臭污水的治理方法，其特征在于，所述氧化锆陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：
C1、将浓度为0.1-5mol/L的草酸溶液缓慢加入到30-40℃下的硝酸锆溶液中，同时不断搅拌，并加热到90-100℃反应，充分陈化后得到锆溶胶;
C2、在锆溶胶中加入增稠剂、干燥控制剂以及硝酸钇，搅拌20-30min，在搅拌过程中加入消泡剂，最后进行超声10-20min得到制膜液;
C3、将氧化锆微滤膜作为底膜，将上述的制膜液通过浸浆成型法在底膜内表面形成湿膜，通过干燥后，在马弗炉中烧结2-3h，得到所述的氧化锆陶瓷膜。
5.根据权利要求4所述的一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，所述增稠剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或多种;所述干燥控制剂为丙三醇、丁二醇、甲酰胺中的一种或多种;所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，所述碳纤维生态草包括底框架、生物碳纤维草体，所述多个生物碳纤维草体纵向安插在底框架上，生物炭纤维草体沿底框架边均匀排布。
7.根据权利要求6所述的一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，所述生物碳纤维草体包括生物碳纤维、细尼龙绳和钢筋，所述两股细尼龙绳缠绕拧紧，生物碳纤维中心点固定其上，再缠绕固定在钢筋之上。
8.根据权利要求7所述的一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，所述生物碳纤维为硅溶胶改性碳纤维，所述改性方法包括以下步骤：
D1、通过正硅酸四乙酯、水、助溶剂、有机或无机酸按一定比例混合均匀，在温度20-60℃下反应20-60h，得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液;然后加入表面改性剂，再反应20-60h，分离纯化处理后得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液，得到二氧化硅胶体粒子直径为80-100nm;
D2、将生物碳纤维浸泡在二氧化硅纳米胶体粒子分散液中，浸泡12-48h，在20-40℃下进行干燥，得到所述的硅溶胶改性碳纤维。
9.根据权利要求8所述的一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，所述助溶剂为单醇、多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的任意一种或多种;
所述表面改性剂为乙烯基三乙氧基硅氧烷、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯中的任意一种或多种; 所述有机或无机酸包括盐酸、硫酸、磷酸、氨基磺酸、甲酸、乙酸、乳酸中的任意一种或多种。
10.一种黑臭废水的治理方法，其特征在于，包括以下步骤：
E1、将石英砂在摩尔浓度为1-5mol/L的盐酸或硝酸溶液中浸泡12-36h，然后反复用清水冲洗干净，除杂;
E 2、将清洗干净的石英砂在马弗炉中以400-600℃下焙烧12-48h，将焙烧后的石英砂粉碎，过筛，选择100-200目的组分备用;
E3、取石英砂在质量百分比为5-10%的氯化钙水溶液中搅拌，其中石英砂与氯化钙水溶液的固液比为1:1-1:10，静置后滤掉上层清液，将沉淀分离后的石英砂在60-80℃下进行干燥，得到改性的石英砂;
E4、将改性的石英砂加入质量百分比为1-2%的壳聚糖溶液，其中石英砂与壳聚糖溶液的固液比为1:10-1:20，搅拌后，在100-120℃下进行干燥，得到所述的絮凝剂;
E5、通过机械格栅或滤网，将黑臭废水通入第一废水池，过滤掉黑臭废水中的大颗粒固体悬浮物，所述第一废水池中加入絮凝剂，将水体中溶胶态或部分溶解态的黑臭物质通过絮凝，沉淀到废水底部;
E6、通过正硅酸四乙酯、水、助溶剂、有机或无机酸按一定比例混合均匀，在温度20-60℃下反应20-60h，得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液;然后加入表面改性剂，再反应20-60h，分离纯化处理后得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液，得到二氧化硅胶体粒子直径为80-100nm;
E7、将浓度为0.1-5mol/L的草酸溶液缓慢加入到30-40℃下的硝酸锆溶液中，同时不断搅拌，并加热到90-100℃反应，充分陈化后得到锆溶胶;
E8、在锆溶胶中加入增稠剂、干燥控制剂以及硝酸钇，搅拌20-30min，在搅拌过程中加入消泡剂，最后进行超声10-20min得到制膜液;
E9、将氧化锆微滤膜作为底膜，将上述的制膜液通过浸浆成型法在底膜内表面形成湿膜，通过干燥后，在马弗炉中烧结2-3h，得到所述的氧化锆陶瓷膜;
E10、通过泵将黑臭废水引流通过陶瓷膜，过滤黑臭废水中小颗粒的絮体，将第一废水池中的废水排入第二废水池;
E11、将生物碳纤维浸泡在二氧化硅纳米胶体粒子分散液中，浸泡12-48h，在20-40℃下进行干燥，得到所述的硅溶胶改性碳纤维;
E12、将两股细尼龙绳缠绕拧紧，将硅溶胶改性碳纤维中心点固定其上，再缠绕固定在钢筋之上，得到生物碳纤维草体，将多个生物碳纤维草体纵向安插在底框架上，生物炭纤维草体沿底框架边均匀排布，得到所述碳纤维生态草;
E13、所述第二废水池中投入碳纤维生态草，对水体进行净化。
说明书
一种黑臭废水的治理方法
技术领域
本发明涉及废水处理的技术领域，特别涉及一种黑臭废水的治理方法。
背景技术
随着经济的快速发展以及城镇人口的增多，大部分生活污水和工业废水未经有效处理就直接排入河流或湖泊，河流所接纳的污水和废水量大大增加，已严重超过了河流自净能力，有机污染物大量积累，使水体严重污染，甚至出现了季节性或终年黑臭。
黑臭水的形成机理是在缺氧的水环境里，由河流的有机污染物厌氧分解所导致的黑臭过程实质是生物化学反应。所谓黑臭是水体的一个极端状态，当大量有机污染物排入河流后，河流中的好氧型微生物在降解有机物的过程中，导致溶氧大量消耗，直接造成溶氧很低，在水体缺氧的条件下，水中的微生物也由原来的好氧型为主转变为厌氧型为主，产生所谓的臭气，即硫化氢、胺、甲烷等小分子化合物，多种气味夹杂混合飘出水面，使水体散发出令人作呕的异味。水体黑臭的理化性质表现为强还原性质，水中Fe、Mn等重金属离子，与水体中的硫离子通过氧化还原反应形成硫化亚铁、硫化锰等黑色物，使水体从视觉上呈现黑色。另一方面，河流中的悬浮物会与有些大分子污染有机物结合，在河流底部沉淀，由于底部大量厌氧微生物的存在，分解有机物，使水体黑臭程度恶化。
发明内容
本发明的目的是提供一种黑臭废水的治理方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。
本发明提供的一种黑臭废水治理方法，包括以下步骤：
A1、通过通过机械格栅或滤网，将黑臭废水通入第一废水池，过滤掉黑臭废水中的大颗粒固体悬浮物，所述第一废水池中加入絮凝剂，将水体中溶胶态或部分溶解态的黑臭物质通过絮凝，沉淀到废水底部;
A2、通过泵将黑臭废水引流通过陶瓷膜，过滤黑臭废水中小颗粒的絮体，将第一废水池中的废水排入第二废水池，所述第二废水池中投入碳纤维生态草，对水体进行净化。
在一些实施方式中，絮凝剂的制备方法包括以下步骤：
B1、将石英砂在摩尔浓度为1-5mol/L的盐酸或硝酸溶液中浸泡12-36h，然后反复用清水冲洗干净，除杂;
B2、将清洗干净的石英砂在马弗炉中以400-600℃下焙烧12-48h，将焙烧后的石英砂粉碎，过筛，选择100-200目的组分备用;
B3、取石英砂在质量百分比为5-10%的氯化钙水溶液中搅拌，其中石英砂与氯化钙水溶液的固液比为1:1-1:10，静置后滤掉上层清液，将沉淀分离后的石英砂在60-80℃下进行干燥，得到改性的石英砂;
B4、将改性的石英砂加入质量百分比为1-2%的壳聚糖溶液，其中石英砂与壳聚糖溶液的固液比为1:10-1:20，搅拌后，在100-120℃下进行干燥，得到所述的絮凝剂。
所用的絮凝剂为固体粉末，方便运输和操作，且主要材料石英砂方便易得，价格低廉。
在一些实施方式中，陶瓷膜为氧化锆陶瓷膜，所述陶瓷膜的孔径为0.2-1μm，所述膜的通量为0.4-0.6*105m3•m-2•h-1•Pa-1。
在一些实施方式中，氧化锆陶瓷膜的制备方法包括以下步骤：
C1、将浓度为0.1-5mol/L的草酸溶液缓慢加入到30-40℃下的硝酸锆溶液中，同时不断搅拌，并加热到90-100℃反应，充分陈化后得到锆溶胶;
C2、在锆溶胶中加入增稠剂、干燥控制剂以及硝酸钇，搅拌20-30min，在搅拌过程中加入消泡剂，最后进行超声10-20min得到制膜液;
C3、将氧化锆微滤膜作为底膜，将上述的制膜液通过浸浆成型法在底膜内表面形成湿膜，通过干燥后，在马弗炉中烧结2-3h，得到所述的氧化锆陶瓷膜。
在一些实施方式中，增稠剂为甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或多种;
在一些实施方式中，干燥控制剂为丙三醇、丁二醇、甲酰胺中的一种或多种;
在一些实施方式中，消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚中的一种或多种。
在一些实施方式中，碳纤维生态草包括底框架、生物碳纤维草体，所述多个生物碳纤维草体纵向安插在底框架上，生物炭纤维草体沿底框架边均匀排布。
在一些实施方式中，生物碳纤维草体包括生物碳纤维、细尼龙绳和钢筋，所述两股细尼龙绳缠绕拧紧，生物碳纤维中心点固定其上，再缠绕固定在钢筋之上。
在一些实施方式中，生物碳纤维为硅溶胶改性碳纤维，所述改性方法包括以下步骤：
D1、通过正硅酸四乙酯、水、助溶剂、有机或无机酸按一定比例混合均匀，在温度20-60℃下反应20-60h，得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液;然后加入表面改性剂，再反应20-60h，分离纯化处理后得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液，得到二氧化硅胶体粒子直径为80-100nm;
D2、将生物碳纤维浸泡在二氧化硅纳米胶体粒子分散液中，浸泡12-48h，在20-40℃下进行干燥，得到所述的硅溶胶改性碳纤维。
在一些实施方式中，助溶剂为单醇、多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇中的任意一种或多种;
在一些实施方式中，表面改性剂为乙烯基三乙氧基硅氧烷、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯中的任意一种或多种;
在一些实施方式中，有机或无机酸包括盐酸、硫酸、磷酸、氨基磺酸、甲酸、乙酸、乳酸中的任意一种或多种。
一种黑臭废水的治理方法，包括以下步骤：
E1、将石英砂在摩尔浓度为1-5mol/L的盐酸或硝酸溶液中浸泡12-36h，然后反复用清水冲洗干净，除杂;
E 2、将清洗干净的石英砂在马弗炉中以400-600℃下焙烧12-48h，将焙烧后的石英砂粉碎，过筛，选择100-200目的组分备用;
E3、取石英砂在质量百分比为5-10%的氯化钙水溶液中搅拌，其中石英砂与氯化钙水溶液的固液比为1:1-1:10，静置后滤掉上层清液，将沉淀分离后的石英砂在60-80℃下进行干燥，得到改性的石英砂;
E4、将改性的石英砂加入质量百分比为1-2%的壳聚糖溶液，其中石英砂与壳聚糖溶液的固液比为1:10-1:20，搅拌后，在100-120℃下进行干燥，得到所述的絮凝剂;
E5、通过机械格栅或滤网，将黑臭废水通入第一废水池，过滤掉黑臭废水中的大颗粒固体悬浮物，所述第一废水池中加入絮凝剂，将水体中溶胶态或部分溶解态的黑臭物质通过絮凝，沉淀到废水底部;
E6、通过正硅酸四乙酯、水、助溶剂、有机或无机酸按一定比例混合均匀，在温度20-60℃下反应20-60h，得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液;然后加入表面改性剂，再反应20-60h，分离纯化处理后得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液，得到二氧化硅胶体粒子直径为80-100nm;
E7、将浓度为0.1-5mol/L的草酸溶液缓慢加入到30-40℃下的硝酸锆溶液中，同时不断搅拌，并加热到90-100℃反应，充分陈化后得到锆溶胶;
E8、在锆溶胶中加入增稠剂、干燥控制剂以及硝酸钇，搅拌20-30min，在搅拌过程中加入消泡剂，最后进行超声10-20min得到制膜液;
E9、将氧化锆微滤膜作为底膜，将上述的制膜液通过浸浆成型法在底膜内表面形成湿膜，通过干燥后，在马弗炉中烧结2-3h，得到所述的氧化锆陶瓷膜;
E10、通过泵将黑臭废水引流通过陶瓷膜，过滤黑臭废水中小颗粒的絮体，将第一废水池中的废水排入第二废水池;
E11、将生物碳纤维浸泡在二氧化硅纳米胶体粒子分散液中，浸泡12-48h，在20-40℃下进行干燥，得到所述的硅溶胶改性碳纤维;
E12、将两股细尼龙绳缠绕拧紧，将硅溶胶改性碳纤维中心点固定其上，再缠绕固定在钢筋之上，得到生物碳纤维草体，将多个生物碳纤维草体纵向安插在底框架上，生物炭纤维草体沿底框架边均匀排布，得到所述碳纤维生态草;
E13、所述第二废水池中投入碳纤维生态草，对水体进行净化。
有益效果：第一废水池絮凝剂的治理方法可以有效改善水体感官效果，在显著降低水体臭味物质的同时，提高水体的透明度，提升水体溶解氧水平，并改善水体及表层沉积物的局部微环境，对黑臭废水处理起到良好的治理效果。第一废水池和第二废水池之间通过氧化锆陶瓷膜将絮凝的小颗粒物质过滤掉，其陶瓷膜制备成本低，流通处理量高。
第二废水池的仿生碳纤维人工净化草，抗水冲击能力强，不易倒伏互相缠绕，能保证水草和水体的长期充分接触。以生物碳纤维为草体主体，比表面积大，对水体污染物的吸附性能好。同时生物碳纤维具有高度的生物亲和性，易于微生物附着和挂膜和水生动物栖息，形成良好的生态系统，达到仿生效果。在生物碳纤维的吸附作用和附着生物的分解作用下，该仿生碳纤维能有效的吸附分解水体溶解态及悬浮态有机物，而通过硅溶胶改性，能通过氧化硅的光催化作用，将吸附的有机物氧化分解，从而提高水体的透明度，降低水体COD和氮磷含量。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明进行进一步详细的说明。
实施案例1：
a1、将石英砂在摩尔浓度为1mol/L的盐酸溶液中浸泡12h，然后反复用清水冲洗干净，除杂;
a2、将清洗干净的石英砂在马弗炉中以400℃下焙烧12h，将焙烧后的石英砂粉碎，过筛，选择100目的组分备用;
a3、取石英砂在质量百分比为5%的氯化钙水溶液中搅拌，其中石英砂与氯化钙水溶液的固液比为1:1，静置后滤掉上层清液，将沉淀分离后的石英砂在60℃下进行干燥，得到改性的石英砂;
a4、将改性的石英砂加入质量百分比为1%的壳聚糖溶液，其中石英砂与壳聚糖溶液的固液比为1:10，搅拌后，在100℃下进行干燥，得到所述的絮凝剂;
a5、通过机械格栅或滤网，将黑臭废水通入第一废水池，过滤掉黑臭废水中的大颗粒固体悬浮物，所述第一废水池中加入絮凝剂，将水体中溶胶态或部分溶解态的黑臭物质通过絮凝，沉淀到废水底部;
a6、通过正硅酸四乙酯、水、乙醇、甲酸按一定比例混合均匀，在温度20℃下反应20h，得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液;然后加入乙烯基三乙氧基硅氧烷，再反应20h，分离纯化处理后得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液，得到二氧化硅胶体粒子直径为80nm;
a7、将浓度为0.1mol/L的草酸溶液缓慢加入到30℃下的硝酸锆溶液中，同时不断搅拌，并加热到90-℃反应，充分陈化后得到锆溶胶;
a8、在锆溶胶中加入甲基纤维素、丙三醇以及硝酸钇，搅拌20min，在搅拌过程中加入乳化硅油，最后进行超声10min得到制膜液;
a9、将氧化锆微滤膜作为底膜，将上述的制膜液通过浸浆成型法在底膜内表面形成湿膜，通过干燥后，在马弗炉中烧结2h，得到所述的氧化锆陶瓷膜;
a10、通过泵将黑臭废水引流通过陶瓷膜，过滤黑臭废水中小颗粒的絮体，将第一废水池中的废水排入第二废水池;
a11、将生物碳纤维浸泡在二氧化硅纳米胶体粒子分散液中，浸泡12h，在20℃下进行干燥，得到所述的硅溶胶改性碳纤维;
a12、将两股细尼龙绳缠绕拧紧，将硅溶胶改性碳纤维中心点固定其上，再缠绕固定在钢筋之上，得到生物碳纤维草体，将多个生物碳纤维草体纵向安插在底框架上，生物炭纤维草体沿底框架边均匀排布，得到所述碳纤维生态草;
a13、所述第二废水池中投入碳纤维生态草，对水体进行净化。
实施案例2：
b1、将石英砂在摩尔浓度为5mol/L的硝酸溶液中浸泡36h，然后反复用清水冲洗干净，除杂;
b2、将清洗干净的石英砂在马弗炉中以600℃下焙烧48h，将焙烧后的石英砂粉碎，过筛，选择200目的组分备用;
b3、取石英砂在质量百分比为10%的氯化钙水溶液中搅拌，其中石英砂与氯化钙水溶液的固液比为1:10，静置后滤掉上层清液，将沉淀分离后的石英砂在80℃下进行干燥，得到改性的石英砂;
b4、将改性的石英砂加入质量百分比为2%的壳聚糖溶液，其中石英砂与壳聚糖溶液的固液比为1:20，搅拌后，在120℃下进行干燥，得到所述的絮凝剂;
b5、通过机械格栅或滤网，将黑臭废水通入第一废水池，过滤掉黑臭废水中的大颗粒固体悬浮物，所述第一废水池中加入絮凝剂，将水体中溶胶态或部分溶解态的黑臭物质通过絮凝，沉淀到废水底部;
b6、通过正硅酸四乙酯、水、聚醚多元醇、硫酸按一定比例混合均匀，在温度60℃下反应60h，得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液;然后加入3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯，再反应60h，分离纯化处理后得到二氧化硅纳米胶体粒子分散液，得到二氧化硅胶体粒子直径为100nm;
b7、将浓度为5mol/L的草酸溶液缓慢加入到40℃下的硝酸锆溶液中，同时不断搅拌，并加热到100℃反应，充分陈化后得到锆溶胶;
b8、在锆溶胶中加入聚乙烯醇、甲酰胺以及硝酸钇，搅拌30min，在搅拌过程中加入聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，最后进行超声20min得到制膜液;
b9、将氧化锆微滤膜作为底膜，将上述的制膜液通过浸浆成型法在底膜内表面形成湿膜，通过干燥后，在马弗炉中烧结3h，得到所述的氧化锆陶瓷膜;
b10、通过泵将黑臭废水引流通过陶瓷膜，过滤黑臭废水中小颗粒的絮体，将第一废水池中的废水排入第二废水池;
b11、将生物碳纤维浸泡在二氧化硅纳米胶体粒子分散液中，浸泡48h，在40℃下进行干燥，得到所述的硅溶胶改性碳纤维;
b12、将两股细尼龙绳缠绕拧紧，将硅溶胶改性碳纤维中心点固定其上，再缠绕固定在钢筋之上，得到生物碳纤维草体，将多个生物碳纤维草体纵向安插在底框架上，生物炭纤维草体沿底框架边均匀排布，得到所述碳纤维生态草;
b13、所述第二废水池中投入碳纤维生态草，对水体进行净化。
