申请日2016.12.17
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F1/52; C02F1/56; C02F1/28; C02F9/14
摘要
本发明提供一种非晶体二氧化硅处理剂及用其处理污水的工艺和设备。所述非晶体二氧化硅处理剂由非晶体二氧化硅与絮凝剂按下列质量比混合而得：非晶体二氧化硅:絮凝剂=6.5‑7.9:3.5‑2.1。在污水中加入非晶体二氧化硅处理剂，送入非晶体二氧化硅处理设备中，在对污水中的污染物进行吸附、絮凝的同时，自然形成非晶体二氧化硅纳米微孔过滤层，从而高效过滤污水中的污染物，清水向上并从出水口排出，含有非晶体二氧化硅的污泥液回流至生物池，在生物池中形成生物载体，而污泥沉降到底部后由排污口排出。使出水达到并超过GB18918‑2002一级A标准及国家规定的各排放标准，实现污水资源化、污泥回收再利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种非晶体二氧化硅处理剂，其特征在于它由非晶体二氧化硅与絮凝剂按下列质量比混合而得：
非晶体二氧化硅 : 絮凝剂 = 6.5-7.9 : 3.5-2.1;
所述絮凝剂为聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺中的一种或几种，且几种的混合均为任意质量比。
2.如权利要求1所述非晶体二氧化硅处理剂，其特征在于所述非晶体二氧化硅通过下列方法制得：将硅藻土磨细至-0.074mm，加水混合成质量浓度为30-45%的矿浆,在130-200转/分的条件下擦洗20-25分钟,再加水稀释矿浆浓度至15-25%，在1440-2800转/分的条件下分散2-5分钟,同时按每吨原矿加入20-25克的量，加入分散剂，经一级分离，把硅藻土中的晶体二氧化硅杂质分离去除;再经二级分离，使非晶体二氧化硅沉降，而硅藻土中的杂质：蒙托石、伊利石、高岭石、水涓云母则随水分离去除;沉降的非晶体二氧化硅经烘干后，得非晶体二氧化硅;所述分散剂为六偏磷酸钠、偏硅酸钠、氢氧化钠中的一种或几种，且几种的混合均为任意质量比。
3.一种用权利要求1所述非晶体二氧化硅处理剂处理污水的非晶体二氧化硅处理设备，包括带空腔的锥形壳体，其特征在于锥形壳体上部设有出水堰槽、底部设有排泥口，在空腔中心位置设有竖直进水管，该竖直进水管内部为一室，该竖直进水管的上端敞开、下端穿过锥形壳体底部向外延伸，在空腔中并位于竖直进水管外围设有筒体，该筒体与竖直进水管之间为二室，该筒体的上端与锥形壳体顶部相连，下端与锥形壳体底部保持间距，筒体与锥形壳体壁之间为澄清池。
4.如权利要求3所述的非晶体二氧化硅处理设备，其特征在于所述出水堰槽包括大圈槽、中圈槽、小圈槽，在小圈槽与大圈槽之间设有径向长条槽，在中圈槽与大圈槽之间设有径向短条槽，且大圈槽、中圈槽、小圈槽、径向长条槽、径向短条槽相互连通，每条槽的两侧边均设为齿边。
5.如权利要求3所述的非晶体二氧化硅处理设备，其特征在于所述锥形壳体壁的倾斜角为45-55度。
6.如权利要求3所述的非晶体二氧化硅处理设备，其特征在于所述锥形壳体为圆锥形或多边锥形。
7.一种用权利要求1所述非晶体二氧化硅处理剂处理污水的系统，包括调节池、格栅、旋流沉砂设备、厌氧池、好氧池、鼓风机、消毒设备，储泥池、储水池，其特征在于还包括非晶体二氧化硅处理设备，该非晶体二氧化硅处理设备包括带空腔的锥形壳体，锥形壳体上部设有出水堰槽、底部设有排泥口，在空腔中心位置设有竖直进水管，该竖直进水管内部为一室，该竖直进水管的上端敞开、下端穿过锥形壳体底部向外延伸，在空腔中并位于竖直进水管外围设有筒体，该筒体内部为二室，该筒体的上端与锥形壳体顶部相连，下端与锥形壳体底部保持间距，筒体与锥形壳体壁之间为澄清池。
8.一种用非晶体二氧化硅处理剂处理污水的方法，包括对污水pH值进行调节、对污水中漂浮物和粗砂进行分离、对污水进行好氧和厌氧处理或/和对污水进行消毒杀菌处理的常规步骤，其特征在于还包括对污水进行的下列非晶体二氧化硅处理：
A、将污水送入非晶体二氧化硅处理设备之前，按每吨污水投放20-100克的量，向污水中投入非晶体二氧化硅处理剂，该非晶体二氧化硅处理剂由下列质量比的组分混合而得：非晶体二氧化硅:絮凝剂=6.5-7.9:3.5-2.1;
B、将混合有非晶体二氧化硅处理剂的污水，以2-3m/s的流速送入非晶体二氧化硅处理设备的竖直进水管即一室中，再进入竖直进水管与筒体之间的二室中，最后进入澄清池中，使污水流速随澄清池截面积的扩大而减慢至0.1-0.5mm/s，让非晶体二氧化硅处理剂在对污水中的污染物充分吸附、絮凝的同时，在澄清池中自然形成非晶体二氧化硅钠米微孔过滤层，从而过滤污染物和水,清水以0.1-0.5mm/s的上升速度上升后经过出水堰槽后从出水口溢出，污染物以0.5-1.5mm/s速度沉降至底部后，经排泥口排出。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述污水在非晶体二氧化硅处理设备中的停留时间为3-5小时。
说明书
非晶体二氧化硅处理剂及用其处理污水的工艺和设备
技术领域
本发明涉及一种非晶体二氧化硅处理剂及使用该处理剂处理污水的工艺和设备，属于环境保护工艺及设备技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，以及城市建设步伐的加快，生活污水和工业废水的处理，已成为环境保护的重中之重，如不能及时有效处理，将严重威胁人类的生存环境。现有技术中的污水处理方法主要有下列两种：
一、化学絮凝法
该方法对重金属、磷、色度的去除效果较好，但对氨氮和有机物的去除效果则较差，并会因产生的大量污泥而造成二次污染。
二、生物法
生物法对有机污染物及氨氮、磷有良好的去除效果, 但对重金属、SS、色度及有毒、有害物质的去除效果较差，尤其在浓度和温度发生变化时，处理后的出水不能稳定达标，同时需要使用大量的化学絮凝剂才能完成污泥的脱水，这必然使脱水后的污泥不仅含有全部污染物，更含有毒、有害的化学絮凝剂，同样造成严重的二次污染。
因此，为使出水能够循环利用，实现污水资源化，达到零排放，并解决二次污染的问题，有必要研制新的污水处理剂以及相适应的处理设备和处理方法。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种非晶体二氧化硅处理剂。
本发明的第二个目的在于提供一种用非晶体二氧化硅处理剂处理污水的非晶体二氧化硅处理设备。
本发明的第三个目的在于提供一种使用非晶体二氧化硅处理剂处理污水的系统。
本发明的第四个目的在于提供一种用非晶体二氧化硅处理剂处理污水的方法。
本发明的第一个目的通过下列技术方案实现：一种非晶体二氧化硅处理剂，其特征在于它由非晶体二氧化硅与絮凝剂按下列质量比混合而得：非晶体二氧化硅 : 絮凝剂= 6.5-7.9 : 3.5-2.1。
所述絮凝剂为聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁、聚丙烯酰胺中的一种或几种，且几种的混合均为任意质量比，具体种类的选择视污水性质、污水主要成分的不同而具体确定。
所述絮凝剂还可为常用的无机絮凝剂或有机高分子絮凝剂，可根据不同的污水种类选择不同的絮凝剂。
所述非晶体二氧化硅通过下列方法制得：将硅藻土磨细至-0.074mm，加水混合成质量浓度为30-45%的矿浆,在130-200转/分的条件下擦洗20-25分钟,再加水稀释矿浆浓度至15-25%，在1440-2800转/分的条件下分散2-5分钟,同时按每吨原矿加入20-25克的量，加入分散剂，经一级分离，把硅藻土中的晶体二氧化硅杂质(石英砂等)分离去除;再经二级分离，使非晶体二氧化硅(硅藻)沉降，而硅藻土中的杂质：蒙托石、伊利石、高岭石、水涓云母则随水分离去除;沉降的非晶体二氧化硅(硅藻)经烘干后，得非晶体二氧化硅。
所述分散剂为六偏磷酸钠、偏硅酸钠、氢氧化钠中的一种或几种，且几种的混合均为任意质量比。
所述一级、二级分离用的设备为常规多级分离机。
所述非晶体二氧化硅为含结晶水的蛋白石组成的硅藻，化学成分是非晶体二氧化硅，其结构是纳米微孔。
所述非晶体二氧化硅中：非晶体二氧化硅比重为2.2-2.4，含量为65-85%，硅藻量占70-90%，晶体二氧化硅比重为2.6，含量为1-5%，铅≦50 PPM， 砷≦6 PPM，烧损量≦5%，pH值 6-8，紧堆密度≦0.45。
所述硅藻土是用本申请人于1996年12月10日申请的专利号为96117368.8,名称为“超低品位硅藻土纯物理选矿方法及设备”的发明专利，或者于2001年2月22日申请的专利号为01107179.6,名称为“超细微粒静电分离选矿方法及其系统”的发明专利生产的产品。
本发明的第二个目的通过下列技术方案完成：一种非晶体二氧化硅处理设备，包括带空腔的锥形壳体，其特征在于锥形壳体上部设有出水堰槽、底部设有排泥口，在空腔中心位置设有竖直进水管，该竖直进水管内部为一室，该竖直进水管的上端敞开、下端穿过锥形壳体底部向外延伸，在空腔中并位于竖直进水管外围设有筒体，该筒体与竖直进水管之间为二室，该筒体的上端与锥形壳体顶部相连，下端与锥形壳体底部保持间距，筒体与锥形壳体壁之间为澄清池，混有非晶体二氧化硅处理剂的污水先送入一室再进入二室、之后从二室进入澄清池，污水流速会随450安息角的锥形壳体的截面积向上逐渐扩大的同时而逐渐降低，使非晶体二氧化硅处理剂在对污水中的污物进行吸附、絮凝的同时，在澄清池中形成非晶体二氧化硅的纳米微孔过滤层，从而高效过滤污染物与水，让滤过的水上升后经出水堰槽流出，而污染物形成的污泥则沉降到底部后由排泥口排出。
所述锥形壳体顶部设有堰槽，该堰槽包括大圈槽、中圈槽、小圈槽，在小圈槽与大圈槽之间设有径向长条槽，在中圈槽与大圈槽之间设有径向短条槽，且大圈槽、中圈槽、小圈槽、径向长条槽、径向短条槽相互连通，每条槽的两侧边均设为齿边。
所述锥形壳体壁的倾斜角为45-55度。
所述锥形壳体为圆锥形或多边锥形。
本发明的第三个目的通过下列技术方案完成：一种用非晶体二氧化硅处理剂处理污水的系统，包括调节池、格栅、旋流沉砂设备、厌氧池、好氧池、鼓风机、消毒设备，储泥池、储水池等常规设备，以及非晶体二氧化硅处理设备，相互间的设置位置以及与用非晶体二氧化硅处理剂处理污水的设备的设置位置，均视污水种类的不同而具体确定。
本发明的第四个目的通过下列技术方案完成：一种用非晶体二氧化硅处理剂处理污水的方法，包括对污水pH值进行调节、对污水中漂浮物和粗砂进行分离、对污水进行好氧和厌氧处理或/和对污水进行消毒杀菌处理的常规步骤，其特征在于还包括对污水进行的下列非晶体二氧化硅处理：
A、将污水送入非晶体二氧化硅处理设备之前，按每吨污水投放20-100克的量，向污水中投入非晶体二氧化硅处理剂，该非晶体二氧化硅处理剂由下列质量比的组分混合而得：非晶体二氧化硅 : 絮凝剂 = 6.5-7.9 : 3.5-2.1;
B、将混合有非晶体二氧化硅处理剂的污水，以2-3m/s的流速送入非晶体二氧化硅处理设备的竖直进水管即一室中，再进入竖直进水管与筒体之间的二室中，最后进入澄清池中，使污水流速随澄清池截面积的扩大而减慢至0.1-0.5mm/s，让非晶体二氧化硅处理剂在对污水中的污染物充分吸附、絮凝的同时，在澄清池中自然形成非晶体二氧化硅钠米微孔过滤层，从而过滤污染物和水,清水以0.1-0.5mm/s的上升速度上升后经过出水堰槽后从出水口溢出，污染物以0.5-1.5mm/s速度沉降至底部后，经排泥口排出。
所述污水在非晶体二氧化硅处理设备中的停留时间为3-5小时。
所述的非晶体二氧化硅处理至少为一次。
所述的对污水pH值进行调节，对污水中漂浮物和粗砂进行分离，对污水进行好氧、厌氧处理，对污水进行消毒、杀菌处理，以及对污水进行的非晶体二氧化硅处理的顺序，视不同污水处理具体确定。
本发明具有下列优点和效果：
1、本发明提供的非晶体二氧化硅处理剂，为无毒、无害的污水处理剂，不仅具有静电聚合即物理絮凝的作用，絮凝污水中的污染物，并且非晶体二氧化硅巨大的纳米微孔的比表面积，能代替活性炭在污水处理中作深度吸附处理，使污水处理后无臭味;在处理器中形成的非晶体二氧化硅的纳米微孔过滤层能替代微孔膜过滤，高效过滤污染物;另外，非晶体二氧化硅在生物池中形成生物载体，使微生物在非晶体二氧化硅的纳米微孔表面富集的碳源上快速、高效繁殖;此外，非晶体二氧化硅还具有自动脱水的物理特性，在污泥脱水处理中无需添加有毒、有害的絮凝剂即可顺利脱水，不产生二次污染，污泥能回收循环再利用。
2、本发明提供的非晶体二氧化硅处理剂对COD的去除率为(COD- BOD)×80至90%，可以把可生化性比值<0.3的污水提高为可生化性比值>0.5;
3、本发明提供的非晶体二氧化硅处理剂处理工艺产生的污泥量较现有污水处理方法减少50%;尤其是污泥中含有非晶体二氧化硅，可从中回收非晶体二氧化硅再利用，不产生二次污染。
4、本发明提供的非晶体二氧化硅处理剂及用其处理污水的工艺和设备，设备简单，效率高，可以承建和改造生活污水、工业废水处理厂及垃圾渗滤液，制造生活污水及工业废水一体化处理设备。污水处理后出水达到并超过GB18918-2002一级A标准及国家规定的各排放标准，甚至达到地表水四、三类标准，实现污水资源化。处理后的污泥容易脱水，且无需添加任何化学絮凝剂，污泥可回收实现污泥资源化再利用。
