一种城市生活污水净化剂及其制备方法与流程

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种城市生活污水净化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

城市污水是排入城镇污水系统的污水的统称。城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。城市生活污水、工业废水和城市径流污水汇流而成形成城市污水。如果城市污水不经处理就排入地面水体，会使河流、湖泊受到污染。随着我国城市的快速发展，在快速的发展中环境污染现象也越来越严重，而污水处理占据了城市环境建设的重要部分。目前，城市中处理污水的方法也从治理污染源和污染物发展到以环境为基础进行污染物的总量控制。

投入一定的资金兴建城市污水处理厂，最终取得的效果却可能不太明显，并且还要担负昂贵的运行维护管理费用，久而久之，出现了城市污水处理率低的问题，而且再生水的利用效果不高。大量的水体污染问题成为常态。随着人们对环保问题认识的加深，国家也在加大污水处理投资力度，但是相对于国外来讲还有很大的差距，不能很好地满足各大城市的实际需要。

目前我国城市污水处理工艺普遍采用的是传统活性污泥法、氧化沟、sbr等，而污水处理剂，顾名思义就是在污水处理时需要用到的一种添加剂，像聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子、两性离子聚丙烯酰胺、聚合氯化铝等在不同用途中都可以做为污水处理剂使用。污水处理剂使用方法简单、制造使用成本低，越来越受到人们的广泛关注。

技术实现要素：

针对目前城市污水处理成本高，操作复杂，处理效率不理想的问题，本发明提供一种成本低廉，制造方法简单，使用便捷的城市污水净化剂，并提供其制备方法。本发明所采用的技术方案是：

一种城市生活污水净化剂，包括以下组分及其重量份数：改性硅藻土80-120份、活性炭30-50份、二氧化硅粉30-50份、铝酸钠10-20份、粉煤灰10-20份、絮凝剂10-20份、增效剂5-10份。

所述改性硅藻土是由以下方法制备而成的：(1)按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤3-5次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；(2)将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土。干燥箱的干燥温度为100-120℃，干燥时间不少于24h。

所述絮凝剂为聚合硫酸铝和聚合硫酸铝铁按照质量比1:3混合而得。

所述增效剂是谷氨酸钠和焦磷酸钠按照1:1.5-2.5的重量混合而得。

一种城市生活污水净化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备改性硅藻土：按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤3-5次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；

将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土；

(2)按照重量份数称取改性硅藻土、活性炭、铝酸钠、粉煤灰、絮凝剂、增效剂加入到粉碎设备中，充分粉碎至100目，后置于圆盘造粒机中进行造粒，通过振动筛选粒径范围为5-10mm的预混料颗粒；

(3)将二氧化硅粉加入蒸馏水，配置成含水量为6-12％的矿浆溶液；

(4)取六甲基二硅氮杂烷，加蒸馏水配制成浓度为10％的改性剂溶液，将改性剂加入步骤(3)所得矿浆溶液中，改性剂和矿浆溶液的体积比为1:5，保持温度50-70℃，反应1-4h后抽滤、洗涤，干燥后形成经有机化处理的二氧化硅粉；

(5)将步骤(2)得到的预混料颗粒在20-40rmp转速的转鼓中预热，将步骤(4)所得二氧化硅粉配制成含水量为6-10％的溶液，将溶液少量多次加入到滚动的预混料颗粒表面，最后经干燥后得到本发明所述净化剂。

本发明制备方法中步骤(4)、步骤(5)中干燥温度在100-120℃，干燥时间不少于24h。

本发明所使用原料均市售可得。

有益效果：

本发明净化剂不同于传统净化剂，其包含外层亲水亲油的二氧化硅层和内部具有净化效果的核心层两层结构，外层亲水亲油，可起到较好的除油效果。内层由硅藻土为主要活性物质制备而成。

内层硅藻土通过酸活化和热活化两步处理，大大加改善硅藻土的表面特性，扩大孔径，增加孔隙率，增大比表面积，使得吸附性能达到最佳。再使用壳聚糖对其比表面进行改性，壳聚糖含有羟基、氨基等多种对水中污染物有较好絮凝作用的活性基团，与硅藻土结合后，对废水中的悬浮物、有机物以及颜色等具有较好的去除效果。同时本发明添加增效剂谷氨酸钠和焦磷酸钠，其对改性硅藻土可起到稳定和促进作用，两者相互配合，协同发挥作用，共同实现了本发明高效的净化效果。本发明净化剂为球形小颗粒，在使用过程中可收纳于袋中再置于污水中进行使用，使用方便，处理速度快，且处理过程无有毒有害物质产生，绿色无污染，有效提升城市污水的处理效率和处理成本，具有广泛的应用潜力。

附图说明

图1为本发净化剂两层结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种城市生活污水净化剂，包括以下组分及其重量份数：改性硅藻土80份、活性炭30份、二氧化硅粉30份、铝酸钠10份、粉煤灰10份、絮凝剂10份、增效剂5份。

所述改性硅藻土是由以下方法制备而成的：(1)按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤3次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；(2)将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土。干燥箱的干燥温度为100℃，干燥时间不少于24h。

所述絮凝剂为聚合硫酸铝和聚合硫酸铝铁按照质量比1:3混合而得。

所述增效剂是谷氨酸钠和焦磷酸钠按照1:1.5的重量混合而得。

一种城市生活污水净化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备改性硅藻土：按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤3次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；

将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土；

(2)按照重量份数称取改性硅藻土、活性炭、铝酸钠、粉煤灰、絮凝剂、增效剂加入到粉碎设备中，充分粉碎至100目，后置于圆盘造粒机中进行造粒，通过振动筛选粒径范围为5-10mm的预混料颗粒；

(3)将二氧化硅粉加入蒸馏水，配置成含水量为6％的矿浆溶液；

(4)取六甲基二硅氮杂烷，加蒸馏水配制成浓度为10％的改性剂溶液，将改性剂加入步骤(3)所得矿浆溶液中，改性剂和矿浆溶液的体积比为1:5，保持温度50℃，反应1h后抽滤、洗涤，干燥后形成经有机化处理的二氧化硅粉；

(5)将步骤(2)得到的预混料颗粒在20rmp转速的转鼓中预热，将步骤(4)所得二氧化硅粉配制成含水量为6％的溶液，将溶液少量多次加入到滚动的预混料颗粒表面，最后经干燥后得到本发明所述净化剂。

步骤(4)、(5)干燥温度为100℃，干燥时间不少于24h。

实施例2

一种城市生活污水净化剂，包括以下组分及其重量份数：改性硅藻土100份、活性炭40份、二氧化硅粉40份、铝酸钠15份、粉煤灰10份、絮凝剂10份、增效剂5份。

所述改性硅藻土是由以下方法制备而成的：(1)按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤4次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；(2)将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土。干燥箱的干燥温度为110℃，干燥时间不少于24h。

所述絮凝剂为聚合硫酸铝和聚合硫酸铝铁按照质量比1:3混合而得。

所述增效剂是谷氨酸钠和焦磷酸钠按照1:2的重量混合而得。

一种城市生活污水净化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备改性硅藻土：按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤4次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；

将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土；

(2)按照重量份数称取改性硅藻土、活性炭、铝酸钠、粉煤灰、絮凝剂、增效剂加入到粉碎设备中，充分粉碎至100目，后置于圆盘造粒机中进行造粒，通过振动筛选粒径范围为5-10mm的预混料颗粒；

(3)将二氧化硅粉加入蒸馏水，配置成含水量为10％的矿浆溶液；

(4)取六甲基二硅氮杂烷，加蒸馏水配制成浓度为10％的改性剂溶液，将改性剂加入步骤(3)所得矿浆溶液中，改性剂和矿浆溶液的体积比为1:5，保持温度60℃，反应2.5h后抽滤、洗涤，干燥后形成经有机化处理的二氧化硅粉；

(5)将步骤(2)得到的预混料颗粒在30rmp转速的转鼓中预热，将步骤(4)所得二氧化硅粉配制成含水量为8％的溶液，将溶液少量多次加入到滚动的预混料颗粒表面，最后经干燥后得到本发明所述净化剂。

本发明制备方法中步骤(4)、步骤(5)中干燥温度在110℃，干燥时间不少于24h。

本发明所使用原料均市售可得。

实施例3

一种城市生活污水净化剂，包括以下组分及其重量份数：改性硅藻土120份、活性炭50份、二氧化硅粉50份、铝酸钠20份、粉煤灰20份、絮凝剂20份、增效剂10份。

所述改性硅藻土是由以下方法制备而成的：(1)按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤5次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；(2)将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土。干燥箱的干燥温度为120℃，干燥时间不少于24h。

所述絮凝剂为聚合硫酸铝和聚合硫酸铝铁按照质量比1:3混合而得。

所述增效剂是谷氨酸钠和焦磷酸钠按照1:2.5的重量混合而得。

一种城市生活污水净化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备改性硅藻土：按照固液比1:10将硅藻土加入到0.1mol/l的盐酸中，于85℃下搅拌加热12h后，使用去离子水洗涤5次，后置于马弗炉中于250℃下煅烧3h，冷却至室温后粉碎至100目，得到预处理硅藻土；

将壳聚糖、预处理硅藻土按照重量比2:1加入到2％的乙酸溶液中搅拌均匀，乙酸加入量为混合固体质量的2倍，搅拌时间为4h，后使用1mol/l的氢氧化钠溶液调节混合体系的ph为7，再离心分离得到固体，并于干燥箱中干燥，粉碎至100目，得到改性硅藻土；

(2)按照重量份数称取改性硅藻土、活性炭、铝酸钠、粉煤灰、絮凝剂、增效剂加入到粉碎设备中，充分粉碎至100目，后置于圆盘造粒机中进行造粒，通过振动筛选粒径范围为5-10mm的预混料颗粒；

(3)将二氧化硅粉加入蒸馏水，配置成含水量为12％的矿浆溶液；

(4)取六甲基二硅氮杂烷，加蒸馏水配制成浓度为10％的改性剂溶液，将改性剂加入步骤(3)所得矿浆溶液中，改性剂和矿浆溶液的体积比为1:5，保持温度50-70℃，反应4h后抽滤、洗涤，干燥后形成经有机化处理的二氧化硅粉；

(5)将步骤(2)得到的预混料颗粒在40rmp转速的转鼓中预热，将步骤(4)所得二氧化硅粉配制成含水量为10％的溶液，将溶液少量多次加入到滚动的预混料颗粒表面，最后经干燥后得到本发明所述净化剂。

本发明制备方法中步骤(4)、步骤(5)中干燥温度在120℃，干燥时间不少于24h。

本发明所使用原料均市售可得。

对比例1

一种城市生活污水净化剂，包括以下组分及其重量份数：硅藻土120份、活性炭50份、二氧化硅粉50份、铝酸钠20份、粉煤灰20份、絮凝剂20份、增效剂10份。

所述絮凝剂为聚合硫酸铝和聚合硫酸铝铁按照质量比1:3混合而得。

所述增效剂是谷氨酸钠和焦磷酸钠按照1:2.5的重量混合而得。

一种城市生活污水净化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照重量份数称取硅藻土、活性炭、铝酸钠、粉煤灰、絮凝剂、增效剂加入到粉碎设备中，充分粉碎至100目，后置于圆盘造粒机中进行造粒，通过振动筛选粒径范围为5-10mm的预混料颗粒；

(2)将二氧化硅粉加入蒸馏水，配置成含水量为12％的矿浆溶液；

(3)取六甲基二硅氮杂烷，加蒸馏水配制成浓度为10％的改性剂溶液，将改性剂加入步骤(2)所得矿浆溶液中，改性剂和矿浆溶液的体积比为1:5，保持温度50-70℃，反应4h后抽滤、洗涤，干燥后形成经有机化处理的二氧化硅粉；

(4)将步骤(1)得到的预混料颗粒在40rmp转速的转鼓中预热，将步骤(3)所得二氧化硅粉配制成含水量为10％的溶液，将溶液少量多次加入到滚动的预混料颗粒表面，最后经干燥后得到本对比例所述净化剂。

本对比例制备方法中步骤(3)、步骤(4)中干燥温度在120℃，干燥时间不少于24h。

本对比例所使用原料均市售可得。

本对比例配方和制备方法中，除所用的是普通市售硅藻土外，即不进行硅藻土的改性，其余均同实施例3。

对比例2

本对比例配方和制备方法中，除不含增效剂的添加外，其余均同实施例3。

测试例1

对本发明实施例以及对比例所得净化剂进行城市污水处理测试，并设置对照组，对照组采用市售普通污水处理剂。分别从同一水体中取废水，分成6组，分别为s1-s6，分别加入等量实施例1-3、对比例1-2以及市售普通污水处理剂，加入量为1g/l(即每l污水中加入1g处理剂)，室温下搅拌均匀，沉降30min后，滤去固体物质，按照国标方法测定处理前后水体各项指标，计算去除率，检测方法如下：

cod：gb/t11914-89

氨氮、总磷、粪大肠杆菌：《环境监测技术规范》、《水和废水监测分析方法》

cd²⁺、pb²⁺、zn²⁺、cu²⁺：gb/t7475-87

cr⁶⁺：gb/t7467-87

hg²⁺：gb/t7468-87

表1净化实验效果

从表1数据可以看出，本发明实施例所得净化剂处理后的污水，其cod、氨氮、总磷、粪大肠杆菌等各项指标均符合中华人民共和国国家标准地表水环境质量标准gb3838-2002的相关规定，而对照组和对比例1-2，其对污水具备一定的净化效果，但是处理效果不佳。

表2净化去除效果

从表2中数据可以看出，本发明实施例所得净化剂对重金属离子有较强的吸附净化效果，除油脱色效果极好。而对比例1-2和对照组(市售普通净化剂)其净化效果远不及实施例。

综上，本发明技术手段有效，特别是对硅藻土的改性和增效剂的添加，两者相互配合，协同作用，共同实现本发明高效的净化效果，且使用方便，绿色环保，具有十分广阔的应用潜力。

需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。