一种水质提升降解剂以及采用降解剂提升水质的方法与流程

1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种水质提升降解剂以及采用该降解剂提升 水质的方法，用于处理生活污水以及污水处理厂排出的尾水。


背景技术：

2.水资源污染已成为严重影响国计民生的大问题，人类的工业、农业和生活废弃物不断 排入水中，水体因某些有害物质的介入而使水资源受到严重污染，从而影响水资源的有效 利用。生活污水是居民日常生活中排出的废水，随着城镇人口的增加，生活污水的排放量 也日益增加，导致全国各地城镇的水体污染非常严重。生活污水中所含的污染物主要是有 机污染物，如大量的氮、磷、钾等肥料物质以及病原体等。因此，生活污水在排放前必须 进行水处理，以达到城镇污水污染物排放标准才能进行排放。此外，现有污水处理厂排出 的尾水往往因达不到城镇污水污染物排放标准或地表水环境质量标准，而需要进一步进行 处理来提升水质。而控制污水中所含有的化学需氧量codcr、生化需氧量bod5、氨氮、总 氮、总磷等主要污染物则是控制水污染的重要指标之－。
3.目前，国内外一般都采用生化法来处理生活污水和城市废水。生化法是以投加药剂产 生化学反应为基础，通过混凝、中和、氧化还原、吹脱、吸附沉淀、离子交换以及酸碱中 和等方法来处理生活污水和城市废水。该方法使污水或废水与微生物混合接触，利用微生 物体内的生物化学作用来分解和去除废水中的有机物和无机物。生化法的缺点是对有机物 的降解较差，降解总体效率不高。在生化处理过程中，活性污泥中的微生物在进行新陈代 谢的进程中因大量微生物的死亡，因而产生了大量含有有机物的污泥。污泥中含有的有机 物不易降解，毒性残留时间长，这些有毒有害物质进入水体和土壤中将造成环境污染。如： 由于污泥含水率高且产出量大，污泥的运输、干燥和存放都很困难，最终被送到垃圾填埋 场还会产生垃圾渗滤液等继续产生二次污染的问题。因此，生化法总体效率不高但投资成 本却很高的问题很难解决。
4.现有污水处理方法还采用“双膜工艺”，即超滤加反渗透方法。该方法投资和运行成 本较高、对总氮和总磷等物质的去除率有限，同时“双膜工艺”还会产生20％的浓水难以 处置。


技术实现要素：

5.本发明为了解决传统生化法和双膜工艺处理生活污水或城市废水中存在的问题，并针 对直接排放的城镇生活污水，以及现有污水处理厂处理后的尾水因未达到地表水环境标准 而无法直接排放到地表水环境中的问题，提出一种水质提升降解剂以及采用该降解剂提升 水质的方法，用于处理直接排放的生活污水以及污水处理厂排出的尾水，从而降低污水中 的codcr、bod5、氨氮、总氮、总磷等多种污染物指标，使出水达到城镇污水污染物排放 标准，并在进一步处理后达到地表水环境质量标准，处理后的水质可直接回用或直接排放 到地表水环境中。
6.本发明首先研制了一种水质提升降解剂，其特征在于，该降解剂以质量百分比计由两 种或两种以上非金属矿物质材料组成：5％～15％的碳酸钙、15％～25％的火山岩，10％～ 20％的麦饭石、5％～15％的煤矸石、15％～25％的海泡石，其余为煤灰；所述降解剂为 50目～300目的粉状。所述降解剂对污水中的codcr、bod5、氨氮、总氮、总磷等污染物 进行充分吸附、降解、沉淀和去除。
7.进一步的，所述降解剂以质量百分比计由以下成份组成：5％～15％的碳酸钙、25％～ 45％的火山岩，其余为煤灰。或者所述降解剂以质量百分比计由以下成份组成：5％～15％ 的碳酸钙、25％～35％的麦饭石，其余为煤矸石。
8.本发明还研制了一种采用本发明所述降解剂提升水质的方法，其特征在于，采用所述 降解剂对生活污水进行处理，对生活污水中的codcr、bod5、氨氮、总氮、总磷等污染物 进行充分吸附、降解、沉淀和去除，处理步骤如下：
9.1)根据生活污水中污染物的不同种类和含量，以质量百分比计，将3
‰
～5％相应重 量百分比的所述降解剂加入到所述生活污水中进行充分混合，并充分搅拌和进行爆气；
10.2)所述降解剂对所述生活污水中的污染物进行5分钟～2小时的充分吸附和降解处理， 得到预处理液；
11.3)对充分吸附和降解后的所述预处理液进行酸碱度调节，使ph值达到6～9，然后经 过5分钟～2小时的沉淀，得到沉淀后的出水；
12.4)对沉淀后的出水进行紫外线灭菌，以消杀粪大肠菌群等病原体或致病菌，达到城 镇污水排放标准出水或可回用；
13.5)将沉淀后并吸附了总氮、总磷等有机物质的碳酸钙、火山岩、麦饭石、煤矸石、 海泡石、煤灰等吸附饱和物排出滤干水分或自然晾干待用。
14.本发明采用所述降解剂对所述城镇污水厂的尾水进行水质提升处理，采用以下步骤：
15.1)根据所述城镇污水厂尾水中污染物的不同种类和含量，将3
‰
～5％相应重量百分 比的所述降解剂加入到所述城镇污水厂的尾水中，将所述降解剂和所述城镇污水厂尾水进 行充分混合，并进行充分搅拌和爆气；
16.2)所述降解剂对所述城镇污水厂尾水中的残余污染物进行5分钟～1.5小时的充分吸 附和降解处理，得到预处理液；
17.3)对降解后的所述预处理液进行酸碱度调节，使ph值达到6～9，然后经过5分钟～ 1.5小时沉淀后，达到地表水环境质量标准出水；该出水可排放或回用；
18.4)将沉淀后并吸附了总氮、总磷等有机物质的碳酸钙、火山岩、麦饭石、煤矸石、 海泡石、煤灰等吸附饱和物排出滤干水分或自然晾干待用。
19.更进一步，本发明所述搅拌或爆气是指采用空气压缩机、鼓风机或潜水风机向搅拌好 的污水中加压产生向外喷出的气体或气泡，以吹脱或去除污水中的氨气和氮气。
20.本发明在进行水质提升处理过程中，设置有自动酸碱调节装置实时监测ph反馈数据， 并根据所述实时监测反馈数据自动调整酸碱度加液用量，使ph保持在6～9范围内；所述 酸碱度调节采用稀硫酸、盐酸、草酸或硫酸亚铁中至少一种。
21.本发明在所述水质提升处理过程中，还设置有传感测量仪器对处理水样进行自动测量 并及时将测量数据自动传出，实时监控测量数据的变化并根据监测数据的变化及时
对处理 数据进行调节。
22.本发明所述城镇污水排放标准是指城镇污水污染物排放标准一级a标准出水；所述回 用水标准是指中水、绿化用水，工业循环水等回用水标准；所述国家地表水环境质量标准 出水是指国家地表水环境质量标准ⅲ类或ⅳ类标准出水。
23.本发明通过对污水处理后得到的水质提升出水进行检测，水质提升出水中所含物质相 对于污水样品原始数据，以及城镇污水污染物排放标准一级a标准出水的主要指标相比， 其中，codcr下降了50％左右，bod5下降了60％左右、总氮下降了60％～70％，总磷下 降了95％以上；总氮和总磷的含量大幅下降，水中的悬浮物近乎处理干净，水质外观达到 了无色透明状的干净水。进一步提升后的水质不但达到了城镇污水污染物排放标准一级a 标准，甚至达到了地表水环境质量标准ⅳ类标准，已经可直接排放到江河湖泊中或直接回 用。
24.本发明的水质提升降解剂以及采用该降解剂提升水质的方法，克服了传统生化法和双 膜工艺处理污水存在的问题，有效地解决了城镇直排生活污水和污水处理厂排放的尾水中 存在污染物的问题。本发明的水质提升降解剂大都采用当地盛产的非金属矿物质材料，使 当地大量出产的非金属矿物质得到有效利用。本发明采用降解剂提升水质的方法通过吸附、 降解、沉淀和去除，使城市生活污水或污水处理厂的尾水中的codcr、bod5、氨氮、总氮、 总磷等污染物含量大大降低，使出水达到了地表水环境质量标准ⅳ类标准甚至更高，并可 直接排放到江河湖泊中去。本发明还可使用在水质恶化的湖泊或湿地水域中，或使用在污 水处理厂的尾水调蓄库塘水质提升要求中。本发明方法简单，操作方便，在污水处理过程 中不使用化学药剂，采用非金属矿物质材料所制成的降解剂吸附降解能力强大而充分，大 幅降低了污水中总氮、总磷等污染物的含量，以及大幅降低了污水或尾水的处理成本，带 来了不可估量的社会效益和经济效益，具有广泛推广应用的重要意义。
具体实施方式
25.以下为本发明的示例性实施例，以及对本发明具体实施方式的详细说明。
26.本发明通过对现有污水处理厂的污水处理方法进行了深入分析研究后，发现大多污水 处理厂的污水处理方法都采用传统的生化法或双膜工艺，生化法由于降解不充分而使有机 污染物继续存在于污水处理后沉淀的污泥中，这些污泥中的有机物继续滋生污染源而造成 二次污染。通过生化法处理后的污泥需要压滤成饼并进行烘干或晾干，最后送到垃圾填埋 厂填埋起来。而污水处理厂每天都要产生大量的含水污泥，含水量在90％以上。这些污泥 需要更大的场房进行存放和干燥，从而挤压了污水处理厂的有用厂房和空间，产生了较高 的生产和投资成本。而双膜工艺则采用价格昂贵的超滤加反渗透污水处理设备，而且该方 法对总氮和总磷等物质的去除率有限，既无法将总氮和总磷指标降下来，还会产生20％以 上的浓水，投资和运行成本非常高。
27.发明人通过对污水处理过程的认真观察和研究发现，如果能通过强有力的吸附材料将 污水中的有机污染物充分吸附和降解，而吸附了这些有机物的材料还能进一步被充分有效 地利用，将会彻底解决污水处理厂污水处理时，因吸附降解不充分而使污泥无法使用，以 及污泥运输困难和需要更多堆场来存放污泥和干燥的问题；进而解决了双膜工艺需要昂贵 的超滤加反渗透设备，而总氮和总磷指标却无法降下来，投资和运行成本很高的问
题。
28.发明人通过几年来的上百次试验，发现多种非金属矿物质材料具有强有力吸附污染物 的能力。这些非金属矿物质材料为多孔非金属矿物质，均取自于当地盛产的火山岩石、麦 饭石、煤矸石、海泡石、沸石、硅藻土、玄武岩、高岭土、累托石、膨润土、凝灰岩等矿 物质中。当将这些多孔非金属矿物质破碎成为50目～300目的粉状时，使其比表面积增大， 其吸附性能完全可满足水质提升和末端资源化的要求。因此，本发明在多次试验的基础上， 对多种非金属矿物质材料进行了优选组合，形成了本发明的水质提升降解剂以及采用该降 解剂提升水质的方法，并且通过多次中试，并已进行工业化生产的效果证明了本发明的技 术先进性。
29.本发明所采用的火山岩石、麦饭石、煤矸石、碳酸钙、海泡石以及煤灰等非金属矿物 质均为多孔非金属矿物质，这些多孔非金属矿物质均具有多孔性，结构疏松，表面多微孔 甚至呈蜂巢状的结构形状，具有吸附力强，易挂膜的特点。因此，可以在污水处理过程中 用于水中污染物的吸附，发挥其净化能力强的特性。本发明多次试验的结果表明，采用多 孔非金属矿物质材料并通过优化组合，完全实现了本发明的设想，取得了意想不到的效果。
30.本发明的水质提升降解剂对污水中的codcr、bod5、氨氮、总氮、总磷等污染物进行 充分吸附、降解、沉淀和去除，使出水达到城镇污水排放标准，并进一步处理使出水达到 地表水环境质量标准，以达到可直接排放到江河湖泊中或回用的目的。
31.本发明的降解剂以质量百分比计由两种或两种以上成份组成：5％～15％的碳酸钙、 15％～25％的火山岩、10％～20％的麦饭石、5％～15％的煤矸石、15％～25％的海泡石， 其余为煤灰。
32.本发明降解剂中的碳酸钙在污水处理中可起到酸碱中和以及吸附沉淀和絮凝剂的作 用，可调节降解剂的ph值，并且还可对污水进行降磷和消氮的作用。同时，碳酸钙对于 本发明降解剂的性能稳定也起到了关键性的作用。本发明降解剂中的煤灰具有吸附、净化 污水以及催化、增强降解剂的作用等功能。本发明的搅拌和爆气采用空气压缩机、鼓风机 或潜水风机向搅拌好的生活污水或城镇污水厂的尾水中加压产生向外喷出的气体或气泡， 以吹脱或去除污水中的氨气和氮气。
33.本发明优先采用了以质量百分比计由以下几组成份组成的降解剂：5％～15％的碳酸 钙、25％～45％的火山岩，其余为煤灰；以及采用由5％～15％的碳酸钙、25％～35％的 麦饭石，其余为煤矸石所组成的降解剂。
34.本发明降解剂所采用的非金属矿物质材料均取自于当地盛产的非金属矿物质，如火山 岩石可取自云南的腾冲、麦饭石可取自山东蒙阴或内蒙古奈曼旗、煤矸石可取自山西运城 或陕西神木、海泡石可取自于河北的迷雾山等当地盛产非金属矿物质的地方，并可通过优 化组合进行合理搭配。本发明将降解剂的各个组成材料制备为50目～300目的粉状，使其 性能满足水质提升和末端资源化的要求。
35.本发明进一步还提出了采用所述降解剂提升水质的方法，采用降解剂对生活污水进行 处理，对生活污水中的codcr、bod5、氨氮、总氮、总磷等污染物进行充分吸附、降解、 沉淀和去除，使出水达到城镇污水污染物排放一级a标准，并进一步处理使出水达到地表 水环境质量标准，可直接排放到江河湖泊中或再生利用。
36.本发明对生活污水的处理采用以下步骤：
37.1)采用取自污水厂的生活污水并根据生活污水中污染物的不同种类和含量，将3
‰
～ 5％相应质量百分比的降解剂加入到生活污水中，将降解剂和生活污水进行混合，并采用 空气压缩机、鼓风机或潜水风机向搅拌好的生活污水中充分搅拌和爆气；2)使降解剂对 生活污水中的污染物进行充分吸附和降解处理，所述吸附和降解处理时间为5分钟～2小 时，得到预处理液；3)采用稀硫酸、盐酸、草酸或硫酸亚铁中至少一种，对充分吸附和 降解后的预处理液进行酸碱度调节，使ph值保持达到6～9；然后经过15分钟～2小时沉 淀后，得到预处理液；4)对沉淀后达到城镇污水污染物排放一级a的标准出水进行紫外 线灭菌，以消杀大肠菌群等致病菌，可达到城镇污水污染物排放标准一级a标准出水；5) 将沉淀后并吸附了总氮、总磷等有机物质的火山岩、麦饭石、煤矸石、海泡石等吸附饱和 物排出，可通过机械方式滤干水分或者将其自然晾干待用。
38.本发明采用所述降解剂进一步对所述城镇污水处理厂排放的尾水进行处理。现有污水 处理厂对于水中含有codcr、bod5、氨氮、总氮、总磷等多种污染物的处理大多只能达到 《城镇污水处理厂污水物排放标准》一级a标准，因达不到地表水环境质量标准而不能直 接排入附近的江河湖泊中去，因此需要在污水厂附近修建存放尾水的应急库塘，将尾水先 排到应急库塘再进行深度处理。因此，需要占用大量的用地以及修建运输管道将污水厂排 出的尾水输送到应急库塘中，再进行深度处理。本发明进一步对应急库塘尾水中的codcr、 bod5、氨氮、总氮、总磷等残余污染物进行充分吸附、降解、沉淀和去除，使所述尾水进 一步达到地表水环境质量标准并直接排放到江河湖泊中或回用。
39.对尾水的处理采用以下步骤：
40.1)根据所述尾水中污染物的不同种类和含量，以质量百分比计，将3
‰
～5％相应重 量比的所述降解剂加入到所述尾水中，将所述降解剂和尾水进行充分混合，并采用空气压 缩机、鼓风机或潜水风机向搅拌好的尾水中充分搅拌爆气；2)使降解剂对尾水中的残余 污染物进行5分钟～1.5小时的充分吸附和降解处理，得到预处理液；3)采用稀硫酸、盐 酸、草酸或硫酸亚铁中的至少一种对降解后的预处理液进行碱度调节，使ph值达到6～9， 然后经过5分钟～1.5小时沉淀后，达到地表水环境质量标准ⅲ类或ⅳ类标准出水；4)将 吸附了总氮、总磷等有机物质的火山岩、麦饭石、煤矸石、海泡石等吸附饱和物排出，可 通过机械方式滤干水分或自然晾干待用。
41.本发明在水质提升处理工序中，设置有酸碱自动调节装置实时监测ph值的反馈数据， 自动酸碱调节装置根据实时监测反馈数据自动调整酸碱度的加液用量，使ph始终保持在 6～9范围内。还设置有传感测量仪器对处理水样进行自动测量并及时将测量数据自动传出， 实时监控测量数据的变化并根据监测数据的变化，及时对处理过程中的数据进行调整。
42.本发明所述的城镇污水排放标准是指城镇污水污染物排放标准一级a标准出水；所述 的回用水标准是指中水、绿化用水，工业循环水等回用标准；所述的国家地表水环境质量 标准出水是指国家地表水环境质量标准ⅲ类或ⅳ类标准出水。
43.实施例1
44.本实施例采用广西某市镇污水处理厂收集的生活污水进行水质净化工业化运行，要求 达到《城镇污水污染物排放标准》一级a排放标准。检测项目如下：
45.废水进水口：化学需氧量(codcr)：72.7/mg/l、生化需氧量(bod5)：26mg/l、悬 浮
物：158(ss)、总氮：15.3mg/l、氨氮：5.15mg/l、总磷：15mg/l、ph值：7.50；共 计7项。废水的流量为200m3/h。
46.采用本发明的降解剂对该厂所收集的生活污水进行处理，该降解剂以重量百分比计， 由10％的碳酸钙、25％的火山岩，15％的麦饭石、5％％的煤矸石、15％％的海泡石，其 余为煤灰所组成的100目粉剂。处理步骤如下：
47.采用污水处理厂所收集的生活污水，并根据生活污水的废水进水口污染物的含量以及 200m3/h废水的流量，将1％相应重量比的降解剂加入到生活污水中，与生活污水进行充 分混合，并采用空气压缩机向水中加压曝气，生活污水中的降解剂对污染物进行10～15 分钟的充分吸附和降解处理，得到预处理液；采用稀硫酸对充分吸附污染物并降解后的预 处理液进行5分钟左右的酸碱度调节，使ph值达到6～9；过滤后出水进行紫外线灭菌， 达到了城镇污水污染物排放标准一级a标准出水；将吸附了总氮、总磷等有机物质的火山 岩、碳酸钙、麦饭石、煤矸石、海泡石以及煤灰等吸附饱和物质排出，将其自然晾干待用。
48.本实施例的生活污水在水处理后经第三方检测，各项指标均达到了城镇污水污染物排 放标准一级a标准。生活污水处理完成后从污水排水口排出，其检测结果如下表1：
49.表1污水检测结果(本实施例分四批次进行检测)
[0050][0051]
从上述检测结果可看出，采用本发明降解剂处理后的出水所含污染物指标相对于污水 进水口水样的原始数据，codcr下降了60％～70％，bod5下降了60％以上，总氮下降了 30％～50％；总磷下降了95.％以上，悬浮物(mg/l)下降了90％左右，本发明使总氮和 总磷的含量大幅下降，完全满足并且高于城镇污水污染物排放标准一级a标准。证明了本 发明的降解剂使用效果非常显著。
[0052]
实施例2
[0053]
本实施例采用云南大理的尾水调蓄池中的蓄水进行水质提标处理实验，该调蓄池中的 蓄水为地表水环境质量标准劣
ⅴ
类水，希望通过水质提标达到地表水环境质量ⅳ类或ⅲ类 标准，并可排放到江河湖泊中。该调蓄池蓄水中的劣
ⅴ
类(总氮、总磷)原水主要检测指 标为：
[0054]
化学需氧量(codcr)：26(mg/l)，总氮：2.34(mg/l)，总磷：0.296(mg/l)， 以及氨氮：0.389(mg/l)；如表2所示。
[0055]
本实施例所采用的降解剂由15％的碳酸钙、35％的麦饭石，其余为煤矸石所组成
的 200目粉剂，处理步骤如下：
[0056]
采用调蓄池中的蓄水，并根据蓄水中的污染物含量，以质量百分比计，将3
‰
相应重 量比的上述降解剂加入到蓄水中与蓄水进行充分搅拌，采用潜水风机向水中充分爆气；
[0057]
采用降解剂对蓄水中的污染物进行30分钟的充分吸附和降解处理后，得到预处理液；
[0058]
采用盐酸对充分吸附污染物并降解后的预处理液进行酸碱度调节，使ph值达到7左 右；然后经过30分钟沉淀后出水，经检测满足国家地表水环境质量标准ⅳ类标准。其检测 结果如表2所示。
[0059]
然后将吸附了总氮、总磷等有机物质的碳酸钙、麦饭石以及煤矸石等吸附饱和物排出 进一步进行晾干处理。
[0060]
表2调蓄池中的蓄水处理后的检测结果
[0061][0062]
从表2的调蓄池中的蓄水处理后的检测结果可看出，总氮指标已满足国家地表水环境 质量标准ⅳ类标准出水，其余所需指标均已满足国家地表水环境质量标准ⅲ类标准出水。 相对于调蓄池中的蓄水各项指标平均下降50％～90％。说明本发明的降解剂在水质提标处 理中效果显著，体现了本发明的技术进步性。
[0063]
实施例3
[0064]
本实施例是对云南昆明滇池水污染进行的中试处理。昆明滇池的水污染主要是氮磷含 量高。本实施例主要解决昆明滇池氮磷含量的问题。昆明滇池原水的主要检测指标为：
[0065]
化学需氧量(codcr)：28(mg/l)，总氮：2.35(mg/l)，总磷：0.35(mg/l)， 以及氨氮：0.755(mg/l)；如表3所示。
[0066]
该实施例以重量百分比计，由10％的碳酸钙、45％的火山岩，其余为煤灰所组成的 150目粉剂降解剂，处理昆明滇池的水污染采用以下步骤：
[0067]
根据昆明滇池氮磷等污染物的含量以及24m3/d废水的流量，以质量百分比计，将0.5％ 相应重量比的所述降解剂加入到滇池污水中进行充分搅拌，采用潜水风机向水中充分爆气； 经过降解剂对滇池污水中的污染物进行30分钟的充分吸附和降解处理，得到预处理液；采 用盐酸将预处理液的ph值调节到7左右，至经过30分钟的沉淀后进行检测，检测结果完 全满足国家地表水环境质量ⅳ类标准出水。其检测结果如表3所示。
[0068]
表3处理后的昆明滇池水质的检测结果
[0069][0070]
表3滇池水的检测结果可看出，本实施例已满足国家地表水环境质量标准ⅲ类排放标 准出水，上述中试出水指标相对于滇池原水污染平均下降40％～60％。本发明的降解剂在 处理如滇池或洱海这样的大水体时效果也同样非常显著。
[0071]
通过采用本发明的水质提升降解剂对生活污水进行水质提标后，使其能够达到城镇污 水污染物排放一级a标准，在此基础上，再次提升后的水质达到了国家地表水环境质量标 准ⅳ类排放标准，甚至达到国家地表水环境质量标准ⅲ类排放标准，可直接排放在江河湖 泊中作为补水水源或水资源再生。
[0072]
本发明的降解剂不但对高磷降解效果好，而且对codcr、总氮、总磷、悬浮物等污染 物均有很大程度的降解和去除，并且均取得了意想不到的效果。目前正在进行产业化生产 过程中。
[0073]
以上仅是本发明的优选实施方式，而并非对本发明的限制，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明设计原理的前提下还可以做出各种改进，这些改进也应该视 为本发明的保护范围。