一种改性给水污泥颗粒的制备方法及其在去除水中磷酸盐上的应用与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种改性给水污泥颗粒的制备方法及其在去除水中磷酸盐上的应用。

背景技术：

磷是引起水体富营养化的重要因子，可通过化学沉淀、生物法和吸附的方式予以去除。化学沉淀法除磷效率高，但需要投加化学药剂，可能会产生二次污染。生物法处理效果不稳定且仅发生磷形态和位置的转移，并最终以剩余污泥的形式存在。吸附法除磷已被广泛应用于各类水体中磷的去除，除磷效率取决于吸附材料的选取。

以湖泊、水库等地表水水源取水的城市净水厂常采用混凝-沉淀-过滤-消毒等一系列过程去除水中的各类杂质，在获得符合《生活饮用水卫生标准》（gb5749-2006）的出水的同时也产生了大量污泥。因铁盐、铝盐等混凝剂的投加，给水污泥中常含有铝、铁、钙等金属元素，直接排放到环境存在潜在的危害，回收则比较困难。给水厂污泥中的铁和铝多以无定型形态存在，对给水污泥进行适当处理，如高温煅烧，可使其表面形成一种疏松多孔的结构，可作为吸附材料吸附水中的磷，实现“以废治废”。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种制备过程简单且可操作性强的改性给水污泥颗粒的制备方法，该改性给水污泥颗粒能够用于去除污水中的磷酸盐。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种改性给水污泥颗粒的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）给水厂脱水污泥经自然风干后研磨成粉末状，并使之通过60目金属筛，封袋备用；

（2）将步骤（1）处理后的给水污泥颗粒与高岭土按照质量比为8:3～7:2的比例混合，再将混合物加水制成粒径为0.5-1.5cm的球状颗粒；

（3）将步骤（2）得到的球状颗粒置于105℃烘箱中干燥2～3h，成型；

（4）将步骤（3）成型后的球状颗粒置于800℃马弗炉中焙烧2h，冷却后密封保存；

（5）将步骤（4）焙烧后的球状颗粒浸泡于2mol/l的盐酸溶液中，室温下静置24h；

（6）将盐酸浸泡后的球状颗粒用蒸馏水冲洗至中性，并置于105℃烘箱中干燥至恒重，最终制得改性给水污泥颗粒。

进一步优选，步骤（2）中所述给水污泥颗粒与高岭土的质量比为3:1。

本发明所述的改性给水污泥颗粒在去除水中磷酸盐上的应用，其特征在于具体过程为：处理前生活污水中磷酸盐的含量为7.5mg/l，改性给水污泥颗粒的投加量为每升生活污水添加6g改性给水污泥颗粒，将生活污水的ph值调为3，室温下于80r/min的转速震荡120h，处理后生活污水中磷酸盐的含量为0.28mg/l，除磷率为96.31%，满足《城市污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a标准对磷0.5mg/l的排放要求。

本发明可操作性强，对污水中磷酸盐有较强的去除效果，与传统生物除磷方法相比，具有消耗动力少，对环境条件要求少等优点，同时有助于实现给水厂污泥的资源化利用。

附图说明

图1是模拟废水磷浓度为10mg/l，在不调节原水ph值的情况下，不同投加量下改性给水污泥颗粒的除磷效果曲线；

图2是以6g/l投加改性给水污泥颗粒，模拟废水磷浓度为10mg/l，在不同ph值条件下改性给水污泥颗粒的除磷效果曲线；

图3是以6g/l投加改性给水污泥颗粒，并调节水样ph值为3，于80r/min的转速震荡反应，改性给水污泥颗粒对不同浓度的模拟含磷废水的除磷效果曲线；

图4是以6g/l投加改性给水污泥颗粒，并调节水样ph值为3，于80r/min的转速震荡反应，改性给水污泥颗粒对实际生活污水的除磷效果随时间的变化曲线。

具体实施方式

结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容做进一步说明。

实施例所制备改性给水污泥颗粒的除磷性能评价

给水厂脱水污泥经自然风干后研磨成粉末状，并使之通过60目金属筛，封袋备用；将上述处理后的给水污泥颗粒与高岭土按照质量比3:1的比例混合，混合物加水制成粒径为0.5-1.5cm的球状颗粒；将上述得到的球状颗粒置于105℃烘箱中干燥2～3h，成型；将成型后的球状颗粒置于800℃马弗炉中焙烧2h，冷却后密封保存；将焙烧后的球状颗粒浸泡于2mol/l的盐酸溶液中，室温下静置24h；将盐酸浸泡后的球状颗粒用蒸馏水冲洗至中性，并置于105℃烘箱中干燥至恒重，最终制得改性给水污泥颗粒。

取250ml某高校生活区污水（可溶性磷酸盐浓度为7.5mg/l）于500ml锥形瓶中，置于恒温振荡器上，按照图1得到的最佳投加量，投加6g/l（每升生活污水投加6g改性给水污泥颗粒）的改性给水污泥颗粒，按照图2确定的反应ph值，将该生活污水ph值调为3，结合图3的结果，将振荡器转速设置为80r/min，反应持续120h，并在反应过程中不同时间点取该生活污水，过滤后测定滤液中的磷酸盐含量，以此计算该改性污泥对实际生活污水中磷的去除效果，结果如图4所示。

本实施例中处理前生活污水中的磷酸盐含量为7.50mg/l，处理后生活污水中的磷酸盐含量为0.28mg/l，除磷率为96.31%，满足《城市污水处理厂污染物排放标准》（gb18918-2002）一级a标准对磷0.5mg/l的排放要求。由此可知，本实施例采用改性给水污泥颗粒作为吸附剂去除生活污水中的磷酸盐，可获得较好的处理效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都要求落入本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种改性给水污泥颗粒的制备方法及其在去除水中磷酸盐上的应用，属于水处理技术领域。本发明的技术方案要点为：通过对给水厂的脱水污泥进行高温烘焙和酸活化以获得改性给水污泥颗粒，该改性给水污泥颗粒能够用于去除污水中的磷酸盐。本发明制备过程简单，可以合理利用给水厂的副产物，有助于资源回收，具有较好的环境效益，以该改性给水污泥颗粒为吸附剂，对高校家属区生活污水进行处理，可以获得良好的除磷效果。

技术研发人员：吕景花;付奥;张颖;张欢乐;李淅冰;陈会杰;李婉婷
受保护的技术使用者：河南师范大学
技术研发日：2018.06.12
技术公布日：2018.11.13