改性石英砂、生物砂滤池及废水处理方法与流程

本发明涉及一种改性石英砂、生物砂滤池及废水处理方法。

背景技术：

1、废水处理已经成为环保和公共健康领域的一项重大挑战。全球化工业化的加速推动下，废水的产生量日益增加，其中含油废水尤其引起了广泛的关注。油脂类物质的存在不仅会对水体的自然生态环境造成严重的破坏，而且会对人类的健康产生潜在的危害。由于油脂类物质具有高度的毒性和难以降解的特性，如果未经处理或者处理不彻底就直接排放到环境中，将会对生态环境造成严重的污染。

2、水体污染的严重性不仅表现在对环境的直接破坏，如水质变差、生物多样性降低等，还可能对人类健康构成威胁。例如，如果污染的水源被用于灌溉，污染物可能进入食物链，进一步影响人类的健康。如果污染的水源被用于供水，油脂类物质可能会对人体健康产生直接影响，例如影响消化系统，甚至可能导致某些类型的癌症。

3、因此，如何有效地处理废水，特别是去除废水中的油脂类物质，成为了环保和公共健康领域的重要研究议题。开发有效的废水处理技术，旨在将这些有毒、难降解的物质从废水中彻底去除，以防止其进入环境，对环境和人类健康造成进一步的影响。废水处理技术的研究和应用不仅可以帮助保护环境，维护生物多样性，还可以保障人类健康，提升人类生活质量。这是一项具有重大实际意义和深远社会影响的工作。

4、传统的废水处理方法主要包括物理方法、化学方法和生物方法。其中，物理方法主要包括重力分离、浮选、过滤、超滤等，这些方法操作简单、成本较低，但处理效果不理想，且不能完全去除油脂。化学方法包括化学沉淀、氧化、电化学等，这些方法处理效果较好，但会产生大量的化学污泥，处理后的废水需要进一步处理，且运行成本较高。生物方法包括活性污泥法、土壤处理法等，这些方法适用于处理生物可降解的有机物，但对于处理含油废水效果不明显，处理时间较长。

5、在这些方法中，生物砂滤池是一种常用的废水处理设备，主要利用生物砂滤层中的微生物对废水中的有害物质进行降解，从而达到废水处理的目的。然而，传统的生物砂滤池主要使用石英砂作为滤料，由于石英砂的表面极性较大，对油性物质的吸附能力较弱，因此在处理含油废水时，效果不理想。此外，由于长期接触废水中的有害物质，石英砂的表面性能可能会发生变化，导致其处理效果随时间降低，而且需要频繁替换滤料，增加了运行成本。

6、为了解决上述问题，研究人员开发了一些改性石英砂，通过表面改性，提高石英砂对油性物质的吸附能力，从而提高废水处理效果。然而，现有的改性石英砂多采用表面覆盖法或浸渍法，这些方法处理效果虽好，但易造成石英砂表面性能的不稳定，改性后的石英砂在长期使用过程中，可能会出现性能下降的问题。因此，开发一种表面性能稳定、吸附能力强、易于制备的改性石英砂，对于提高废水处理效果，降低运行成本，具有重要的实际意义。

技术实现思路

1、本发明人针对上述技术缺陷，进行了深入研究，发现了一种采用异氰酸酯化合物作为固化剂的改性石英砂的制备方法，以及使用该改性石英砂的生物砂滤池和废水处理方法，实现了对含油废水的高效处理，解决了上述技术问题。

2、具体的，本发明的技术方案如下：

3、本发明提供了一种改性石英砂，原材料中包括石英砂，还包括：酚醛树脂、氧化锌、异氰酸酯化合物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和硬脂酸酰胺。

4、优选地，一种改性石英砂，由下述原材料按重量份组成：

5、石英砂100份；

6、酚醛树脂1-15份；

7、氧化锌1-8份；

8、异氰酸酯化合物0.1-2份；

9、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.1-2份；

10、硬脂酸酰胺0.01-0.5份。

11、优选地，一种改性石英砂，由下述原材料按重量份组成：

12、石英砂100份；

13、酚醛树脂2-10份；

14、氧化锌1.5-6份；

15、异氰酸酯化合物0.2-1份；

16、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-1份；

17、硬脂酸酰胺0.03-0.3份。

18、优选地，一种改性石英砂，由下述原材料按重量份组成：

19、石英砂100份；

20、酚醛树脂3-7份；

21、氧化锌2-4份；

22、异氰酸酯化合物0.3-0.7份；

23、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3-0.7份；

24、硬脂酸酰胺0.05-0.2份。

25、优选地，一种改性石英砂，由下述原材料按重量份组成：

26、石英砂100份；

27、酚醛树脂5份；

28、氧化锌3份；

29、异氰酸酯化合物0.5份；

30、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.5份；

31、硬脂酸酰胺0.1份。

32、优选地，所述石英砂粒径0.2-0.4mm，所述氧化锌粒径100-200nm。

33、优选地，所述异氰酸酯化合物为二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4-二异氰酸酯二环己基甲烷中的至少一种。

34、本发明还提供了改性石英砂的制备方法，包括下述步骤：

35、步骤1：将氧化锌与石英砂混合均匀；

36、步骤2：加热至170-190℃，加入酚醛树脂、异氰酸酯化合物、硬脂酸酰胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合均匀。

37、本发明还提供了一种改性石英砂的制备方法，包括下述步骤：

38、步骤1：室温下，将氧化锌与石英砂混合均匀，得到氧化锌与石英砂混合物；优选地，200-500rpm下搅拌30-60min；

39、步骤2：将氧化锌与石英砂混合物加热至170-190℃，加入酚醛树脂、异氰酸酯化合物、硬脂酸酰胺和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合均匀；优选地，1000-2000rpm下搅拌60-180s；

40、步骤3：冷却，过筛，即得。

41、本发明还提供了一种生物砂滤池，填充有上述改性石英砂。

42、本发明还提供了一种废水处理方法，采用上述生物砂滤池进行过滤。优选地，所述废水为含油废水和/或含腐植酸废水。

43、本发明提供的改性石英砂，经过特殊处理，具有优异的疏水亲油性和强大的吸附能力，能有效去除废水中的油脂和有害物质，提高废水处理效果。改性石英砂表面的结构稳定，即使在长期使用过程中，也不会出现性能下降的问题。此外，本发明提供的生物砂滤池和废水处理方法，利用改性石英砂的优异性能，实现了对含油废水的高效处理，提高了废水处理效率，降低了运行成本。

技术特征：

1.一种改性石英砂，原材料中包括石英砂，其特征在于，还包括：酚醛树脂、氧化锌、异氰酸酯化合物、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和硬脂酸酰胺。

2.如权利要求1所述的改性石英砂，其特征在于，由下述原材料按重量份组成：

3.如权利要求1所述的改性石英砂，其特征在于，由下述原材料按重量份组成：

4.如权利要求1所述的改性石英砂，其特征在于，由下述原材料按重量份组成：

5.如权利要求1-4任一项所述的改性石英砂，其特征在于，所述石英砂粒径0.2-0.4mm，所述氧化锌粒径100-200nm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述改性石英砂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

7.一种如权利要求6所述改性石英砂的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

8.一种生物砂滤池，其特征在于，填充有权利要求1-5任一项所述改性石英砂。

9.一种废水处理方法，其特征在于，采用权利要求8所述生物砂滤池进行处理。

10.如权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，所述废水为含油废水。

技术总结
本发明公开了一种改性石英砂、生物砂滤池及废水处理方法。所述改性石英砂，由下述原材料按重量份组成：石英砂100份；酚醛树脂3‑7份；氧化锌2‑4份；异氰酸酯化合物0.3‑0.7份；γ‑氨丙基三乙氧基硅烷0.3‑0.7份；硬脂酸酰胺0.05‑0.2份。本发明提供的改性石英砂，经过特殊处理，具有优异的疏水亲油性和强大的吸附能力，能有效去除废水中的油脂和有害物质，提高废水处理效果。改性石英砂表面的结构稳定，即使在长期使用过程中，也不会出现性能下降的问题。此外，本发明提供的生物砂滤池和废水处理方法，利用改性石英砂的优异性能，实现了对含油废水的高效处理，提高了废水处理效率，降低了运行成本。

技术研发人员：翟宇,刘涛,解亚鹏,何其正,祝杰
受保护的技术使用者：天津第二市政公路工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15