一种利用复配硅藻土和CASS工艺的污水处理方法与流程

一种利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法
技术领域
1.本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种一种利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法。


背景技术：

2.随着经济的发展，生产力和技术水平的提高，排放的污水越来越多，这些污水不仅对人们的工作、生活和环境带来不利的影响，而且直接危害人类的身体健康。因此，探索有效的污水处理新技术已成为环境保护的重要研究领域。
3.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，这些成熟而有效的处理工艺，在各地被广泛应用。上述工艺存在能耗大、运行费用高缺点，且同时污水处理效率，以及氮磷去除率还有待提升。因此，提供一种成本低、污水处理效率高、氮磷去除率高的污水处理方法是现有技术亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法，本发明提供的方法，协同利用复配硅藻土和cass工艺，降低了成本、且提高了污水处理效率和氮磷去除率。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法，包括经预处理的污水依次进入混合槽以及cass反应池的进水/曝气/回流阶段、沉淀阶段、排水阶段；
7.所述cass反应池包括生物选择区和主反应区；
8.所述进水/曝气/回流阶段设置混合槽，所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行混合后进入生物选择区；
9.所述复配硅藻土的制备方法，包括以下步骤：
10.(1)将农林废弃物进行预处理，得到生物质原材料；
11.(2)将所述步骤(1)得到生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，得到复配硅藻土；
12.(3)将所述步骤(1)得到复配硅藻土负载污水处理微生物，得到复配硅藻土。
13.优选地，所述复配硅藻土的质量和经预处理的污水的体积之比为(0.3～6g)：1l。
14.优选地，所述步骤(1)中农林废弃物包括水稻秸秆、水稻壳、木屑、茶树叶、中药渣、坚果壳中的任意一种或多种。
15.优选地，所述步骤(1)中预处理包括依次进行除杂、第一干燥、粉碎和过筛。
16.优选地，所述步骤(2)中生物质原材料和硅藻土的质量比为(0.02～0.8)：(2～6)。
17.优选地，所述步骤(2)中程序升温热处理包括第一阶段：按5～10℃/min的升温速率，从室温升温至320～450℃，保温40～60min；第二阶段：按1～5℃/min的升温速率，从320～450℃升温至550～650℃，保温80～200min。
18.优选地，所述步骤(2)中程序升温热处理后，还包括将所述程序升温热处理的产物依次进行冷却、研磨、酸浸活化、洗涤和第二干燥，得到复配硅藻土。
19.本发明提供了一种利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法，包括经预处理的污水进入cass反应池的进水/曝气/回流阶段、沉淀阶段、排水阶段；所述cass反应池包括生物选择区和主反应区；所述进水/曝气/回流阶段设置混合槽，所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行微生物培养驯化后进入生物选择区；所述复配硅藻土的制备方法，包括以下步骤：首先将农林废弃物进行预处理，得到生物质原材料，再将其和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，得到复配硅藻土。
20.本发明采用农林废弃物作为原料制备生物质原材料，再将所述生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，生物质原材料转化为生物炭并负载在硅藻土上，得到孔隙发达、比表面积高的复配硅藻土，然后将所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行微生物培养驯化，以在复配硅藻土上负载污水处理微生物，再进入生物选择区，以利用复配硅藻土负载的群体浓度高、种群多样化的微生物进行污水处理，同时利用其作为cass反应池内微生物的载体，扩大了cass反应池处理的污染物范围，且生物炭和硅藻土的协同使用，大幅提高了污水处理效率和氮磷除去率，实现较短的水力停留时间内提高了污水中的cod
cr
、bod5、ss、nh
4-n、tn、tp等污染物的去除效果，且本发明提供的方法，集吸附、混凝、过滤和生化作用于一体，可以形成一个完整实用的污水处理工艺单元，缩短了水力停留时间，减小了生物反应池体积，提高了处理效率，且设备占地少、原料来源广泛、成本低、处理效果好，而且适用性强、设备简单、操作方便、能连续处理，可用于多种工业污水和城市污水处理。实施例的结果显示，利用本发明实施例1～3提供的方法，在较短的水力停留时间内，处理后的城市污水中cod
cr
去除率高达98.7％，bod5去除率高达96.1％，ss去除率高达95.0％，nh
4-n去除率高达98.6％，tn去除率高达94.3％，tp去除率高达90.5％。
附图说明
21.图1为本发明中利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法所用工艺设备的俯视示意图；
22.附图说明：1，cass反应池；2，生物选择区；3，主反应区；4，混合槽；5，消毒池；6，污泥处理设备。
具体实施方式
23.本发明提供了一种利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法，包括经预处理的污水依次进入混合槽以及cass反应池的进水/曝气/回流阶段、沉淀阶段、排水阶段；
24.所述cass反应池包括生物选择区和主反应区；
25.所述进水/曝气/回流阶段设置混合槽，所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行微生物培养驯化后进入生物选择区。
26.在本发明中，所述经预处理的污水优选由工业污水和/或城市污水依次经过粗格栅过滤处理、细格栅过滤处理和沉砂池除砂处理得到。
27.在本发明中，所述复配硅藻土的质量和经预处理的污水的体积之比优选为(0.3～
6g)：1l，更优选为(0.35～5g)：1l。本发明控制复配硅藻土的质量和经预处理的污水的体积之比在上述范围，以利于复配硅藻土充分发挥污水处理作用，提高污水处理效率。
28.本发明对所述微生物培养驯化的方式没有特殊的限制，采用本领域熟知的微生物培养驯化技术方案，实现在复配硅藻土上负载污水处理微生物的目的即可。
29.本发明通过将所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行微生物培养驯化后进入生物选择区，以在复配硅藻土上负载污水处理微生物，再进入生物选择区，以利用复配硅藻土负载的群体浓度高、种群多样化的微生物进行污水处理，同时利用其作为cass反应池内微生物的载体，扩大了cass反应池处理的污染物范围，且生物炭和硅藻土的协同使用，大幅提高了污水处理效率和氮磷除去率，实现较短的水力停留时间内提高了污水中的cod
cr
、bod5、ss、nh
4-n、tn、tp等污染物的去除效果。
30.在本发明中，所述复配硅藻土的制备方法，包括以下步骤：
31.(1)将农林废弃物进行预处理，得到生物质原材料；
32.(2)将所述步骤(1)得到生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，得到复配硅藻土。
33.本发明将农林废弃物进行预处理，得到生物质原材料。
34.在本发明中，所述农林废弃物优选包括水稻秸秆、水稻壳、木屑、茶树叶、中药渣、坚果壳中的任意一种或多种。本发明采用农林废弃物作为原料制备生物质原材料，再将所述生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，生物质原材料转化为生物炭并负载在硅藻土上，得到复配硅藻土。
35.在本发明中，所述预处理包括依次进行除杂、第一干燥、粉碎和过筛。本发明对第一干燥的温度和时间没有特殊的限制，实现除去水分目的即可。本发明通过预处理将农林废弃物转化为粉末或颗粒状的生物质原材料，利于后续进一步制备孔隙发达、比表面积高的复配硅藻土。
36.得到生物质原材料后，本发明将所述生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，得到复配硅藻土。
37.在本发明中，所述生物质原材料和硅藻土的质量比优选为(0.02～0.8)：(2～6)，更优选为(0.05～0.5)：(3～5)。本发明控制生物质原材料和硅藻土的质量比在上述范围，以调整后续制备的复配硅藻土中生物炭含量，获得孔隙发达、比表面积高的复配硅藻土，提高其污水处理效率。
38.在本发明中，所述程序升温热处理优选包括第一阶段：按5～10℃/min的升温速率，从室温升温至320～450℃，保温40～60min；第二阶段：按1～5℃/min的升温速率，从320～450℃升温至550～650℃，保温80～200min，更优选包括第一阶段：按6～9℃/min的升温速率，从室温升温至350～430℃，保温50～55min；第二阶段：按2～4℃/min的升温速率，从350～430℃升温至580～630℃，保温100～180min。本发明通过程序升温热处理，促使生物质原材料完全转化为孔隙发达、比表面积高的生物炭，并负载在硅藻土上，同时活化硅藻土，最终得到复配硅藻土。
39.程序升温热处理后，本发明优选将所述程序升温热处理的产物依次进行冷却、研磨、酸浸活化、洗涤和第二干燥，得到复配硅藻土。
40.本发明通过研磨调整粒径，获得比表面高的复配硅藻土。在本发明，所述酸浸活化
所用酸优选为盐酸或硫酸。本发明通过酸浸活化和洗涤除去所述程序升温热处理的产物表面的杂质，利于获得比表面高的复配硅藻土。
41.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.图1为本发明中利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法所用工艺设备的俯视示意图，具体为：经预处理的污水、投加的复配硅藻土以及从主反应区回流的回流污泥在混合槽4进行微生物培养驯化后首先进入cass反应池1的生物选择区2，然后进入主反应区3，污水处理结束后的水经消毒池5进行消毒处理后出水，主反应区底部污泥经污泥处理设备6进行污泥处理后形成泥饼外运。
43.实施例1
44.利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法：按照图1所述俯视示意图，所述cass反应池分为生物选择区和主反应区，所述cass反应池的主反应区有效容积为36m
×
20m
×
5.9m＝4248m3，进水比约为1/3.5，即1214m3，cass反应池内混合液污泥浓度(mlss)控制在4000～6000mg/l。cass反应池采用5h一周期的运行模式(即水力停留时间为5h)：进水60min、曝气约120min、沉淀约60min、排水约为60min；
45.在所述进水/曝气/回流阶段设置混合槽，所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行微生物培养驯化后进入cass反应池生物选择区，并依次经历进水/曝气/回流阶段、沉淀阶段、排水阶段；所述复配硅藻土的质量和经预处理的污水的体积之比为0.35g：1l；
46.所述微生物培养驯化时向所述混合槽中定期投加动物粪便，以促进微生物生长；
47.将城市污水依次经过粗格栅过滤处理、细格栅过滤处理和沉砂池除砂处理得到经预处理的污水，然后将所述经预处理的污水进入cass反应池的进水/曝气/回流阶段、沉淀阶段、排水阶段；
48.其中，所述复配硅藻土的制备方法为：
49.(1)将水稻壳进行除杂、第一干燥、粉碎和过筛，得到生物质原材料；
50.(2)将所述步骤(1)得到生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，然后将所述程序升温热处理的产物依次进行冷却、研磨、利用盐酸进行酸浸活化、洗涤和第二干燥，得到复配硅藻土；
51.所述程序升温热处理包括第一阶段：按8℃/min的升温速率，从室温升温至400℃，保温50min；第二阶段：按3℃/min的升温速率，从400℃升温至600℃，保温120min；
52.所述生物质原材料和硅藻土的质量比为0.5：5。
53.各水质指标的检测方法为：cod
cr
(mg/l)，重铬酸钾法；bod5(mg/l)，稀释与接种法；ss(mg/l)，重量法；nh
4-n(mg/l)，纳氏试剂光度法；tn(mg/l)，碱性过硫酸钾消解uv-vis光度法；tp(mg/l)，钼酸铵分光光度法。按上述方法，检测城市污水处理前后水质，检测结果见表1。
54.实施例2
55.按照实施例1的方法处理相同水质的城市污水，与实施例1不同的是所述生物质原
材料和硅藻土的质量比为0.5：4，并按与实施例1中相同方法检测城市污水处理前后水质，检测结果见表1。
56.实施例3
57.按照实施例1的方法处理相同水质的城市污水，与实施例1不同的是所述生物质原材料和硅藻土的质量比为0.5：2，并按与实施例1中相同方法检测城市污水处理前后水质，检测结果见表1。
58.表1利用实施例1～3提供的方法处理前后城市污水水质情况统计
[0059][0060]
综上可知，利用本发明实施例1～3提供的方法，在较短的水力停留时间内，处理后的城市污水中cod
cr
去除率高达98.7％，bod5去除率高达96.1％，ss去除率高达95.0％，nh
4-n去除率高达98.6％，tn去除率高达94.3％，tp去除率高达90.5％，本发明提供的方法，大幅提高了污水处理效率和氮磷除去率，实现较短的水力停留时间内提高了污水中的cod
cr
、bod5、ss、nh
4-n、tn、tp等污染物的去除效果。
[0061]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种利用复配硅藻土和cass工艺的污水处理方法，包括经预处理的污水依次进入混合槽以及cass反应池的进水/曝气/回流阶段、沉淀阶段、排水阶段；所述cass反应池包括生物选择区和主反应区；所述进水/曝气/回流阶段设置混合槽，所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行微生物培养驯化后进入生物选择区；所述复配硅藻土的制备方法，包括以下步骤：(1)将农林废弃物进行预处理，得到生物质原材料；(2)将所述步骤(1)得到生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，得到复配硅藻土。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复配硅藻土的质量和经预处理的污水的体积之比为(0.3～6g)：1l。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中农林废弃物包括水稻秸秆、水稻壳、木屑、茶树叶、中药渣、坚果壳中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中预处理包括依次进行除杂、第一干燥、粉碎和过筛。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中生物质原材料和硅藻土的质量比为(0.02～0.8)：(2～6)。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中程序升温热处理包括第一阶段：按5～10℃/min的升温速率，从室温升温至320～450℃，保温40～60min；第二阶段：按1～5℃/min的升温速率，从320～450℃升温至550～650℃，保温80～200min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中程序升温热处理后，还包括将所述程序升温热处理的产物依次进行冷却、研磨、酸浸活化、洗涤和第二干燥，得到复配硅藻土。

技术总结
本发明提供了一种利用复配硅藻土和CASS工艺的污水处理方法，将由所述农林废弃物作为原料制备的生物质原材料和硅藻土混合后，进行程序升温热处理，生物质原材料转化为生物炭并负载在硅藻土上，得到复配硅藻土，然后将所述经预处理的污水、复配硅藻土和从主反应区回流的回流污泥在所述混合槽进行微生物培养驯化，以利用复配硅藻土负载的群体浓度高、种群多样化的微生物进行污水处理，同时利用其作为CASS反应池内微生物的载体，扩大了CASS反应池处理的污染物范围，且生物炭和硅藻土的协同使用，大幅提高了污水处理效率和氮磷除去率，实现较短的水力停留时间内提高了污水中的污染物的去除效果。去除效果。去除效果。


技术研发人员：林功波 高小平
受保护的技术使用者：福州市规划设计研究院集团有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/6