一种聚集介质及其制备方法和在污水处理中的应用技术

本发明专利技术属于环境治理技术领域，公开了一种聚集介质及其制备方法和在污水处理中的应用。该聚集介质包括

【技术实现步骤摘要】
一种聚集介质及其制备方法和在污水处理中的应用


[0001]本专利技术属于环境治理
，特别涉及一种聚集介质及其制备方法和在污水处理中的应用。

技术介绍

[0002]当今的城市污水处理系统中，有机物去除过程的高额能耗和碳排放问题逐渐被重视。而将污水中的有机物富集或浓缩到易利用的程度，是实现经济效益和环境意义的关键步骤。有机物富集的方式有膜分离、高负荷活性污泥法、絮凝等，这些技术的主要作用机制可分为：物理法、化学法和生物法。物理法有依靠阻力截留方式富集有机物的膜分离技术、动态滤池、筛网技术，依靠微气泡浮力的气浮法。化学法包括利用化学药剂
‑
絮凝剂进行脱稳的混凝法等。生物法则是利用活性污泥实现生活污水有机物的快速同化和生物吸附。由于膜分离技术成本较高，无法将过滤的产品浓缩成干物质，活性污泥在碳捕获过程中存在不可避免的氧化损失，虽然可以取得较高的COD(化学需氧量)去除率，但碳捕获效率较低。而采用混凝剂富集有机物能克服这个问题，通过化学键作用与有机物自发地结合，并通过重力作用或浮力作用携带有机碳定向移动而实现碳捕获。在污水厂处理过程前端采用强化絮凝可以起到促进有机物沉淀分离和减少后续单元的有机负荷的作用。混凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂、微生物絮凝剂等。其中无机絮凝剂是目前应用最为广泛的絮凝剂类型，其对COD的去除率虽然高达65
‑
86％，但其存在投加量高、不可再生、污泥产量大的缺点。例如投加量为150mg/L FeCl3的化学一级处理单元，仅药剂费用就超过电力与污泥处置费用之和。
[0003]因此，亟需提供一种新的可去除污水中有机物的物质，该物质不仅对污水有机物絮凝效果好，而且投入量少，成本低。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种聚集介质及其制备方法和在污水处理中的应用。本专利技术所述制备方法制得的聚集介质对污水中有机物聚集或絮凝效果好，而且投入量少，每升污水中投入的聚集介质不超过10mg，成本低。
[0005]本专利技术的专利技术构思为：本专利技术将污泥与HCl(HCl为催化剂)进行水热处理，获得富含活性基团的水热固相产物，然后，利用反相悬浮聚合技术，以水热固相产物为原料与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行接枝共聚，制备成具有絮凝性能的聚集介质。本专利技术制备的聚集介质对污水有机物具有聚集速率快、聚集效率高、适用范围广的特点。
[0006]本专利技术的第一方面提供一种聚集介质的制备方法。
[0007]具体的，一种聚集介质的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将污泥、HCl进行水热处理，然后进行固液分离，取固相，得到水热固相产物；
[0009](2)将所述水热固相产物、水、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加热反应，制得所
述聚集介质。
[0010]优选的，步骤(1)中，所述水热处理的温度为155
‑
180℃；进一步优选的，所述水热处理的温度为165
‑
175℃。
[0011]优选的，步骤(1)中，所述污泥的含量量，按质量分数计，为60
‑
90％；进一步优选的，所述污泥的含量量，按质量分数计，为75
‑
85％。
[0012]优选的，步骤(1)中，所述污泥为城市污水处理厂的脱水污泥。
[0013]优选的，步骤(1)中，所述污泥、HCl的质量比为1：(0.01
‑
0.12)；进一步优选的，所述污泥、HCl的质量比为1：(0.04
‑
0.12)，具体的，可为1：0.04、1：0.06、1：0.08、1：0.10、1：0.12。
[0014]优选的，步骤(1)中，所述HCl以水溶液形式加入。
[0015]优选的，步骤(1)中，所述水热处理的时间为2
‑
5小时；进一步优选的，所述水热处理的时间为2.5
‑
4小时。
[0016]优选的，步骤(1)中，所述水热处理的过程中需要进行搅拌。
[0017]优选的，步骤(1)中，所述水热固相产物富含活性基团，所述活性基团包括酚羟基。
[0018]优选的，所述酚羟基在所述水热固相产物中的官能团中的摩尔比为50
‑
60％。
[0019]优选的，步骤(2)中，所述水热固相产物与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的质量比为0.3
‑
1.3：1；优选0.4
‑
1.2：1。步骤(2)中的水(优选去离子水)为溶剂，水的用量根据实际需要选择加入即可。
[0020]优选的，步骤(2)中，所述加热反应的温度为48
‑
75℃；优选50
‑
70℃。
[0021]优选的，步骤(2)中，所述加热反应的时间为1
‑
5小时；优选3
‑
5小时。
[0022]优选的，步骤(2)中，所述加热反应是采用水浴的方式进行加热。
[0023]优选的，步骤(2)中，所述加热反应的反应体系的pH为1
‑
11，优选pH为3
‑
5。反应体系的pH可通过酸或碱进行调节，例如加入盐酸进行调节。
[0024]本专利技术的第二方面提供一种聚集介质。
[0025]具体的，所述聚集介质由上述制备方法制得。
[0026]所述聚集介质包括
‑
OH、
‑
CH2、C＝O、
‑
CH2‑
N
+
(NH3)3基团。
[0027]优选的，所述聚集介质的红外光谱如图2所示。
[0028]优选的，所述聚集介质的X射线光电子能谱分析图如图3所示。
[0029]优选的，所述聚集介质的X射线衍射图如图4所示。
[0030]优选的，所述聚集介质对有机物具有絮凝性，起到聚集有机物的作用。
[0031]本专利技术的第三方面提供上述聚集介质的应用。
[0032]上述聚集介质在污水处理中的应用。
[0033]优选的，所述污水为城市生活污水或工业污水。
[0034]优选的，所述污水含有机物。
[0035]优选的，所述聚集介质在污水处理的过程中，聚集介质按照不超过60mg/L(例如10
‑
60mg/L)的加入量进行投放，COD的去除率超过65％。优选COD的去除率为67
‑
95％。
[0036]相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：
[0037](1)本专利技术将污泥与HCl进行水热处理，获得富含活性基团的水热固相产物，然后，利用反相悬浮聚合技术，以水热固相产物为原料与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行接
枝共聚，制备成具有絮凝性能的聚集介质。本专利技术制备的聚集介质对污水有机物具有聚集速率快、聚集效率高、适用范围广的特点。
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚集介质，其特征在于，所述聚集介质包括
‑
OH、
‑
CH2、C＝O、
‑
CH2‑
N
+
(NH3)3基团。2.根据权利要求1所述的聚集介质，其特征在于，所述聚集介质的X射线光电子能谱分析图如图3所示；所述聚集介质的红外光谱如图2所示。3.根据权利要求1所述的聚集介质，其特征在于，所述聚集介质的X射线衍射图如图4所示。4.权利要求1
‑
3任一项所述的聚集介质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将污泥、HCl进行水热处理，然后进行固液分离，取固相，得到水热固相产物；(2)将所述水热固相产物、水、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，加热反应，制得所述聚集介质。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水热处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大鹏，王璐，李勇，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：