申請日2015.07.24
公開(公告)日2015.11.25
IPC分類號C02F1/00
摘要
本發明公開了一種城市污水綜合處理劑及其制備方法和應用，所述城市污水綜合處理劑的原料為：城市污水處理廠活性污泥、膨潤土、植物廢棄物、濃硫酸、氫氧化鈉、工業硫酸鋁和/或明礬、聚丙烯酰胺;本發明原料來源廣泛、成本低;其可通過城市污水處理廠活性污泥與植物廢棄物以及酸化后的膨潤土在微波作用下復合得到主原料，再將主原料與氫氧化鈉、工業硫酸鋁和/或明礬、聚丙烯酰胺依次進行混合，即可得到城市污水綜合處理劑;其制備工藝簡單、成本低。應用其處理城市污水，處理后城市污水的排放質量遠超國家一級標準;且綜合處理池底部的城市污水處理廠活性污泥可用于制備有機肥料、生物質燃料和/或所述城市污水綜合處理劑。
權利要求書
1.一種城市污水綜合處理劑，其特征在于，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活 性污泥80-120份、膨潤土40-80份、植物廢棄物40-80份、質量濃度為90%以上的濃硫酸 3-7份、氫氧化鈉10-20份、工業硫酸鋁和/或明礬20-30份、聚丙烯酰胺15-25份。
2.根據權利要求1所述的城市污水綜合處理劑，其特征在于，所述城市污水綜合處理 劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥90-110份、膨潤土50-70份、植物 廢棄物50-70份、質量濃度為95%以上的濃硫酸4-6份、氫氧化鈉14-16份、工業硫酸鋁 和/或明礬24-26份、聚丙烯酰胺18-22份。
3.根據權利要求1所述的城市污水綜合處理劑，其特征在于，所述城市污水綜合處理 劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥100份、膨潤土60份、植物廢棄物 60份、質量濃度為95%以上的濃硫酸5份、氫氧化鈉15份、工業硫酸鋁和/或明礬25份、 聚丙烯酰胺20份。
4.一種如權利要求1-3任一所述的城市污水綜合處理劑的制備方法，其特征在于，具 體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為60%-90%;將膨潤土的顆粒大 小粉碎至30-100目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至100-300目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積12-24小時后得到第一混 合產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物混合 均勻，然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到100℃-300℃后，再保溫1-4小時，冷 卻后得到第二混合產物;其中微波加熱頻率為1200-3600MHz;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為30-100目的氫氧化鈉混合均勻，在80℃-150℃下 烘干，冷卻后得到含水率≤8%的第三混合產物;
(5)將第三混合產物、工業硫酸鋁和/或明礬，以及聚丙烯酰胺混合磨粉，即得到顆 粒大小為10目以下的城市污水綜合處理劑。
5.根據權利要求4所述的城市污水綜合處理劑的制備方法，其特征在于，步驟(1) 中向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為70%-80%;將膨潤土的顆粒大小粉碎 至50-70目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至180-220目。
6.根據權利要求4所述的城市污水綜合處理劑的制備方法，其特征在于，步驟(3) 中當微波加熱到180℃-220℃后，再保溫2-3小時，冷卻后得到第二混合產物;其中微波 加熱頻率為2400MHz。
7.根據權利要求4所述的城市污水綜合處理劑的制備方法，其特征在于，步驟(4) 中將第二混合產物與顆粒大小為50-70目的氫氧化鈉混合均勻，在100℃-120℃下烘干， 冷卻后得到含水率≤5%的第三混合產物。
8.一種應用如權利要求1-7任一所述城市污水綜合處理劑處理城市污水的方法，其特 征在于，具體步驟為：
(1)用污水收集管網將污水收集后，在其總排污口的尾端設置人工篩網和機械格柵， 除出污水中團體雜物;
(2)將污水引入到綜合處理池中，依據污水水質，先按照0.5-5kg/m3的添加量添加 所述城市污水綜合處理劑;攪拌或者曝氣使所述城市污水綜合處理劑與污水充分混合;
(3)靜置0.5-4小時，當綜合處理池上部清水的色度達到5時，將綜合處理池上部 清水直接排放或者轉移到循環水池中，將綜合處理池底部的城市污水處理廠活性污泥用于 制備有機肥料、生物質燃料和/或所述城市污水綜合處理劑。
9.根據權利要求8所述的處理城市污水的方法，其特征在于，步驟(2)中依據污水 水質，添加pH調節劑，使污水pH值達到6-9。
說明書
一種城市污水綜合處理劑及其制備方法和應用
技術領域
本發明涉及污水處理領域，具體是一種城市污水綜合處理劑及其制備方法和應用。
背景技術
環境保護直接影響著我國國民經濟的可持續發展。在我國過去幾十年的經濟發展中， 由于忽視了發展中的環境保護，導致了現階段環境污染十分嚴重的狀況。近幾年雖采取了 大量的控制措施，但環境進一步變劣的趨勢仍在繼續。我國是世界上環境污染最為嚴重的 國家之一，無論是城市，還是鄉村，我國的大氣、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同 程度的污染。貴陽、重慶、北京、蘭州等五個城市位于世界十大空氣污染最嚴重的城市之 列，全國600多個城市中，大氣質量符合國家一級標準的不足10個。全國范圍內酸雨危 害的程度和區域也日益擴大。
全國每年污水排放中，僅10%的生活污水和70%的工業污水得到處理，且其中約有一 半工業污水處理設施的出水達不到國家排放標準，其余未處理的污水則直接排入江河湖泊 中，致使我國的水環境遭受了嚴重污染和破壞;城鎮生活污水的排放量正隨著城鎮建設與 發展而呈遞增的趨勢。據統計，全國七大水系和內陸河流的110個重點河段中，屬4類和 5類水體的占39%;城市地面水污染普遍嚴重，并呈進一步惡化的趨勢，136條流經城市的 河流中，屬4類、5類和超過5類標準的高達76.8%;約50%的城市地下水受到不同程度的 污染;全國較大的淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富營養化程度逐年加劇;一些地區的飲用 水源受到嚴重污染，對人民健康造成嚴重危害。城市垃圾和工業固體廢棄物與日俱增，工 業廢棄物累計堆積量已超過66億噸，占地超過5萬公頃，使200多個城市陷入垃圾包圍 之中。
就污水處理投資費用及運行費用而言，按噸水造價1500-2000元以及運行費用0.8-1.4 元/噸進行計算，我國尚未投建的城市污水處理廠需一次性投資1000億元，加上市政管網 建設，投資超過2000億元，年運行費又要250億元。而我國城市污水處理廠建設的資金， 90%來自于各種貸款，每年200億元用于污水廠建設，每個項目平均還貸期10年，幾年后 本息將超過300億元，運行費和本息占我國GDP的1%;而目前的城市污水處理，只有社會 效益，并無經濟效益，因此，這樣龐大的投資和運行費用，對經濟不發達的中國，無疑是 一個沉重的負擔。
而決定城市污水處理廠投資和運行成本的主要因素是污水處理工藝和技術的選擇，目 前我國城市污水處理工藝普遍采用的是傳統活性污泥法、氧化溝、SBR等，這些成熟而有 效的處理工藝，在各地被廣泛應用。但一段時期以來，因能耗大、運行費用高而阻礙著我 國城市污水處理廠的建設，同時一些建成的污水處理廠也因能耗高的原因，長期處于停產 和半停產狀態。在今后相當長的一段時期內，能耗問題將成為城市污水處理的瓶頸。能否 解決污水廠的能耗問題，合理進行能源分配，已成為決定污水處理廠運行效益好壞的關鍵 因素，也是未來新的污水處理廠可行性分析的決定性因素，開發適合我國國情的高效、低 耗以及能滿足排放要求，且基建和運行費用低的污水處理新技術和新工藝，必將是未來污 水處理廠設計和運行的必由之路，具有十分重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的在于提供一種城市污水綜合處理劑及其制備方法和應用，以解決上述背 景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥80-120 份、膨潤土40-80份、植物廢棄物40-80份、質量濃度為90%以上的濃硫酸3-7份、氫氧 化鈉10-20份、工業硫酸鋁和/或明礬20-30份、聚丙烯酰胺15-25份。
作為本發明進一步的方案：所述城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污 水處理廠活性污泥90-110份、膨潤土50-70份、植物廢棄物50-70份、質量濃度為95% 以上的濃硫酸4-6份、氫氧化鈉14-16份、工業硫酸鋁和/或明礬24-26份、聚丙烯酰胺 18-22份。
作為本發明進一步的方案：所述城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污 水處理廠活性污泥100份、膨潤土60份、植物廢棄物60份、質量濃度為95%以上的濃硫 酸5份、氫氧化鈉15份、工業硫酸鋁和/或明礬25份、聚丙烯酰胺20份。
一種城市污水綜合處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為60%-90%;將膨潤土的顆粒大 小粉碎至30-100目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至100-300目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積12-24小時后得到第一混 合產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物混合 均勻，然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到100℃-300℃后，再保溫1-4小時，冷 卻后得到第二混合產物;其中微波加熱頻率為1200-3600MHz;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為30-100目的氫氧化鈉混合均勻，在80℃-150℃下 烘干，冷卻后得到含水率≤8%的第三混合產物;
(5)將第三混合產物、工業硫酸鋁和/或明礬，以及聚丙烯酰胺混合磨粉，即得到顆 粒大小為10目以下的城市污水綜合處理劑。
作為本發明進一步的方案：步驟(1)中向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含 水率為70%-80%;將膨潤土的顆粒大小粉碎至50-70目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至 180-220目。
作為本發明進一步的方案：步驟(3)中當微波加熱到180℃-220℃后，再保溫2-3小 時，冷卻后得到第二混合產物;其中微波加熱頻率為2400MHz。
作為本發明進一步的方案：步驟(4)中將第二混合產物與顆粒大小為50-70目的氫 氧化鈉混合均勻，在100℃-120℃下烘干，冷卻后得到含水率≤5%的第三混合產物。
一種應用所述城市污水綜合處理劑處理城市污水的方法，具體步驟為：
(1)用污水收集管網將污水收集后，在其總排污口的尾端設置人工篩網和機械格柵， 除出污水中團體雜物;
(2)將污水引入到綜合處理池中，依據污水水質，先按照0.5-5kg/m3的添加量添加 所述城市污水綜合處理劑;攪拌或者曝氣使所述城市污水綜合處理劑與污水充分混合;
(3)靜置0.5-4小時，當綜合處理池上部清水的色度達到5時，將綜合處理池上部 清水直接排放或者轉移到循環水池中，將綜合處理池底部的城市污水處理廠活性污泥用于 制備有機肥料、生物質燃料和/或所述城市污水綜合處理劑。
作為本發明進一步的方案：步驟(2)中依據污水水質，添加pH調節劑，使污水pH 值達到6-9。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本發明提供的城市污水綜合處理劑原料來源廣泛、成本低;其可通過城市污水處理廠 活性污泥與植物廢棄物以及酸化后的膨潤土在微波作用下復合得到主原料，再將主原料與 氫氧化鈉、工業硫酸鋁和/或明礬、聚丙烯酰胺依次進行混合，即可得到城市污水綜合處 理劑;其制備工藝簡單、成本低。應用其處理城市污水，處理后城市污水的排放質量遠超 國家一級標準;且綜合處理池底部的城市污水處理廠活性污泥可用于制備有機肥料、生物 質燃料和/或所述城市污水綜合處理劑。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
實施例1
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥80份、 膨潤土40份、植物廢棄物40份、質量濃度為98%的濃硫酸7份、氫氧化鈉20份、工業硫 酸鋁30份、聚丙烯酰胺25份。
所述城市污水綜合處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為60%;將膨潤土的顆粒大小粉 碎至30目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至300目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積12小時后得到第一混合 產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物混合 均勻，然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到100℃后，再保溫1小時，冷卻后得到 第二混合產物;其中微波加熱頻率為1200MHz;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為30目的氫氧化鈉混合均勻，在150℃下烘干，冷 卻后得到含水率≤8%的第三混合產物;
(5)將第三混合產物、工業硫酸鋁，以及聚丙烯酰胺混合磨粉，即得到顆粒大小為 10目以下的城市污水綜合處理劑。
實施例2
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥100份、 膨潤土60份、植物廢棄物60份、質量濃度為95%的濃硫酸5份、氫氧化鈉15份、明礬 25份、聚丙烯酰胺20份。
所述城市污水綜合處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為75%;將膨潤土的顆粒大小粉 碎至65目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至200目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積18小時后得到第一混合 產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物混合 均勻，然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到200℃后，再保溫2.5小時，冷卻后得 到第二混合產物;其中微波加熱頻率為2400MHz;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為65目的氫氧化鈉混合均勻，在120℃下烘干，冷 卻后得到含水率≤5%的第三混合產物;
(5)將第三混合產物、明礬，以及聚丙烯酰胺混合磨粉，即得到顆粒大小為8目以 下的城市污水綜合處理劑。
實施例3
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥120份、 膨潤土80份、植物廢棄物80份、質量濃度為90%的濃硫酸3份、氫氧化鈉10份、工業硫 酸鋁20份、聚丙烯酰胺15份。
所述城市污水綜合處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為90%;將膨潤土的顆粒大小粉 碎至100目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至100目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積12小時后得到第一混合 產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物混合 均勻，然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到300℃后，再保溫4小時，冷卻后得到 第二混合產物;其中微波加熱頻率為3600MHz;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為100目的氫氧化鈉混合均勻，在80℃下烘干，冷 卻后得到含水率≤8%的第三混合產物;
(5)將第三混合產物、工業硫酸鋁，以及聚丙烯酰胺混合磨粉，即得到顆粒大小為5 目以下的城市污水綜合處理劑。
實施例4
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥80份、 膨潤土80份、植物廢棄物40份、質量濃度為98%的濃硫酸3份、氫氧化鈉20份、明礬 20份、聚丙烯酰胺25份。
所述城市污水綜合處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為60%;將膨潤土的顆粒大小粉 碎至100目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至100目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積24小時后得到第一混合 產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物混合 均勻，然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到100℃后，再保溫4小時，冷卻后得到 第二混合產物;其中微波加熱頻率為1200MHz;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為100目的氫氧化鈉混合均勻，在80℃下烘干，冷 卻后得到含水率≤5%的第三混合產物;
(5)將第三混合產物、明礬，以及聚丙烯酰胺混合磨粉，即得到顆粒大小為5目以 下的城市污水綜合處理劑。
實施例5
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥120份、 膨潤土40份、植物廢棄物80份、質量濃度為90%的濃硫酸7份、氫氧化鈉10份、工業硫 酸鋁30份、聚丙烯酰胺15份。
所述城市污水綜合處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為90%;將膨潤土的顆粒大小粉 碎至30目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至300目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積12小時后得到第一混合 產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物混合 均勻，然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到300℃后，再保溫1小時，冷卻后得到 第二混合產物;其中微波加熱頻率為3600MHz;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為30目的氫氧化鈉混合均勻，在150℃下烘干，冷 卻后得到含水率≤5%的第三混合產物;
(5)將第三混合產物、工業硫酸鋁，以及聚丙烯酰胺混合磨粉，即得到顆粒大小為 10目以下的城市污水綜合處理劑。
對比例1
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：膨潤土60份、植物廢棄物60份、 質量濃度為95%的濃硫酸5份、氫氧化鈉15份、工業硫酸鋁25份、聚丙烯酰胺20份。
所述污水處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)將膨潤土的顆粒大小粉碎至65目;將植物廢棄物的顆粒大小粉碎至200目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積18小時后得到第一混合 產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到植物廢棄物混合均勻，加水，使其含水率為 20%-30%;然后放入600-900℃的炭化爐中處理2.5小時，冷卻后得到第二混合產物;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為65目的氫氧化鈉、工業硫酸鋁，以及聚丙烯酰胺 混合磨粉，即得到顆粒大小為8目以下的城市污水綜合處理劑。
對比例2
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥100份、 植物廢棄物60份、質量濃度為95%的濃硫酸5份、氫氧化鈉15份、明礬25份、聚丙烯酰 胺20份。
所述污水處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為75%;將植物廢棄物的顆粒大 小粉碎至200目;
(2)將步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥和植物廢棄物，與濃硫酸混合均勻; 然后在攪拌的同時微波加熱，當微波加熱到200℃后，再保溫2.5小時，冷卻后得到第一 混合產物;其中微波加熱頻率為2400MHz;
(3)將第一混合產物與顆粒大小為65目的氫氧化鈉、明礬，以及聚丙烯酰胺混合磨 粉，即得到顆粒大小為8目以下的城市污水綜合處理劑。
對比例3
一種城市污水綜合處理劑，按照重量份的原料為：城市污水處理廠活性污泥100份、 膨潤土60份、質量濃度為95%的濃硫酸5份、氫氧化鈉15份、工業硫酸鋁25份、聚丙烯 酰胺20份。
所述城市污水綜合處理劑的制備方法，具體步驟為：
(1)向城市污水處理廠活性污泥中加水，使其含水率為75%;將膨潤土的顆粒大小粉 碎至65目;
(2)將步驟(1)中得到的膨潤土與濃硫酸混合均勻，堆積18小時后得到第一混合 產物;
(3)將第一混合產物與步驟(1)中得到城市污水處理廠活性污泥混合均勻，然后放 入600-900℃的炭化爐中處理2.5小時，冷卻后得到第二混合產物;
(4)將第二混合產物與顆粒大小為65目的氫氧化鈉、工業硫酸鋁，以及聚丙烯酰胺 混合磨粉，即得到顆粒大小為8目以下的城市污水綜合處理劑。
應用例1
分別采用上述實施例1-5和對比例1-3的城市污水綜合處理劑來處理某城市一處生活 污水，先按照1.5kg/m3的添加量添加所述城市污水綜合處理劑;攪拌或者曝氣使所述城市 污水綜合處理劑與污水充分混合;靜置1小時后，取樣檢測。
