一种园林污水处理工艺

技术领域

本申请涉及污水处理的领域，更具体地说，它涉及一种园林污水处理工艺。

背景技术

园林污水是城市污水的一部分，基本上由两部分组成，一是餐厅、茶室、小卖部等饮食部门的污水；二是由厕所等卫生设备产生的污水，在动物园或带有动物展览区的公园里的部分动物粪便及清扫禽兽笼舍的污水。

相关的园林污水处理技术中，有通过将污水进行沉淀，然后通过污水处理剂对上层污水中的杂质进行吸附，得到的净化水用于浇灌农田，同时，污泥可以用于肥料。

针对上述中的相关技术，发明人认为，由于现在洗涤剂或其他化学用品的使用，不可避免地，使得到的净化水中仍含有一定量的可溶性重金属，若长期将净化水排到农田中，会对农田产生污染。

发明内容

为了减少污水中的重金属，本申请提供一种园林污水处理工艺。

本申请提供的一种园林污水处理工艺，采用如下的技术方案：

一种园林污水处理工艺，其包括以下步骤：

1)将园林污水进行沉淀，过滤，得上层污水；

2)在步骤1)得到的上层污水中，加入吸附污水中杂质的吸附剂，然后过滤，得一次净水；

3)在一次净水中加入螯合剂，过滤，得二次净水和沉淀；

4)将步骤3)得到的沉淀浸泡在pH为4-5的酸液中，搅拌，过滤，得沉淀，将沉淀洗涤、干燥，得螯合剂，得到的螯合剂继续应用到步骤3)中进行循环使用；

所述螯合剂通过在二氧化硅微球表面接枝有机螯合物制得。

通过采用上述技术方案，通过吸附剂，可以对污水中较难沉淀的杂质以及有机物质进行吸附，螯合剂可以对污水中含有的可溶性重金属离子进行螯合，从而去除，螯合剂以二氧化硅微球为载体，可以使螯合剂更快的从一次净水中沉淀下来，提高污水处理速率；并且螯合剂可以循环利用，有利于资源可持续利用，有效降低污水处理成本。

优选的，所述螯合剂的制备步骤如下：

1)将二氧化硅微球超声分散在乙醇中，然后加入KH570和氨水，搅拌，进行水解反应，得表面修饰的二氧化硅微球；

2)在四氢呋喃中，加入环氧氯丙烷，然后加入与环氧氯丙烷等摩尔量的亚氨基二乙腈，搅拌反应，过滤，得固体，将固体溶于pH为10-11的氢氧化钠溶液中，然后加入盐酸中和，除去溶剂，得中间产物；

3)将步骤2)得到的中间产物溶解在四氢呋喃中，再加入与环氧氯丙烷等摩尔量的烯丙基胺，搅拌反应后，旋蒸得固体，然后将其浸泡在pH为8-9的氢氧化钠溶液中进行水解，然后旋蒸，得单体；

4)将步骤1)得到的表面修饰的二氧化硅微球分散在DMF中，然后加入步骤3)得到的单体，在惰性气体下，加入AIBN进行聚合反应，然后过滤，洗涤，干燥，得螯合剂。

通过采用上述技术方案，通过KH570可以在二氧化硅微球表面形成双键，然后再进行单体的合成，利用KH570上的双键，通过引发剂可以在二氧化硅表面生成自由基，和单体发生聚合，完成在二氧化硅表面接枝聚合物，即得到螯合剂，并且选用二氧化硅材质，二氧化硅在盐酸中不溶，可以便于后续对螯合剂的循环利用。

优选的，所述步骤4)中加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为(0.01-0.05)：1。

通过采用上述技术方案，单体量和表面修饰的二氧化硅微球的重量份比在此范围时，形成的螯合剂与金属的螯合效果较好，并且可以从一次净水中沉淀下来，便于分离。

优选的，所述步骤4)中加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为(0.02-0.04)：1。

通过采用上述技术方案，单体量和表面修饰的二氧化硅微球的重量份比在此范围时，螯合剂既能较好的除去一次净水中的重金属，并且从一次净水中的沉淀速度较快。

优选的，所述二氧化硅微球的粒径为2-5μm。

通过采用上述技术方案，二氧化硅微球的粒径在此范围时，对重金属的螯合率较高，低于此粒径范围时，其从一次净水中的沉淀速度较慢，高于此范围时，其对重金属的去除率较低。

优选的，所述二氧化硅微球的粒径为3-4μm。

通过采用上述技术方案，二氧化硅微球的粒径在此范围时，对重金属的去除率率较优。

优选的，所述吸附剂由以下重量份的原料制备而成：植物淀粉3-10份、膨润土4-6份、棉籽壳1-3份、聚合硫酸铁0.2-0.6份、活性炭15-20份。

通过采用上述技术方案，通过原料种类和原料的配比进行选择，得到的吸附剂可以较好的降低污水中的COD值、TN和TP。

优选的，所述吸附剂的制备方法如下：

将植物淀粉、膨润土、棉籽壳、聚合硫酸铁进行搅拌均匀，然后再加入活性炭，搅拌均匀，即得吸附剂。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、通过螯合剂可以对污水中含有的可溶性重金属离子进行螯合，从而去除，螯合剂以二氧化硅微球为载体，可以使螯合剂更快的从一次净水中沉淀下来，提高污水处理速率；并且螯合剂可以循环利用，有利于资源可持续利用，有效降低污水处理成本。

2、本申请处理后的污水，其铬含量最低可达到0.0003mg/L，其镉含量最低可达到0.0002mg/L。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

原料

园林污水：选自动物园产生的污水；

KH570：生产厂家为广州穗欣化工有限公司；

二氧化硅微球：生产厂家为合肥格恩科技有限公司；

聚合硫酸铁：生产厂家为河南威泰环保科技有限公司；

活性炭：生产厂家为巩义市豫创净水材料有限公司；

膨润土：生产厂家为灵寿县辰洋矿产品有限公司；

棉籽壳：生产厂家为灵寿县万众矿产品加工厂；

植物淀粉：生产厂家为陕西斯诺特生物技术有限公司。

制备例

制备例1

一种螯合剂，其制备步骤如下：

1)将0.5kg的二氧化硅微球超声分散在2.5kg的乙醇中，然后加入0.002kg的KH570和0.02kg的饱和氨水，搅拌，进行水解反应，得表面修饰的二氧化硅微球；

2)在0.25kg的四氢呋喃中，加入0.1kg的环氧氯丙烷，然后加入与环氧氯丙烷等摩尔量的亚氨基二乙腈，搅拌反应，过滤，得固体，将固体溶于0.3kg的pH为10的氢氧化钠溶液中，然后加入盐酸中和，除去溶剂，得中间产物；

3)将步骤2)得到的中间产物溶解在0.4kg的四氢呋喃中，再加入与环氧氯丙烷等摩尔量的烯丙基胺，搅拌反应后，旋蒸得固体，然后将其浸泡在pH为8的氢氧化钠溶液中进行水解，然后旋蒸，得单体；

4)将0.1kg步骤1)得到的表面修饰的二氧化硅微球分散在0.2kg的DMF中，然后加入步骤3)得到的单体，加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.01:1，在惰性气体下，加入0.0002kg的AIBN，在60℃下，进行聚合反应10h，进行聚合反应，然后过滤，洗涤，干燥，得螯合剂；

其中，二氧化硅微球的粒径为2μm。

制备例2

一种螯合剂，其制备步骤如下：

1)将0.52kg的二氧化硅微球超声分散在3kg的乙醇中，然后加入0.0025kg的KH570和0.025kg的饱和氨水，搅拌，进行水解反应，得表面修饰的二氧化硅微球；

2)在0.25kg的四氢呋喃中，加入0.12kg的环氧氯丙烷，然后加入与环氧氯丙烷等摩尔量的亚氨基二乙腈，搅拌反应，过滤，得固体，将固体溶于0.35kg的pH为11的氢氧化钠溶液中，然后加入盐酸中和，除去溶剂，得中间产物；

3)将步骤2)得到的中间产物溶解在0.45kg的四氢呋喃中，再加入与环氧氯丙烷等摩尔量的烯丙基胺，搅拌反应后，旋蒸得固体，然后将其浸泡在pH为8的氢氧化钠溶液中进行水解，然后旋蒸，得单体；

4)将0.13kg步骤1)得到的表面修饰的二氧化硅微球分散在0.25kg的DMF中，然后加入步骤3)得到的单体，加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.01:1，在惰性气体下，加入0.00015kg的AIBN，在63℃下，进行聚合反应9h，然后过滤，洗涤，干燥，得螯合剂；

其中，二氧化硅微球的粒径为2μm。

制备例3

一种螯合剂，其制备步骤如下：

1)将0.55kg的二氧化硅微球超声分散在3kg的乙醇中，然后加入0.003kg的KH570和0.02kg的饱和氨水，搅拌，进行水解反应，得表面修饰的二氧化硅微球；

2)在0.3kg的四氢呋喃中，加入0.14kg的环氧氯丙烷，然后加入与环氧氯丙烷等摩尔量的亚氨基二乙腈，搅拌反应，过滤，得固体，将固体溶于0.4kg的pH为10的氢氧化钠溶液中，然后加入盐酸中和，除去溶剂，得中间产物；

3)将步骤2)得到的中间产物溶解在0.5kg的四氢呋喃中，再加入与环氧氯丙烷等摩尔量的烯丙基胺，搅拌反应后，旋蒸得固体，然后将其浸泡在pH为9的氢氧化钠溶液中进行水解，然后旋蒸，得单体；

4)将0.1kg步骤1)得到的表面修饰的二氧化硅微球分散在0.3kg的DMF中，然后加入步骤3)得到的单体，加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.01:1，在惰性气体下，加入0.0001kg的AIBN，在65℃下，进行聚合反应8h，进行聚合反应，然后过滤，洗涤，干燥，得螯合剂；

其中，二氧化硅微球的粒径为2μm。

制备例4

一种吸附剂，与制备例2的不同之处在于，步骤4)中加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.02:1，其余步骤均与制备例2相同。

制备例5

一种吸附剂，与制备例2的不同之处在于，步骤4)中加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.04:1，其余步骤均与制备例2相同。

制备例6

一种螯合剂，与制备例2的不同之处在于，步骤4)中加入的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.05:1，其余步骤均与制备例2相同。

制备例7

一种螯合剂，与制备例2的不同之处在于，二氧化硅微球的粒径为3μm，其余步骤均与制备例2相同。

制备例8

一种螯合剂，与制备例2的不同之处在于，二氧化硅微球的粒径为4μm，其余步骤均与制备例2相同。

制备例9

一种螯合剂，与制备例2的不同之处在于，二氧化硅微球的粒径为5μm，其余步骤均与制备例2相同。

制备例10-12

一种吸附剂，其各原料及各原料用量入表1所示，其制备步骤如下：

将植物淀粉、膨润土、棉籽壳、聚合硫酸铁进行搅拌均匀，然后再加入活性炭，搅拌均匀，即得吸附剂。

表1制备例10-12的吸附剂的各原料及各原料用量(kg)

实施例

实施例1

一种园林污水处理工艺，其具体步骤如下：

1)将1吨园林污水进行沉淀，过滤，得上层污水；

2)在步骤1)得到的上层污水中，加入10kg的吸附污水中杂质的吸附剂，搅拌1h，然后过滤，得一次净水；

3)在一次净水中加入0.5kg的螯合剂，过滤，得二次净水和沉淀；

其中，螯合剂来自制备例1，吸附剂来自制备例10。

实施例2

一种园林污水处理工艺，其具体步骤如下：

1)将1.2吨园林污水进行沉淀，过滤，得上层污水；

2)在步骤1)得到的上层污水中，加入11kg的吸附污水中杂质的吸附剂，搅拌1.5h，然后过滤，得一次净水；

3)在一次净水中加入0.5kg的螯合剂，过滤，得二次净水和沉淀；

其中，螯合剂来自制备例1，吸附剂来自制备例10。

实施例3

一种园林污水处理工艺，其具体步骤如下：

1)将1.5吨园林污水进行沉淀，过滤，得上层污水；

2)在步骤1)得到的上层污水中，加入13kg的吸附污水中杂质的吸附剂，搅拌2h，然后过滤，得一次净水；

3)在一次净水中加入0.5kg的螯合剂，过滤，得二次净水和沉淀；

其中，螯合剂来自制备例1，吸附剂来自制备例10。

实施例4

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，其螯合剂的添加量为0.4kg，其余步骤均与实施例2相同。

实施例5

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，其螯合剂的添加量为0.6kg，其余步骤均与实施例2相同。

实施例6-13

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，其螯合剂来自制备例2-9，其余步骤均与实施例2相同。

实施例14

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，其吸附剂来自制备例11，其余步骤均与实施例2相同。

实施例15

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，其吸附剂来自制备例12，其余步骤均与实施例2相同。

实施例16

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，其螯合剂为循环使用30次以后的螯合剂，其处理步骤如下：

将步骤3)得到的沉淀浸泡在pH为4的酸液中，搅拌，过滤，得沉淀，将沉淀通过蒸馏水进行洗涤、干燥，得螯合剂。

实施例17

一种园林污水处理工艺，与实施例16的不同之处在于，其螯合剂的处理步骤如下：

将步骤3)得到的沉淀浸泡在pH为5的酸液中，搅拌，过滤，得沉淀，将沉淀通过蒸馏水进行洗涤、干燥，得螯合剂。

对比例

对比例1

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，未使用螯合剂，其余步骤均与实施例2相同。

对比例2

一种园林污水处理工艺，与实施例2的不同之处在于，其螯合剂在制备过程中，添加的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.01：1。

性能检测试验

检测方法

通过实施例1-17和对比例1-3中的方法对同一来源的园林污水进行处理，得到对应的二次净水，然后通过以下方法分别对其进行测定，空白组为处理前的园林污水。

铬含量的测定：在酸性溶液中，首先将水样中的三价铬通过高锰酸钾氧化成六价铬，然后用二苯碳酰二肼分光光度法进行检测，在540nm处进行比色测定。

镉含量的测定：采用原子吸收分光光度法进行检测。

COD值：通过重铬酸盐法进行检测。

总氮(TN)、总磷(TP)：均采用微波消解紫外分光光度法进行检测。

沉淀时间为螯合剂螯合金属后从水体中沉淀完全的总时间。

表2实施例1-17和对比例1-3的二次净水的检测结果

从表2的检测数据可以看出，本申请的污水处理工艺，可以有效降低远离污水的COD值、TN、TP、铬离子和镉离子含量，使处理后的净化水，长时间应用到农田后，对农田的污染大大降低。

从实施例2和实施例4-5的检测数据可以看出，添加的螯合剂的量增多时，其对铬离子和隔离子的去除率呈上升趋势，到添加量到0.5kg时，其去除率基本不变。

从实施例2和实施例6-7的检测数据可以看出，制备例1-3中，制备例2得到的螯合剂对重金属的去除率较优。

从实施例2和实施例8-10的检测数据可以看出，随着单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比的增加，其对铬离子和隔离子的去除率呈上升趋势，增加到0.04:1以上时，其去除率不变，但其沉淀时间逐渐加长。

从实施例2和实施例14-15的数据可以看出，制备例11的吸附剂对污水的处理效果较好。

从实施例2和实施例16的检测数据可以看出，螯合剂在循环利用30次以后，其对重金属的去除率仍没有明显降低。

从实施例2和实施例17的检测数据可以看出，螯合剂在回收处理时，酸度在pH为4的时候，其回收效果较优。

从实施例2和对比例3的数据可以看出，添加的单体量与表面修饰的二氧化硅微球的重量份比为0.01：1，其对重金属的去除率较差。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。