CN106964312A - 一种去除废水中bod的凹凸棒吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，提供了一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，包括如下步骤：通过生物发酵法制备改性凹凸棒土；加入所述氧化铝，混合；加入交联剂，混合均匀；将混合物进行热处理。本发明具工艺简单，成本低，BOD处理效果显著，去除率高达85％以上，处理后的排放浓度低于国家规定的一级排放标准。
Description
技术领域
本发明属于凹凸棒加工技术领域，具体地，一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法。
背景技术
在印制板制造的退膜、显影和网印等工序中会产生大量的干膜、湿膜和油墨的废液和废水，它含有大量的高分子聚合物、有机胺和碱，是一种高浓度的有机废水，废水为蓝色，其化学需氧量（BOD）值通常为5000-10000mg/L，有的高达20000mg/L，这类废水约占印制板废水总水量的5％左右。但对全部废水的BOD贡献值达80％。根据国家的废水排放标准，废水中的BOD值必须<100mg/L。因此高浓度BOD值废水处理的好坏是印制板厂废水是否达标的关键。
凹凸棒土作为一种天然材料，具有原料廉价、资源丰富和比表面积大的优点，凹凸棒土具有特殊的纤维结构和晶体结构，使之具有许多特殊的物化及工艺性能。由于凹凸棒土具有较大的比表面积，使其具有较强的吸附作用，在相当低的浓度下可以形成高粘度的悬浮液，可用作胶体泥浆、悬浮剂、触变剂以及粘结剂。但凹凸棒土粉末在水中存在不易沉淀、易于造成二次污染的问题，研究改进凹凸棒土性质已受领域技术人员的关注。
凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，帮晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构，没交联时强度低、易拉断，且没有弹性，吸附和粘结性低。
目前固体材料的改性方法主要是经过表面活性剂对其进行表面改性，使其表面电性发生变化，从而改变其吸附性能，但效果不明显。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，本发明的目的在于针对现有过滤吸附法处理高浓度BOD时，使用活性炭做吸附剂吸收效率低的不足，通过用生物发酵法将凹凸棒进行改性，并配合氧化铝，制备成吸附剂，达到高效的处理BOD的效果。
根据本发明提供的一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积70-80%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/9-1/8的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌（Clostridiumbifermentans）、放线菌（Actinomycete）组成，同时加入纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E），加入的纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E）的总重量为污泥原料干重的1/10-1/8，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2-3天，即得到发酵处理后的污泥；取重量比为15-20:1的凹凸棒黏土和步骤（1）中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料；将步骤（2）中混合物料在20-30℃条件下堆埋2-7天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下；
（2）向所述步骤（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合；
（3）向所述步骤（2）的混合物中加入所述交联剂，混合均匀；
（4）将所述步骤（3）的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间2-7h。
优选地，所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠3-9份，蒸馏水13-20份。
优选地，所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其2-4倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为10-15%，浸泡12-16h，水洗至中性后抽滤。
优选地，所述堆埋处理在地面上进行堆积，混合物料堆置于通风处，在20-30℃条件下堆埋2-7天。
优选地，所述将混合物料投入堆埋坑内进行堆埋2-7天。
优选地，所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
优选地，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70-80份、氧化铝16-30份、交联剂4-12份。
优选地，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土73-78份、氧化铝18-28份、交联剂5-11份。
优选地，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土75份、氧化铝23份、交联剂6份。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明工艺简单，成本低；
（2）本发明BOD处理效果显著，去除率高达85％以上，处理后的排放浓度低于现行的《污水综合排放标准》的一级排放标准。
（3）本发明提供的利用生物发酵法对凹凸棒进行改性的方法，以提供一种新型环保的凹凸棒改性方法，提高其吸附性，同时将污泥利用起来，实现资源再利用。
本发明的方案是利用微生物菌群对污泥进行发酵，发酵过程中产生有机酸和氢气等气体，使污泥体积膨胀，发酵后的污泥与凹凸棒黏土混合后堆埋，有机酸对凹凸棒黏土进行酸化，使孔数目增加，比表面积增大；同时，凹凸棒土孔道中常含有碳酸盐等杂质，经过有机酸的酸化，可除去分布于凹凸棒土孔道中的杂质，使孔道疏通；凹凸棒土吸附性提高。另外堆肥后在80-120℃条件下干燥，使凹凸棒比表面积显著增加，甚至达到350平方米每克。通过上述的发酵、酸化、干燥活化等处理后凹凸棒黏土的吸附性能优越；
（4）本发明嗜热菌ATO7-1能够分泌胞外蛋白酶和淀粉酶，生长适宜温度在45-70℃之间，适宜PH值为5.5-8.5，具有较好的污泥溶解效果。胞外蛋白酶首先解聚污泥胶团，然后溶解细菌细胞壁，水解胞内有机物；
（5）本发明控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2-3天，即得到发酵处理后的污泥；将混合物料在20-30℃条件下堆埋2-7天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下。整个改性过程条件温和，工艺简单，耗能少，对设备要求低。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积80%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/9的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌（Clostridiumbifermentans）、放线菌（Actinomycete）组成，同时加入纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E），加入的纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E）的总重量为污泥原料干重的1/8，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2天，即得到发酵处理后的污泥；取重量比为20:1的凹凸棒黏土和步骤（1）中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料；将步骤（2）中混合物料在20-30℃条件下堆埋2天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下；
（2）向所述步骤（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合；
（3）向所述步骤（2）的混合物中加入所述交联剂，混合均匀；
（4）将所述步骤（3）的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间7h。
所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠9份，蒸馏水13份。
所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其4倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为10%，浸泡16h，水洗至中性后抽滤。
所述堆埋处理在地面上进行堆积，混合物料堆置于通风处，在20-30℃条件下堆埋7天。
所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土80份、氧化铝16份、交联剂12份。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、氧化铝、交联剂按重量比复配成吸附剂，将废水预处理后由泵打入过滤器，废水经过滤处理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及悬浮物，过滤出水再进入吸附剂吸附设备，通过吸附剂对有机物的吸附作用来降低废水中的BOD值，去除率高达88.6％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达73.5％。
实施例2
本实施例提供的一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积70%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/8的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌（Clostridiumbifermentans）、放线菌（Actinomycete）组成，同时加入纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E），加入的纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E）的总重量为污泥原料干重的1/10，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2天，即得到发酵处理后的污泥；取重量比为15:1的凹凸棒黏土和步骤（1）中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料；将步骤（2）中混合物料在20-30℃条件下堆埋7天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下；
（2）向所述步骤（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合；
（3）向所述步骤（2）的混合物中加入所述交联剂，混合均匀；
（4）将所述步骤（3）的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间2h。
所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠3份，蒸馏水20份。
所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其2倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为15%，浸泡12h，水洗至中性后抽滤。
所述将混合物料投入堆埋坑内进行堆埋2天。
所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70份、氧化铝30份、交联剂4份。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、氧化铝、交联剂按重量比复配成吸附剂，将废水预处理后由泵打入过滤器，废水经过滤处理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及悬浮物，过滤出水再进入吸附剂吸附设备，通过吸附剂对有机物的吸附作用来降低废水中的BOD值，去除率高达87.9％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达73.2％。
实施例3
本实施例提供的一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积75%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/9的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌（Clostridiumbifermentans）、放线菌（Actinomycete）组成，同时加入纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E），加入的纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E）的总重量为污泥原料干重的1/9，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵3天，即得到发酵处理后的污泥；取重量比为17:1的凹凸棒黏土和步骤（1）中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料；将步骤（2）中混合物料在20-30℃条件下堆埋3天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下；
（2）向所述步骤（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合；
（3）向所述步骤（2）的混合物中加入所述交联剂，混合均匀；
（4）将所述步骤（3）的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间3h。
所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠9份，蒸馏水13份。
所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其2倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为15%，浸泡12h，水洗至中性后抽滤。
所述堆埋处理在地面上进行堆积，混合物料堆置于通风处，在20-30℃条件下堆埋3天。
所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土78份、氧化铝18份、交联剂11份。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、氧化铝、交联剂按重量比复配成吸附剂，将废水预处理后由泵打入过滤器，废水经过滤处理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及悬浮物，过滤出水再进入吸附剂吸附设备，通过吸附剂对有机物的吸附作用来降低废水中的BOD值，去除率高达87.5％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达73.2％。
实施例4
本实施例提供的一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积78%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/8的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌（Clostridiumbifermentans）、放线菌（Actinomycete）组成，同时加入纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E），加入的纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E）的总重量为污泥原料干重的1/8，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵3天，即得到发酵处理后的污泥；取重量比为19:1的凹凸棒黏土和步骤（1）中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料；将步骤（2）中混合物料在20-30℃条件下堆埋6天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下；
（2）向所述步骤（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合；
（3）向所述步骤（2）的混合物中加入所述交联剂，混合均匀；
（4）将所述步骤（3）的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间4h。
所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠5份，蒸馏水17份。
所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其3倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为13%，浸泡15h，水洗至中性后抽滤。
所述将混合物料投入堆埋坑内进行堆埋7天。
所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土73份、氧化铝28份、交联剂5份。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、氧化铝、交联剂按重量比复配成吸附剂，将废水预处理后由泵打入过滤器，废水经过滤处理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及悬浮物，过滤出水再进入吸附剂吸附设备，通过吸附剂对有机物的吸附作用来降低废水中的BOD值，去除率高达89.3％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达73.7％。
实施例5
本实施例提供的一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
（1）制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积80%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/8的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌（Clostridiumbifermentans）、放线菌（Actinomycete）组成，同时加入纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E），加入的纤维素酶（Cellulase）和链霉蛋白酶（Pronase E）的总重量为污泥原料干重的1/8，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵3天，即得到发酵处理后的污泥；取重量比为20:1的凹凸棒黏土和步骤（1）中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料；将步骤（2）中混合物料在20-30℃条件下堆埋7天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下；
（2）向所述步骤（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合；
（3）向所述步骤（2）的混合物中加入所述交联剂，混合均匀；
（4）将所述步骤（3）的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间2-7h。
所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠5份，蒸馏水17份。
所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其3倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为13%，浸泡14h，水洗至中性后抽滤。
所述将混合物料投入堆埋坑内进行堆埋6天。
所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土75份、氧化铝23份、交联剂6份。
本发明的应用方法是：将改性凹凸棒土、氧化铝、交联剂按重量比复配成吸附剂，将废水预处理后由泵打入过滤器，废水经过滤处理后可除去大部分未溶解的高分子聚合物及悬浮物，过滤出水再进入吸附剂吸附设备，通过吸附剂对有机物的吸附作用来降低废水中的BOD值，去除率高达88.2％，而同等条件下使用活性吸附，去除率高达73.5％。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于，所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法包括如下步骤：
制备改性凹凸棒土：向厌氧发酵罐投入占其容积70-80%的污泥原料，并加入污泥原料干重1/9-1/8的微生物菌群，所述的微生物菌群由嗜热菌ATO7-1、产氢菌、放线菌组成，同时加入纤维素酶和链霉蛋白酶，加入的纤维素酶和链霉蛋白酶的总重量为污泥原料干重的1/10-1/8，控制厌氧发酵罐内的温度为50-60℃，调节PH值在5.6-6.8之间，并开启搅拌器进行搅拌，发酵2-3天，即得到发酵处理后的污泥；取重量比为15-20:1的凹凸棒黏土和步骤（1）中发酵处理后的污泥，混合并搅拌，得混合物料；将步骤（2）中混合物料在20-30℃条件下堆埋2-7天；将堆埋后的混合物料在80-120℃条件下干燥，使含水量在3%以下；
（2）向所述步骤（1）中的改性凹凸棒土加入所述氧化铝，混合；
向所述步骤（2）的混合物中加入所述交联剂，混合均匀；
将所述步骤（3）的混合物进行热处理，所述热处理温度为130-180℃，处理时间2-7h。
2.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述高锰酸钾氧化液包括如下重量份数的组分：高锰酸钾钠3-9份，蒸馏水13-20份。
3.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述堆埋处理后的混合料中加入重量为其2-4倍的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的质量分数为10-15%，浸泡12-16h，水洗至中性后抽滤。
4.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述堆埋处理在地面上进行堆积，混合物料堆置于通风处，在20-30℃条件下堆埋2-7天。
5.根据权利要求1所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述将混合物料投入堆埋坑内进行堆埋2-7天。
6.根据权利要求5所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂的制备方法，其特征在于：所述堆埋坑内铺设一层防水衬底。
7.根据权利要求1-6所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土70-80份、氧化铝16-30份、交联剂4-12份。
8.根据权利要求1-6所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土73-78份、氧化铝18-28份、交联剂5-11份。
9.根据权利要求1-6所述的去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂，其特征在于：所述去除废水中BOD的凹凸棒吸附剂包括如下重量份数的组分：改性凹凸棒土75份、氧化铝23份、交联剂6份。
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