CN109110960A

CN109110960A - 基于纳米零价铁的污水处理系统、处理方法及改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法

Info

Publication number: CN109110960A
Application number: CN201811011574.3A
Authority: CN
Inventors: 陈珠; 姜玉寿; 蔡高文
Original assignee: Suzhou Xin Gong Environmental Engineering Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Xin Gong Environmental Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-01-01

Abstract

本发明揭示了基于纳米零价铁的污水处理系统、处理方法及改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法，其中处理系统包括依次连接的还原处理池，通过其内的改性硅藻土负载的纳米零价铁进行池内污水处理；絮凝池，通过絮凝剂使其内污水中的污染物絮凝；高效沉淀池，具有将经过其的污水中的泥、水分离的结构；过滤器，具有截留经过其内的污水中的污染物的结构；清水池，用于将其内的污水的PH值调节至排放标准。本方案利用纳米零价铁能够充分与硝酸盐进行反应，对硝酸盐的去除效率高；同时本系统不需要严格控制反应的pH条件，适用范围广，另外，减少了药剂的使用量，大大降低了运行费用，反应条件温和，过程安全，投资成本低，工艺简单，运行维护简便。

Description

基于纳米零价铁的污水处理系统、处理方法及改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理领域，尤其是基于纳米零价铁的污水处理系统、处理方法及改性纳米零价铁的制备方法。

背景技术

目前污水中的硝酸盐处理技术主要有物理化学法、化学还原法和生物法。

物理化学法主要有离子交换法、反渗透和电渗析等，物理化学法只是将污染物转移或浓缩，不能将其彻底去除，因而在实际中受到限制。除了离子交换法外，其他物理化学法通常用于小规模硝酸盐、氮污染的修复，且费用高，而离子交换法脱氮是借助阴离子交换剂上的同性离子与水中的NO^3-进行交换，从而达到脱氮的效果，但是树脂再生效率低，选择性差，再生过程产生废液，造成二次污染。

化学法根据还原剂不同可分为活泼金属还原法和催化还原法两类。用活泼金属还原法去除硝酸盐的主要缺点是要严格控制pH值，主要产物是氨氮，氮气选择性较低。催化还原法是以氢气为还原剂，金属为催化剂，还原硝酸盐达到去除的目的，该方法的缺点是以氢气为还原剂，成本较高，危险性较高。

生物法是以有机碳源作为电子供体，以NO^3-为电子受体，在亚硝酸菌和硝酸菌的联合作用下将硝酸盐转化成氮气的过程，生物法的缺点是反应慢，需要有机物作为电子供体，工艺复杂，运行维护麻烦等缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于改性硅藻土负载的纳米零价铁的污水处理系统、处理方法及改性纳米零价铁的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于纳米零价铁的污水处理系统，包括依次连接的

还原处理池，通过其内的改性硅藻土负载的纳米零价铁进行池内污水处理；

絮凝池，通过絮凝剂使其内污水中的污染物絮凝；

高效沉淀池，具有将经过其的污水中的泥、水分离的结构；

过滤器，具有截留经过其内的污水中的污染物的结构；

清水池，用于将其内的污水的PH值调节至排放标准。

优选的，所述的基于纳米零价铁的污水处理系统中，所述还原处理池和/或絮凝池和/或清水池连接供药装置，所述供药装置包括

药罐，用于配置、装载药液；

供药管路，连接所述药罐并将其中的药液引出药桶，所述供药管路的管道上具有透明段或观察窗；

至少一加药支路，连接所述供药管路，且通过阀控制通断；

回流管路，连接所述供药管路和药罐，其通过阀控制通断且其与供药管路的连接点位于加药支路与供药管路的连接点前端，且紧邻其与所述供药管路的连接点的后端设置有开闭阀。

优选的，所述的基于纳米零价铁的污水处理系统中，所述过滤器是砂滤罐和/或活性炭过滤器。

优选的，所述的基于纳米零价铁的污水处理系统中，所述过滤器是活性炭过滤器，所述活性炭过滤器包括罐体，所述罐体的内腔底部填充有石英砂层，所述石英砂层上覆盖有活性炭滤料，且它们之间设置有网孔孔径小于石英砂颗粒尺寸及活性炭滤料颗粒尺寸的防混格网，所述活性炭滤料位于防混格网和防跑料滤网之间，所述防跑料滤网的孔径小于所述活性炭滤料的颗粒尺寸。

优选的，所述的基于纳米零价铁的污水处理系统中，还包括与所述高效沉淀池连接的污泥处理装置，所述污泥处理装置连接收集池，所述收集池连接反应池。

改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法，在无氧条件下进行如下步骤：

S1，通过草酸溶液对硅藻土进行改性得到草酸改性的硅藻土；

S2，通过壳聚糖对草酸改性的硅藻土进行改性，得到壳聚糖改性的硅藻土；

S3，将壳聚糖改性的硅藻土加入到FeSO₄·7H₂O溶液中搅拌一定时间后，向混合体系缓慢滴加等体积的NaBH₄溶液并按如下反应式进行反应，

Fe²⁺+2BH₄ ^-+6H₂O＝Fe⁰+2B(OH)₃+7H₂

反应完成后,通过离心分离得到改性硅藻土负载的纳米零价铁，并用去离子水和乙醇清洗后干燥。

优选的，改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法中，在所述S1步骤中，将不小于100目的硅藻土加入草酸溶液中搅拌3h进行改性。

优选的，改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法中，在所述S2步骤中，将壳聚糖加入草酸溶液中得到改性溶液，然后向改性溶液中添加草酸改性后的硅藻土，壳聚糖和草酸改性硅藻土的质量比为1:10，搅拌后，过滤、洗涤并在真空条件下晾干。

优选的，改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法中，在S3步骤中，所述Fe²⁺与壳聚糖改性的硅藻土的质量比为1:5。

基于纳米零价铁的污水处理系统的处理方法，用于含硝酸盐污水处理，其包括如下过程：

S10，通过上述任一方法制备得到的改性硅藻土负载的纳米零价铁还原污水中的硝酸盐；

S20，将经过S10步骤的污水通过絮凝沉淀实现泥水分离；

S30，将经过S20步骤的污水经过滤器过滤；

S40，将过滤器的出水的PH值调节至6-9后，达标排放。

优选的，所述的基于纳米零价铁的污水处理系统的处理方法中，在S1步骤中，进入反应池中的污水的硝酸盐浓度在18-23mg/L，改性硅藻土负载的纳米零价铁的投加量在5.1-5.2g/L，反应时，搅拌机的搅拌速度在75-85rpm之间，反应时间在55—65分钟之间。

优选的，所述的基于纳米零价铁的污水处理系统的处理方法，还包括S50,混凝沉淀后的污泥经浓缩、脱水后外运处置，在脱水过程中，在污泥脱水机中添加聚丙烯酰胺。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，结构简单，利用纳米零价铁的强还原性能够充分与废水中的硝酸盐进行反应，对硝酸盐的去除效率高；同时本系统不需要严格控制反应的pH条件，适用范围广，另外，减少了药剂的使用量，大大降低了运行费用，反应条件温和，过程安全，投资成本低，工艺简单，运行维护简便。

由于硅藻土具有特殊的微孔结构，有很大的孔隙度和比表面积，化学稳定性高，而且可以根据需要进行表面改性，是一种优良的载体材料，同时，硅藻土表面带有负电荷，负电位点可称为Fe²⁺的吸附位点，加之硅藻土具有良好的分散性，制备体系中加入硅藻土之后，能有效抑制纳米铁颗粒间的接触和团聚，使其上的纳米零价铁均匀分散，不仅保持了纳米零价铁固有特性，而且能够改善其稳定性，有效的解决了纳米零价铁易出现聚团及不稳定的问题；也极大的减少了使用过程中纳米零价铁随水流流失的量，降低材料消耗。

通过壳聚糖和草酸对硅藻土进行改性，一方面使硅藻土的孔数目和孔面积增大；另一方面使其表面带有-OH和-NH2基团，有利于提高硅藻土对Fe²⁺的负载能力。

本发明的供药装置在供药管路上增加观察窗或透明段，能够直观的贯穿管道中药液的流动情况，从而可以判断管道是否存在堵塞的情况并且能够确认药液中的药剂溶解情况，并且结合回流管路，可以在观察到药剂溶解不充分时，通过回流管路使药剂回流至加药桶中再次进行溶解，避免因溶解不充分而导致药效无法充分发挥的问题，还可以通过一条管路、一个循环泵持续为多个加药支路供药，避免了多个加药支路分别需要由单独加压泵供药导致结构复杂及成本增加的问题。

供药装置通过在回流管道与供药管道的连接点加控制阀，能够有效的减少药剂未充分溶解的药液的供出量，从而改善药剂的利用效率。

供药装置的药剂输出管道上安装Y型过滤器，能将加大快的固体杂质过滤掉，从而保护药剂泵，保证药剂输出管道畅通。

供药装置增加图像采集设备，可以通过视觉识别，可以自动化实现管道堵塞状态及药剂溶剂状态的在线监测，省去了人工观察造成的人力成本，从而可以自动实现控制阀的通断控制，自动化程度高。

供药装置使回水管路延伸到加药桶的底部并连接布水器，能够利用布水器出水时产生的气泡和水流扰动等将药剂与液体进行混合，从而可以省去专用的搅拌器等设备，结构更加简化，同时布水的均匀性也能够药剂分布的均匀形和充分性；同时使布水器的出水口朝上，有利于增加驱动力，加速混合。

本发明的活性炭过滤器通过防混格网的设计，能够有效的避免反洗过程中石英砂层和活性炭滤料产生混合，同时能够有效的减少石英砂层对活性炭滤料层的冲击力，避免活性炭滤料出现散乱的情况，另外，防跑料滤网的设计，能够有效的对位活性炭滤料的移动进行限制，进一步避免了滤料因水流及石英砂的冲击从滤料层脱离并被水流带走导致跑料的问题，有利于保证活性炭滤料结构的稳定性和滤料量的充足性，从而提高过滤的稳定性和延长滤料使用寿命，保证过滤效果。

活性炭过滤器中布水器的设置有效的减小了进水的冲击力，同时保证了水流分布的均匀性，减小对活性炭滤料及已过滤污染物的扰动，保证了出水质量。

活性炭过滤器中采用滤料带盛装活性炭滤料，便于从罐体上部开口进行活性炭滤料的整体移出及更换，操作方便、速度快，且更换过程中滤料不会外撒，能够避免二次污染。

活性炭过滤器中万向轮的设置，有效的解决了罐体整体移动和固定的问题，改善了应用的灵活性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中的加药装置的示意图；

图3是本发明的活性炭过滤器的示意图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本发明揭示的基于纳米零价铁的污水处理系统进行阐述，其优选用于含硝酸盐的污水处理，如附图1所示，其包括依次连接的

收集池1，用于收集污水并使污水均质化；

还原处理池2，通过改性硅藻土负载的纳米零价铁进行池内污水处理；

絮凝池3，通过絮凝剂使其内污水中的污染物絮凝；

高效沉淀池4，具有将经过其的污水中的泥、水分离的结构；

中间池5，用于蓄积高效沉淀池4分离出的污水；

过滤器6，具有截留经过其内的污水中的污染物的结构；

清水池7，用于将其内的污水的PH值调节至排放标准。

如附图1所示，所述收集池1通过带有泵的管路连接所述还原处理池2，所述还原处理池2中设置有搅拌机21及PH计22，所述还原处理池2通过自流通道连接所述絮凝池3，所述絮凝池3中设置有搅拌机31及PH机32，所述絮凝池3通过自流通道连接所述高效沉淀池4，所述高效沉淀池4通过其内设置的斜板将上升的污水中的颗粒物阻挡，使其沉淀；所述高效沉淀池4连接中间池5，所述中间池5通过带有泵的管路连接过滤器6，所述清水池7中同样设置有搅拌机71及PH计72，且它连接带有泵的排放管路。

并且，如附图1所示，所述高效沉淀池4还连接污泥处理装置，具体的，所述污泥处理装置包括通过带有污泥泵的管道连接高效沉淀池4底部的污泥斗的污泥储存池8，所述污泥储存8用于进行污泥的浓缩，其通过带有污泥泵的管道连接污泥脱水机9，所述污泥脱水机9优选采用叠螺式污泥脱水机，当然也可以采用其他可行的脱水机或泥水分离装置。

另外在系统工作时，为了便于添加药剂，所述还原处理池2和/或絮凝池3和/或清水池7连接供药装置1，优选它们分别连接一供药装置10，并且所述供药装置10可以是直接添加固体药物的装置，也可以是添加药液的装置，优选的，其是添加液体药液的装置。

如附图2所示，所述供药装置10包括

药罐101，用于配置、装载药液；

供药管路102，连接所述药罐101并将其中的药液引出药桶，所述供药管路102的管道1021上具有透明段或观察窗1024；

至少一加药支路103，连接所述供药管路102，且通过阀1031控制通断；

回流管路104，连接所述供药管路102和药罐101，其通过阀控制通断且其与供药管路102的连接点105位于加药支路103与供药管路102的连接点前端。

其中，所述药罐101可以是已知的各种筒体、罐体结构，所述药罐101包括至少一进料口(图中未示出)，所述进料口可以用于向桶内添加各种液体或固体，例如进料口可以通过进水管道连接水源，从而可以实现自动供水。

并且，为了加速药剂在药罐101内的溶解，如附图2所示，所述药罐101内还设置有搅拌器107，所述搅拌器107包括伸入到药罐内的转轴1072，所述转轴1072的下端连接搅拌桨叶1071，其上端连接驱动其转动的电机1073或类似的动力结构。

如附图2所示，所述供药管路102包括管道1021，所述管道1021上依次设置有Y型过滤器1022、加药泵1023、阀1025及所述透明段或观察窗1024，并且，所述透明段或观察窗1024优选采用透明PVC管或窗且其位于所述连接点105的前端，当然，所述透明段或观察窗1024也可以采用其他透明的材质，如透明钢化玻璃或亚克力等。

另一方面，如仅有透明段或观察窗1024，则需要由人工进行观察，这样就会造成一定的人力损耗，对应的，如附图2所示，所述可循环式污水处理供药系统还包括拍摄角度正对所述透明段或观察窗1024的图像采集装置108，所述图像采集装置108是任何具有拍照或拍摄视频功能的设备，如摄像机或CCD等，所述图像采集装置108连接可循环式污水处理供药系统的控制装置，并且，所述图像采集装置108在所述加药泵1023工作时启动工作，从而可以通过采集到的透明段或观察窗内的图像进行分析，确认液体的流量大小及是否存在固体溶剂。

如附图2所示，所述回流管路104与供药管路102的连接点105的后端与其紧邻地设置有控制阀106，所述控制阀106连接所述控制装置(图中未示出)，从而在通过透明段或观察窗1024看到药液中的药剂未充分溶解时，可以通过控制装置将所述控制阀106关断，从而避免药液继续流入到后续的管道中。

并且，如附图2所示，所述回流管路104延伸到所述药罐101的底部区域，且连接有布水器109，所述布水器109可以是已知的各种形状或结构，例如其可以是花洒状，并且使所述布水器109上的出水口1091朝上。

另外，为了能够及时了解药罐101剩余的药液量以便进行药液的添加以及更为准确的知道药剂是否充分溶解在溶剂中，因此，附图2所示，在所述药罐1内设置有包括无线通信模块的液位计1010及液体浓度传感器1010，从而在液位计1010触发时，控制加药泵停止工作并及时进行填料，以保证药液供应的稳定性以及在液体浓度传感器1010检测的数据与控制装置内置的数据的误差超过阈值时，控制所述控制阀106和/或各加药支路103中的自动阀1031关断。

工作时，通过进料口向所述药罐101内添加溶剂，如水，随后添加药剂，随后启动搅拌器107进行搅拌，随后关闭所述控制阀106，并启动所述加药泵1023及打开阀1025使药液在供药管路102、回流管路104及药罐101之间回流，并通过透明段或观察窗1024确认溶剂是否充分溶解及管道内的溶液流量是否正常，如正常，当需要加药时，关断所述回流管路104上的自动阀，打开所述控制阀106及相应加药支路103的自动阀1031进行供料。

如附图2所示，所述加药泵1023和药罐101之间的管道上还连接有用于将液态药剂引入到药罐101中的卸载管路1030，所述卸载管路1030包括管道，所述管道的自由端设有快接接头10301并通过自动卸料阀10302控制管路的通断。

进行液体药剂卸载时，将装有成品液体药剂的吨桶或槽罐车的出液端通过软管等连接到所述卸载管路1030的快接接头10301上，接着打开自动卸料阀10302，启动加药泵103，通过加药泵103将成品液体药剂经过循环管道打至药罐1中，从而实现快速卸载，提高了操作的便利性。

另外，所述过滤器6可以是砂滤罐和/或活性炭过滤罐，当其是活性炭过滤器时，如附图3所示，其包括罐体61，所述罐体61包括常规活性炭过滤器的所有结构，如反洗的结构和正洗的结构等，此处为已知技术，不再赘述，所述罐体61包括主体614，所述主体614的底部设置有出液口612且其顶部其铰接有与其共轴的上盖615，从而上盖可以打开或关闭，当然所述上盖615也可以枢轴连接在所述主体614的顶部的一沿罐体61轴线方向延伸的轴上，从而上盖615可以水平转动打开或关闭，所述上盖615处设置有把手616，可以方便的进行上盖615的打开。

如附图3所示，所述上盖615上设置有进液口611，所述进液口611连接有布水器66，所述布水器66可以是一与花洒结构近似的装置，也可以是一个主管及均分主管外周的多个带有若干出水口的支管构成的结构，当然也可以是其他可行的布水器，从而保证布水的均匀性。

如附图3所示，所述罐体61的内腔底部填充有石英砂层62，以提供可靠的支撑，所述石英砂层62上覆盖有活性炭滤料63，且它们之间设置有网孔孔径小于石英砂颗粒尺寸及活性炭滤料颗粒尺寸的防混格网64，所述活性炭滤料63位于防混格网64和防跑料滤网65之间，所述防跑料滤网65的孔径小于所述活性炭滤料的颗粒尺寸，且位于所述布水器66的下方。

优选的，所述石英砂层62的高度在300mm±10mm，所述活性炭滤料63的填充高度在700±10mm，且所述石英砂层62和活性炭滤料63的高度和为罐体61的高度的60％±5％，通过石英砂层、活性炭滤料的高度及它们占罐体总高度的设计，以保证活性炭滤料63的过滤性能最佳。

进一步，所述防护格网64和防跑料滤网65可以是两个单独的部件，也可以是一盛装所述活性炭滤料63的过滤袋的部分，当它们是两个单独的结构时，它们的目数不小于30目，且可以分别通过密封件与罐体1的内壁固定，也可以通过其他形式固定在罐体61的内壁上，如螺接；当它们是过滤袋的部分时，所述过滤袋优选是聚丙烯过滤袋且目数不小于30目，其具有较佳的化学稳定性和在水中的稳定性，因此在污水环境中，不易被腐蚀或损坏。

在进行活性炭过滤器组装时，以过滤袋为例，先将石英砂填充到罐体的底部，石英砂填充完毕后，将过滤袋由罐体顶部塞入罐体内，再将活性炭滤料装填入过滤袋中，至活性炭滤料填充到设定的高度后再将过滤袋的袋口打结即可。

进一步，由于常规的活性炭过滤器往往是采用支架作为支撑，但是支架不易进行过滤器的整体移动，因此为了便于活性炭过滤器的移动，如附图3所示，在所述罐体61的底部设置有一组自锁万向轮613，所述自锁万向轮613可以是各种可行的结构。

同时为了便于进行罐体61的推动，如附图3所示，在所述罐体61的外壁上还设置有推把617，所述推把617位于所述宽体的中间位置，且其枢轴连接在罐体外壁处，并且，推把617的枢轴连接端还设置有螺孔，所述罐体上设置有与所述通孔匹配的圆弧形孔，从而通过调整通孔在圆弧形孔中的相应位置可以调整推把617的角度，从而便于不同身高的工作人员操作，增加了应用的灵活性。

另外，由于罐体的高度一般较高，不便于直接从其顶部开口进行各种操作，因此为了便于从所述罐体的上方进行取料、换料等操作，如附图3所示，在所述罐体61的外壁上还设置有一组由低至高用于登高的梯级618。

整个系统工作时，可以通过各种控制装置，如PLC等控制自动化运行，从而提高自动化程度。

使用上述的基于纳米零价铁的污水处理系统处理含硝酸盐污水时，其包括如下过程：

S00，在收集池1中收集含硝酸盐的污水。

S10，通过改性硅藻土负载的纳米零价铁还原污水中的硝酸盐，具体操作如下；

通过泵将收集池中的污水引入反应池2，其中控制反应池2中污水中的硝酸盐浓度在18-23，优选为20mg/L，并使污水的PH值调节至中性，此时，向所述反应池2中投加改性硅藻土负载的纳米零价铁进行反应，其投加量控制在5.1-5.2g/L，优选在5.14g/L，反应时，控制反应池内的搅拌机的搅拌速度在75-85rpm之间，优选为80rpm，反应时间控制在55—65分钟之间，优选为1h

其中，药剂投加量与污水中的硝酸盐浓度有关，上述投加量是根据小试实验确定的最佳药剂投加量，若投加量过少，则反应不完全，无法达到较好的去除效率，若投加量过大，造成药剂浪费、增加运行成本；同时，搅拌速度的设定主要为了使药剂处于悬浮状态，与污水充分混合接触，使得反应更彻底，若搅拌速度太低，药剂沉积于池底，不能与污水充分接触，导致反应效率低下。若搅拌速度过快，增加动力消耗，提高了运行成本，。

反应过程中，所述纳米零价铁还原硝酸盐的主要反应式如下：

在酸性条件下：

NO₃ ^-+4Fe⁰+10H⁺→NH₄ ⁺+4Fe²⁺+3H₂O

在中性条件下：

NO₃ ^-+2.82Fe⁰+0.75Fe²⁺+2.25H₂O→NH₄ ⁺+1.19Fe₃O₄+0.5OH^-

并且，在纳米零价铁去除硝酸盐的体系中，Fe⁰和反应中间产物Fe²⁺都可作为还原剂，将水体中的硝酸盐还原成NH₄ ⁺、NO₂ ^-或N₂,Fe⁰被氧化成Fe²⁺、Fe³⁺，在中性或碱性条件下生成Fe(OH)₂和Fe(OH)₃；反应结束后，上述污水中硝酸盐的去除率不低于90％。

同时，所述改性硅藻土负载的纳米零价铁按照如下步骤制备得到，其在无氧条件下进行制备，且包括如下步骤：

S3，将壳聚糖改性的硅藻土加入到FeSO₄·7H2O溶液中搅拌一定时间后，向混合体系缓慢滴加等体积的NaBH₄溶液并按如下反应式进行反应，

Fe²⁺+2BH₄ ^-+6H₂O＝Fe⁰+2B(OH)₃+7H₂

本制备方法利用草酸和壳聚糖对硅藻土载体材料进行改性，一方面使硅藻土的孔数目和孔面积增大；另一方面使其表面带有-OH和-NH2基团，有利于提高硅藻土对Fe的负载能力，并在此基础上，采用液相还原法原位制备了壳聚糖改性的硅藻土负载的纳米零价铁。

具体制备操作如下，

在所述S1步骤中，取25.108g草酸溶于1000mL去离子水中，接着将100g硅藻土溶于上述草酸溶液中，在25℃下搅拌3h后进行过滤，洗涤，并在80℃下烘干；其中，硅藻土的目数不小于100目，这是由于若其目数过小，硅藻土的颗粒粒径过大，比表面积较小，不利于纳米零价铁的负载。

在所述S2步骤中，取10g壳聚糖缓慢加入到1000mL草酸溶液中，在50℃下搅拌3h，然后向其中加入100g经草酸改性后的硅藻土，在30℃搅拌24h后过滤洗涤，并在60℃真空条件下晾晒24h。

在所述S3骤中，将11.2g壳聚糖改性的硅藻土加入到100mL的FeSO4·7H2O溶液，所述溶液中Fe的质量为2.24g中，并使Fe²⁺:CDt(壳聚糖改性的硅藻土)的质量比为1:5,在25℃搅拌3h；接着，用恒压漏斗向混合体系缓慢滴加等体积的NaBH₄溶液，以保证B与Fe的摩尔比＝3:1)进行反应，反应过程中持续搅拌，待滴定完毕后，持续搅拌控制在30min左右，反应完成后以5000r/min离心分离10min左右，得到改性硅藻土负载的纳米零价铁，最后用去离子水和乙醇清洗多次，在60℃真空干燥。

S20，还原反应池2中的出水自流进入絮凝池3，在絮凝池内加入絮凝剂，如PAM，添加剂量为0.1％，即絮凝剂在溶液中的质量比为0.1％，在搅拌机作用下反应15-10min，搅拌机转速40rpm，使得废水中悬浮颗粒物粒径进一步变大；反应结束后，絮凝池3中的污水自流进入高效沉淀池4，在池内进行泥水分离，其中污泥沿斜板沉降到污泥斗中，上清液从出水口流出自流至中间池5。

S30，将中间池5中的上清液泵至过滤器6进行过滤，进一步去除较细小的悬浮颗粒物后进入清水池。

S40，在清水池内，在搅拌机的搅拌作用下，通过添加氢氧化钠NaOH和硫酸H₂SO₄将其内水的PH值调节至6-9后，最终出水达标后经排放泵排放出去。

S50,混凝沉淀后的污泥经浓缩、脱水后外运处置，压滤液回流至收集池，在脱水过程中，在污泥脱水机中添加聚丙烯酰胺，从而能够增加湿污泥的脱水充分性和脱水效率。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.基于纳米零价铁的污水处理系统，其特征在于：包括依次连接的

还原处理池(2)，通过其内的改性硅藻土负载的纳米零价铁进行池内污水处理；

絮凝池(3)，通过絮凝剂使其内污水中的污染物絮凝；

高效沉淀池(4)，具有将经过其的污水中的泥、水分离的结构；

过滤器(6)，具有截留经过其内的污水中的污染物的结构；

清水池(7)，用于将其内的污水的PH值调节至排放标准。

2.根据权利要求1所述的基于纳米零价铁的污水处理系统，其特征在于：所述还原处理池(2)和/或絮凝池(3)和/或清水池(7)连接供药装置(10)，所述供药装置(10)包括

药罐(101)，用于配置、装载药液；

供药管路(102)，连接所述药罐(101)并将其中的药液引出药桶，所述供药管路(102)的管道(1021)上具有透明段或观察窗(1024)；

至少一加药支路(103)，连接所述供药管路(102)，且通过阀控制通断；

回流管路(104)，连接所述供药管路(102)和药罐(101)，其通过阀控制通断且其与供药管路(102)的连接点(105)位于加药支路(103)与供药管路(102)的连接点前端，且紧邻其与所述供药管路的连接点的后端设置有开闭阀。

3.根据权利要求1所述的基于纳米零价铁的污水处理系统，其特征在于：所述过滤器(6)是砂滤罐和/或活性炭过滤器。

4.根据权利要求1所述的基于纳米零价铁的污水处理系统，其特征在于：所述过滤器(6)是活性炭过滤器，所述活性炭过滤器包括罐体(61)，所述罐体(61)的内腔底部填充有石英砂层(62)，所述石英砂层(62)上覆盖有活性炭滤料(63)，且它们之间设置有网孔孔径小于石英砂颗粒尺寸及活性炭滤料颗粒尺寸的防混格网(64)，所述活性炭滤料(63)位于防混格网(64)和防跑料滤网(65)之间，所述防跑料滤网(65)的孔径小于所述活性炭滤料的颗粒尺寸。

5.根据权利要求1所述的基于纳米零价铁的污水处理系统，其特征在于：还包括与所述高效沉淀池(4)连接的污泥处理装置，所述污泥处理装置连接收集池(1)，所述收集池(1)连接反应池(2)。

6.改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法，其特征在于：在无氧条件下进行如下步骤：

Fe²⁺+2BH₄ ^-+6H₂O＝Fe⁰+2B(OH)₃+7H₂

7.根据权利要求6所述的改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法，其特征在于：在所述S1步骤中，将不小于100目的硅藻土加入草酸溶液中搅拌3h进行改性。

8.根据权利要求6所述的改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法，其特征在于：在所述S2步骤中，将壳聚糖加入草酸溶液中得到改性溶液，然后向改性溶液中添加草酸改性后的硅藻土，壳聚糖和草酸改性硅藻土的质量比为1:10，搅拌后，过滤、洗涤并在真空条件下晾干。

9.根据权利要求6-8任一所述的改性硅藻土负载的纳米零价铁的制备方法，其特征在于：在S3步骤中，所述Fe²⁺与壳聚糖改性的硅藻土的质量比为1:5。

10.基于纳米零价铁的污水处理系统的处理方法，用于含硝酸盐污水处理，其包括如下过程：

S10，通过权利要求6-9任一方法制备得到的改性硅藻土负载的纳米零价铁还原污水中的硝酸盐；

S20，将经过S10步骤的污水通过絮凝沉淀实现泥水分离；

S30，将经过S20步骤的污水经过滤器过滤；

S40，将过滤器的出水的PH值调节至6-9后，达标排放。

11.根据权利要求10所述的基于纳米零价铁的污水处理系统的处理方法，其特征在于：在S10步骤中，进入反应池中的污水的硝酸盐浓度在18-23mg/L，改性硅藻土负载的纳米零价铁的投加量在5.1-5.2g/L，反应时，搅拌机的搅拌速度在75-85rpm之间，反应时间在55—65分钟之间。

12.根据权利要求10所述的基于纳米零价铁的污水处理系统的处理方法，其特征在于：还包括S50,混凝沉淀后的污泥经浓缩、脱水后外运处置，在脱水过程中，在污泥脱水机中添加聚丙烯酰胺。