申请日2013.10.16
公开(公告)日2016.03.09
IPC分类号C02F1/52
摘要
本发明属于涉及废水净化处理领域，具体涉及一种亲水/疏水污水除磷混凝剂，它由如下步骤制备而成：(1)原料的预处理：以工业废渣为原料，研磨成粉状物;(2)活性溶液的制备：将10～15%的稀硫酸中加入表面活性剂，表面活性剂占溶液的体积分数为0～0.30%;(3)原料的活化：将预处理后的原料和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃搅拌反应1.5～2h;将反应后的物料真空干燥，研磨过筛，即得到亲水/疏水除磷混凝剂。本发明所得除磷混凝剂对污水中的磷有很好去除效果，可以根据用户需求可以调节混凝剂亲水疏水性，而且制造方法简单，合成成本低，易于工业化生产，实现了固体废物资源化利用。
权利要求书
1.一种亲水/疏水污水除磷混凝剂，其特征在于它是按照如下步骤制备得到的：
(1)原料的预处理：以工业废渣为原料，将其研磨成小于100目的粉末;
(2)活性溶液的制备：取体积分数为10～15%的稀硫酸，加入表面活性剂，表面活性剂占溶液的体积分数为0～0.30%且不为0，得到活性溶液;所述表面活性剂是阴离子型表面活性剂;
(3)原料的活化：将预处理后的原料和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃搅拌反应1.5～2h;将反应后的物料真空干燥、研磨过筛，即得到亲水/疏水高效除磷混凝剂;
所述工业废渣来源于冶炼厂废渣，化学成分是：Al2O3含量为20~24wt%，Fe2O3含量为20~23wt%，SiO2含量为15~22wt%，Na2O含量为10~18wt%，CaO含量为0.5~2.4wt%，烧失量为10.10~24.40wt%，余量为杂质;所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的任意一种。
2.如权利要求1所述的一种亲水/疏水污水除磷混凝剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
(1)原料的预处理：以工业废渣为原料，将其研磨成小于100目的粉末;
(2)活性溶液的制备：取体积分数为10～15%的稀硫酸，加入表面活性剂，表面活性剂占溶液的体积分数为0～0.30%且不为0，得到活性溶液;所述表面活性剂是阴离子型表面活性剂;
(3)原料的活化：将预处理后的原料和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃搅拌反应1.5～2h;将反应后的物料真空干燥、研磨过筛，即得到亲水/疏水高效除磷混凝剂：
所述工业废渣来源于冶炼厂废渣，化学成分是：Al2O3含量为20~24wt%，Fe2O3含量为20~23wt%，SiO2含量为15~22wt%，Na2O含量为10~18wt%，CaO含量为0.5~2.4wt%，烧失量为10.10~24.40wt%，余量为杂质;所述阴离子型表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的任意一种。
说明书
一种亲水/疏水污水除磷混凝剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种亲水/疏水污水除磷凝剂及其制备方法，属于废水净化处理技术领域。
背景技术
生活污水、工业废水中含有的磷是导致地表水特别是湖泊富营养化的主要原因。生活污水、工业废水在排入地表水体前必须经过处理，但经污水处理厂处理后排入地表水的生活污水、工业废水执行的是GB8978—1996《污水综合排放标准》，磷酸盐的一级排放标准为0.5mg/L，二级标准为1mg/L，而地表水执行的是GB3838—2002《地表水环境质量标准》如排入I类水体中总磷≤0.02mg/L，其中湖、库中总磷≤0.01mg/L。两个标准之间的磷浓度相差几十倍，因此，尽管生活污水、工业废水经过了处理，但由于最终处理浓度的差异，使得污水处理厂排除的水依然是地表水体富营养化的主要污染源。
同时，现有污水处理厂处理工艺水平的局限，要大幅提高磷的去除率非常困难，因此，对于以地表水体为最终收纳水体的污水处理厂，应采取高效深度脱磷工艺，加强对营养物磷的去除，将污水处理到出水符合所纳地标水体的水质要求。
国内外现有的除磷方法主要包括物理化学处理法和生物处理法两大类。物理化学法主要是利用结晶、吸附、沉淀等反应作用，将水中溶解性的磷转化为不溶于水的形式，从而从水中去除，主要包括吸附法、离子交换法、结晶法、电渗析法、化学凝聚沉淀法等;生物处理法的主要原理是通过微生物的生长将磷作为营养物质进行分解，合成到细胞体内，主要包括传统活性污泥法、厌氧好养工艺和改进了的可同时去除氮磷的工艺，如厌氧-缺氧-好养法，间歇式或序批式活性污泥法，氧化塘工艺以及一些近年来发展的新型除磷技术，如Phostrip法的生化处理工艺。
生物除磷是一种相对经济的方法，但污水中磷的去除率通常只有30%～40%。化学除磷与几乎不投加化学药剂的生物除磷相比药剂费用高，污泥产量高，脱水性差，从而污泥处置费用高。物化除磷法由于其除磷效果好、运行稳定、易实现自动化等特点，适用于处理流量不是很大的含磷废水。但由于人为投加了化学药剂，一方面产生大量的污泥，难于处理，另一方面又造成水处理费用的增加。
随着实践运行过程中种种问题的出现，污水除磷技术经过相应的技术改进和创新，低污泥、高效、价廉的除磷技术必将是当今污水处理的发展趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种亲水/疏水污水除磷混凝剂及其制备方法，以工业废渣为原料制备除磷混凝剂，成本低，除磷效果显著，制备工艺过程简单。
为解决本发明所提出的技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种亲水/疏水污水除磷混凝剂，它是按照如下步骤制备得到的：
(1)原料的预处理：以工业废渣为原料，将其研磨成小于100目的粉末;
(2)活性溶液的制备：取体积分数为10～15%的稀硫酸，加入表面活性剂混合均匀，表面活性剂占溶液的体积分数为0～0.30%得到活性溶液;
(3)原料的活化：将预处理后的原料粉末和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃搅拌反应1.5～2h;将反应后的物料干燥、研磨过筛，即得到亲水/疏水污水除磷混凝剂。
一种亲水/疏水污水除磷混凝剂的制备方法，它包括如下步骤：
(1)原料的预处理：以工业废渣为原料，将其研磨成小于100目的粉末;
(2)活性溶液的制备：取体积分数为10～15%的稀硫酸，加入表面活性剂，表面活性剂占溶液的体积分数为0～0.30%，得到活性溶液;
(3)原料的活化：将预处理后的原料和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃搅拌反应1.5～2h;将反应后的物料真空干燥、研磨过筛，即得到亲水/疏水高效除磷混凝剂。
上述方案中，所述工业废渣来源于冶炼厂废渣，其主要化学成分按质量百分比计是：Al2O3含量为20~24wt%，Fe2O3含量为20~23wt%，SiO2含量为15~22wt%，Na2O含量为10~18wt%，CaO含量为0.5~2.4wt%，烧失量为10.10~24.40wt%，余量为极少量杂质。
上述方案中，所述表面活性剂是阴离子型表面活性剂。
上述方案中，所述十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠等表面活性剂中的任意一种。
本发明所述的亲水/疏水污水除磷混凝剂是由复合物质构成，并配合一些矿物物质研制而成。该混凝剂的原理是利用电荷作用把污染物质捕捉让之沉淀。水中污染物质带负电荷，混凝剂中Al3+和Fe3+等正电荷添加到水中，可以通过电性中和作用，降低或消除污水中胶体的ζ电位，从而令溶胶快速的沉降到水底。该混凝剂投加到水中，Al3+和Fe3+水解形成的多核羟基聚合物往往具有较高的正电荷和比表面积，能迅速吸附水体中带负电荷的杂质，促使胶体和悬浮物等快速脱稳、凝聚和沉淀，处理水中的污染物残留度比其他混凝剂要少，水质非常的清澈，无毒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明所选取的原料为废渣，通过对工业废渣进行热酸活化，溶出废渣中有混凝作用有效组分，并用表面活性剂调节混凝剂亲水疏水性，可以使该混凝剂在废水气浮处理装置应用;本发明得到的混凝剂成本低，除磷效果显著，制备过程中对设备要求不高，反应条件温和，工艺过程简单，易于实现产业化，解决了环境污染问题，也实现资源再利用。
2.本发明可以根据用户需求，制备时可调节混凝剂疏水亲水平衡，可以制成气浮设备使用专业混凝剂，扩大混凝剂使用范围，在城市污水、工业废水、废水深度处理流域都可以应用。
3.混凝剂的用量较少，混凝效果好。混凝剂用量为0.2g/L的用量处理含磷量为2mg/L左右的废水，处理后含磷量为0.05mg/L，远远低于我国城市污水磷的一级A排放标准(磷酸盐以P计，P≤0.5mg/)。
4.本发明所述亲水/疏水污水除磷混凝剂具有环境负荷小的特点，处理水中的污染物残留度比其他混凝剂要少，水质非常的清澈，无毒;而其他混凝剂产生的金属铝等其他有害元素，形成的二次污染，在环境改善的同时又形成另外一种污染源。
5.本发明得到的混凝剂成本低。本发明的主要原料是工业废渣，工业废渣廉价易得，加之工业硫酸及极少量改性剂，再计算加热、烘干、人工等其他加工成本，产品合成成本约为600元/吨;国外某混凝剂售价5500元/吨;聚合氯化铝售价1400元/吨;聚合硫酸铁售价1500元/吨;因此，本发明所得混凝剂成本较低。
6.本发明对设备要求不高，反应条件温和，工艺过程简单，易于实现产业化。
7.该混凝剂适用的pH范围为6～10，有较宽的pH适用范围，经混凝处理后的pH值在6～7之间，出水pH达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中pH限值6～9。这使得进口废水与出口废的pH值均不需要加酸或碱调节。
8.混凝反应速度快，单一物质构成的混凝剂根据不同的水质所需混凝时间是10分钟到40分钟不等，间歇式处理法非常普遍，而使用本发明所述的高效制成的混凝剂可以使混凝时间缩小在7分钟左右，混凝时间短，可以使用相对小型的污水处理设备达到连续处理的目的。
