CN100537442C

CN100537442C - 利用硅藻土提纯精土的中间产物制备污水处理剂的方法

Info

Publication number: CN100537442C
Application number: CNB2007100663620A
Authority: CN
Inventors: 夏非; 吴飞云; 李明聪; 李银; 潘梅仙; 习砚晶; 王俊凯
Original assignee: XUNDIAN XIANFENG KIESELGUR DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: XUNDIAN XIANFENG KIESELGUR DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: CN101182057A

Abstract

利用硅藻土提纯精土的中间产物制备污水处理剂的方法，涉及处理城市污水的水处理剂的制备以及应用。本发明用酸洗提纯硅藻精土过程中伴生SiO₂中低品位硅藻土及废酸液，将该硅藻土按固液体积比1∶20～40混入废酸液中，拌浆后90～100℃加热3～5小时，浸渍冷却；将十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，配成重量百分比浓度为1.35～2%的溶液，调节pH8～11；将溶液加入冷却物搅拌过滤后焙烧，收集生成物。使用时将所述硅藻土污水处理剂以0.1～0.3g/L投入城市污水中搅拌30秒后静置，虹吸上层清液，回收下层硅藻土污泥。本发明利用废弃原料，耗能少，成本低，减轻了环境污染，且作用时间短，水体COD和SS下降明显，沉降污泥易去除，对水体没有污染。

Description

利用硅藻土提纯精土的中间产物制备污水处理剂的方法

所属技术领域

本发明涉及处理城市污水的水处理剂的制备及应用。

背景技术

城市生活污水未经处理而直接排放，使水域的污染量大大超过了水体自净能力所能承受的程度，水体被严重污染。经过提纯、改性、活化的硅藻土在污水脱氮除磷方法中已经显示了优良的性能。如S.A.WaSSay用氯化镧溶液浸泡硅胶进行吸附氟磷砷的研究(Adsorption offluoride，phosphate and arsenate iron on lanthanum impregnated silicagel.Wat.Env.Res.1996，68(3)：295-300)；中国发明专利公开号1803274昆明理工大学宁平等将硝酸镧、硝酸铈等金属盐通过改性负载于硅藻土、粉状沸石中取得污水脱氮除磷吸附剂。除氮、磷等无机物污染外，呈胶体和悬浮状的污染物是污水水体能见度低、混浊度大、COD较高的主要原因，因此，去除污水中呈胶体和悬浮状的污染物质是污水处理中需要解决的基本问题。一般采用的絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺。前者的作用通过它或者它的水解产物的压缩双电层、电性中和、卷带网捕以及吸附桥连四个方面的作用完成，将能被氧化剂氧化造成COD的颗粒物质沉淀下来过滤掉，从而降低了COD，颗粒物质的沉淀，同时降低了悬浮物；而后者是有机高分子絮凝剂，具有在颗粒间形成更大的絮体由此产生的巨大表面吸附作用，从而絮凝水中胶体及悬浮物，降低COD和悬浮物。使用絮凝剂处理污水，处理后的水质状况明显改善。但是絮凝剂价格较贵、絮凝沉淀时间较长、絮花形成较松散，在晃动的情况下容易分散再次形成悬浮物。当水中的有机物全部溶解，不成为胶体，也没有以颗粒状形式存在时，投入絮凝剂去除水中的氮和磷则效果甚微。中国发明专利申请号2006100440153“一种用复合硅藻土处理垃圾渗沥液污水的方法”，包括消化、鼓风暴气、助凝混合、絮凝、沉淀等反应步骤，复合硅藻土为70-95％硅藻土与5-30％的氧化铝或铝矾土混合，在450-550℃干燥获得含有晶体结构r-Al₂O₃的混合材料，作为助凝剂。但使用时需要在助凝混合后的絮凝步骤再投入混凝剂，特别是氧化铝是极难溶于水的粉末，经过强烧也不溶于酸，高温烧结的氧化铝作为耐高温材料的人造刚玉会磨损接纳水体的管道、堵塞土壤，对环境造成不利后果。

另一方面，利用硅藻土生产硅藻精土助滤剂、建筑材料等硅藻土相关产品而提纯硅藻精土过程中，伴生的大量中低品位硅藻土未得到利用；在提纯过程中用过的大量酸液被白白废弃。如位于云南省寻甸县先锋乡先锋矿区的硅藻土，探明地质储量达7759万吨，矿层厚、储量大。该硅藻土矿层直接覆盖于巨厚褐煤层之上，富含有机质，烧矢量达15％～24％，矿石显褐黑色，质量细腻均一，疏松多孔，硬度小，容重轻，吸附性强，比表面积大，高含铝、铁量，发热量3.3～5.7MJ/kg，为高烧矢量型硅藻土。但由于所述原因，污染潜在地威胁着矿区周围脆弱的生态环境。

发明内容

本发明针对以上非金属矿改性水处理剂以及絮凝剂的缺点，以提纯硅藻精土后的中土、尾土和废酸液为原料，提供一种作用时间快、能保持长时间高效率地吸附有机污染物、沉降污水的悬浮物、降低水体污染的利用高烧矢量型硅藻土提纯中间产物制备污水处理剂的方法。

本发明硅藻土污水处理剂通过下述途径制备：

利用在硫酸酸洗提纯烧矢量为15％～24％硅藻精土过程中伴生的二氧化硅含量为50-60％的中低品位硅藻土，以及在硫酸酸洗提纯烧矢量为15％～24％硅藻精土过程中产生的废酸液作为原料，该污水处理剂制备步骤为：

(1)将二氧化硅含量为50-60％的中低品位硅藻土按固液体积比1:20～40混入废酸液中，搅拌成浆，在90～100℃条件下加热3～5小时，浸渍冷却3～5小时；

(2)将十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，配成重量百分比浓度为1.35～2％的溶液，再在该溶液中用氢氧化钠调节pH为8～11；

(3)将步骤(2)溶液加入步骤(1)冷却物中搅拌过滤后焙烧，并收集生成物。

步骤(3)可以进一步为，将步骤(2)溶液倒入步骤(1)冷却物中搅拌浸渍10～15小时，过滤，得到硅藻土滤饼，再将滤饼置于温度150～250℃下焙烧0.5～2小时后收集生成物，粉碎，筛分。

本发明处理剂的使用方法：将所述硅藻土污水处理剂以0.1～0.3g/L投入城市污水中，均匀搅拌30秒，静置10分钟，虹吸上层清液，回收下层硅藻土污泥。

本发明利用硅藻土疏松多孔，硬度小，容重轻，吸附性强，比表面积大等优点，并利用硫酸酸煮去除硅藻土中的铝、铁、钙、镁等元素提纯过程中产生的、含有大量的铝、铁、钙、镁等硫酸盐的废弃酸液，通过氢氧化钠、十六烷基三甲基溴化铵化学反应，改性热解获得较为优良的硅藻土污水处理剂，使附着于硅藻土的盐类产生的金属离子能够与水中悬浮及胶状物质生成难溶沉淀物，并吸附氮和磷等物质，从而提高水质，降低污水的COD和SS水质指标。

与现有技术相比，该处理剂产生的有益效果是：第一，利用提纯硅藻精土后的中土尾土和废酸液为原料制成的处理剂，提高了原料的利用率，耗能少，成本价格低，避免了废酸液的排放淤积，减轻了环境污染；其次，絮凝沉淀时间短，能在10分钟内见效；吸附效率高，絮花形成密实，能去除水中的氮和磷，因此，它不但能沉降城市污水的悬浮物、胶体物质、有机污染物，还能够降低水体的氮和磷富营养化物质；第三，负载于硅藻土上的铝盐、铁盐、十六烷基三甲基溴化铵等通过改性后牢固地掺杂于载体中，不会泄露，不含有难溶于水的氧化铝，污泥沉降后较密实，容易去除，对水体不会造成二次污染。

具体实施方式

(一)本发明处理剂的制备

实施例1：取硫酸酸洗提纯高烧矢量型硅藻精土过程中伴生的二氧化硅含量为60％的硅藻土和废酸液，按照固液体积比1:20将硅藻土混入废酸液中，搅拌成浆，在90℃条件下加热4小时，浸渍冷却3小时；将十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，配成重量百分比浓度为1.35wt％的溶液，用氢氧化钠调节溶液pH为9；将该溶液倒入硅藻土与废酸液冷却物中搅拌浸渍10小时，过滤后得到硅藻土滤饼，再将滤饼置于温度150℃的马弗炉中焙烧1小时后粉碎，筛分收集生成物。

实施例2：取硫酸酸洗提纯高烧矢量型硅藻精土过程中伴生的二氧化硅含量为50％的硅藻土和废酸液，按照固液体积比1:30将硅藻土混入废酸液中，搅拌成浆，在100℃条件下加热3小时，浸渍冷却4小时；将十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，配成重量百分比浓度为1.55wt％的溶液，用氢氧化钠调节溶液pH为11；将该溶液倒入硅藻土与废酸液冷却物中搅拌浸渍12小时，过滤后得到硅藻土滤饼，再将滤饼置于温度200℃的马弗炉中焙烧2小时后粉碎，筛分收集生成物。

实施例3：取硫酸酸洗提纯高烧矢量型硅藻精土过程中伴生的二氧化硅含量为60％的硅藻土和废酸液，按照固液体积比1:40将硅藻土混入废酸液中，搅拌成浆，在100℃条件下加热5小时，浸渍冷却5小时；将十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，配成重量百分比浓度为1.8wt％的溶液，用氢氧化钠调节溶液pH为9；将该溶液倒入硅藻土与废酸液冷却物中搅拌浸渍15小时，过滤后得到硅藻土滤饼，再将滤饼置于温度250℃的马弗炉中焙烧0.5小时后粉碎，筛分收集生成物。

(二)本发明处理剂用于城市污水处理使用方法及效果

以下结果中涉及术语：

化学需氧量COD，指用氧化剂K₂CrO₇氧化分解污水中有机物，用与消耗相当的氧的量间接表示有机物的量。

水中悬浮物SS，指不能通过孔径6-7微米滤膜的水中的固体物质。

如表1，分别取昆明凯旋利船房河上游和下游的城市污水作为处理对象，上游原水COD和SS经测量为145.08mg/L和32.4mg/L，下游原水COD和SS经测量为200.88mg/L和25.2mg/L。

取实施例2硅藻土水处理剂0.1g-0.35g六种不同剂量投入到1L城市污水中，均匀快速搅拌30秒，静置10分钟，取上层清液，测量其COD和SS，计算各COD去除率和SS去除率。

取商品化的聚合氯化铝(PAC)0.3g投入到1L城市污水中，均匀快速搅拌30秒，静置10分钟，取上层清液，测量其COD和SS，计算COD去除率，SS去除率。

表1 本发明与PAC船房河上下游城市污水处理数据比较

如表2，取昆明福宝文化城入滇池口的污水作为处理对象，其原水COD和SS经测量为245.4mg/L和75.8mg/L，取实施例3硅藻土水处理剂0.3g投入到1L福宝文化城污水中，均匀快速搅拌30秒，静置10分钟，取上层清液，测量其COD和SS为85.4mg/L和7.12mg/L，其COD去除率为：65.2％，SS去除率为：90.6％。

取商品化的聚合氯化铝(PAC)0.3g投入到1L福宝文化城污水中，均匀快速搅拌30秒，静置10分钟，取上层清液，测量其COD和SS为88.2mg/L和7.11mg/L，其COD去除率为：64.1％，SS去除率为：90％。

取聚合硫酸亚铁0.3g溶于20mL水中配成溶液，阴离子型聚丙烯酰胺0.05g溶于20mL水中配成溶液，一起投入到1L福宝文化城污水中，均匀快速搅拌30秒，静置10分钟，取上层清液，测量其COD和SS为111.5mg/L和9.24mg/L，其COD去除率为：54.6％，SS去除率为：87.8％。

表2 昆明福宝文化城污水处理数据

Claims

1、利用高烧矢量型硅藻土提纯中间产物制备污水处理剂的方法，包括以下原料：

在硫酸酸洗提纯烧矢量为15％～24％硅藻精土过程中伴生的二氧化硅含量为50-60％的中低品位硅藻土，

在硫酸酸洗提纯烧矢量为15％～24％硅藻精土过程中产生的废酸液，

其特征是制备该污水处理剂步骤为：

(1)将二氧化硅含量为50-60％的中低品位硅藻土与废酸液按固液体积比1∶20～40混合，搅拌成浆，在90～100℃条件下加热3～5小时，浸渍冷却3～5小时；

(2)将十六烷基三甲基溴化铵溶于水中，配成重量百分比浓度为1.35～2wt％的溶液，再在该溶液中用氢氧化钠调节pH为8～11；

2、根据权利要求1所述的利用高烧矢量型硅藻土提纯中间产物制备污水处理剂的方法，其特征是在步骤(3)中，将步骤(2)溶液倒入步骤(1)冷却物中搅拌浸渍10～15小时，过滤，得到硅藻土滤饼，再将滤饼置于温度150～250℃下焙烧0.5～2小时后粉碎，筛分收集生成物。

3、如权利要求1或2所述的利用高烧矢量型硅藻土提纯中间产物制备污水处理剂的使用方法，其特征是将所述硅藻土污水处理剂以0.1～0.3g/L投入城市污水中，均匀搅拌30秒，静置10分钟，虹吸上层清液，回收下层硅藻土污泥。