CN102153177B - 一种用于废水处理的高效脱磷剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于废水处理的高效脱磷剂，该高效脱磷剂由以下重量比组分制成：硫酸铝20～30％，硫酸铁20～30％，次氯酸钠10～20％，水30～40％。本发明高效脱磷剂属于节能、优质、高效环保型水处理药剂，其除磷效果是传统水处理化学品的3倍以上，能够很好的适应并满足市场需求。

Description

一种用于废水处理的高效脱磷剂

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种用于废水处理的高效脱磷剂，该高效脱磷剂是以硫酸铝、硫酸铁、次氯酸钠为基料的复合型无机高分子水处理化学絮凝剂。

背景技术

废水中磷主要来源于洗涤剂、粪便和磷化等工业废水，其形态有正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷，其中以正磷酸盐和聚磷酸盐占绝大多数，磷可以在有机磷和无机磷、可溶性磷和不可溶性磷之间相互转换，但价态不会发生变化。大量含磷生活污水、工业废水排入江河湖泊中，增加了水体营养物质的负荷，从而引起水体中藻类与水生植物异常繁殖，即水体的富营养化。富营养化的主要危害是：引起水体含氧量急剧下降，导致水生生物因缺氧死亡；恶化水源水质增加水处理的难度和成本；降低水体的美学价值。过量的磷会严重危害海洋环境，能够引起赤潮。

水资源的合理利用及开发等都成为当今环境可持续发展的亟需解决的问题。废水除磷的方法有化学沉淀法、电解法、微生物法、水生物法、物理吸附法、膜技术处理法等。国家针对城市污水处理明确规定了磷的排放指标，对传统的生物处理工艺提出了极大的挑战；生化处理的工艺迅速适应了要求，但是，传统的水处理化学品效果不明显、投加量大、处理成本高且对水质产生负面影响，因此发展新一代的污水除磷化学品成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足之处提供一种用于废水处理的高效脱磷剂，满足市场对优质高效水处理化学品的需求。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种用于废水处理的高效脱磷剂，其特征在于该高效脱磷剂由以下重量比的组分制成：

硫酸铝20～30％，硫酸铁20～30％，次氯酸钠10～20％，水30～40％。

该高效脱磷剂优选由以下重量比组分制成：

硫酸铝20～25％，硫酸铁25～30％，次氯酸钠15～20％，水30～35％。

上述高效脱磷剂的制备方法包括以下步骤：

将硫酸铝和硫酸铁溶解于40～50℃的水中，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应2～6小时后，再升温至75～85℃熟化8～12小时，过滤，得到高效脱磷剂。聚合反应时间优选为3～4小时。熟化温度过低达不到熟化要求，反应不充分，温度过高则有其他副反应发生，容易影响产品的性能，且增加了反应容器的负荷，缩短反应容器的寿命，因此熟化温度选取75～85℃，优选为80℃。过滤通过的孔径优选为200～800目。

本发明高效脱磷剂可用于城市污水、工业废水的处理。在废水处理时根据药剂性质和水体污染程度将原液稀释到相应浓度后投加(固体先加水稀释搅拌均匀后投加)，对于污染严重的废水可选择原药直接投加的方式。投加剂量主要由水体污染程度、投加点和小试情况决定，通常为每升废水投加10～150mg。

本发明高效脱磷剂的设计原理：

本发明高效脱磷剂是一种新型、高效、快速、低耗、无毒的无机高分子絮凝剂，兼具几种水处理药剂的优点，化学性质稳定，分子结构庞大，充分利用铁离子与铝离子的相互补偿性能，有效地避免了金属离子对净水剂使用范围的限制。其有效成分为Fe、Al等形成的多核高价络离子，主要成分为聚合硫酸铝铁。

这些多核高价络离子对带负电荷的磷酸根，磷酸氢根，磷酸二氢根产生缔合吸附作用，形成水溶性低的离子缔合物。在水解过程中形成大量氢氧化物絮体沉淀，其内部有很大的比表面积，具有很强的吸附能力，可以吸附一部分游离磷、有机磷及其化合物，同时絮体沉淀时也可以网捕卷扫一部分非溶解性的磷，从而达到一定的除磷效果。

本发明除磷剂中的Fe³⁺，Al³⁺等高价阳离子还可以取代水体中磷酸盐的低价阳离子，和完全溶于水体中的磷也能发生化学反应，生成难溶于水的络合物和不溶于水的盐，且生成的络合物表面有很强的吸附作用，通过这种吸附作用可以去除更多的磷。

除此之外，通过直观现象观察，该产品在杀菌除臭、泡沫及浮泥、污泥脱水方面均有明显辅助性效果。

本发明高效脱磷剂最佳的投药点一般选择在生化处理后，效果最佳，药耗最省，同时对水质产生的影响最低；水质污染程度较高较难处理时，可选择在生物处理前化学预处理、生物处理过程中化学处理、生物处理后化学处理等两点或多点投加药剂，可以确保出水达标排放。

将本发明高效脱磷剂(按照实施例1方法制备得到)和传统水处理药剂使用效果进行比较。投加点：曝气池出水端，通常在生化处理后；投加方式：将原液先稀释成20％浓度的稀释液，使得药剂分散均匀，与水充分反应，搅拌均匀后加入废水中。具体实验结果如表1所示。由数据可知：与聚合硫酸铁、聚合氯化铝相比，除磷效果是他们的3倍，而且在相同除磷效果下，本发明高效脱磷剂投加量仅是聚合硫酸铁、聚合氯化铝用量的三分之一，大大减少了污泥的产生量和处理污泥的成本，对生产运行中的污泥减量提供了较好的技术支撑，获得良好的环境效益。

表1除磷效果对比试验数据表

药剂名称	投加量(mg/L)	原水Tp(mg/L)	加药后出水Tp(mg/L)	总磷去除率(％)
					高效脱磷剂	40.0	1.59	1.03	35.22
聚合硫酸铁	120.0	1.59	1.09	31.45
					聚合氯化铝	120.0	1.59	1.08	32.08
高效脱磷剂	60.0	1.59	0.75	52.83
					聚合硫酸铁	180.0	1.59	0.78	50.94
聚合氯化铝	180.0	1.59	0.80	49.69
					高效脱磷剂	80.0	1.59	0.47	70.44
聚合硫酸铁	240.0	1.59	0.50	68.55
					聚合氯化铝	240.0	1.59	0.49	69.18

表2本发明高效脱磷剂性能数据表

从表1和表2数据可以看出，本发明高效脱磷剂属于节能、优质、高效环保型水处理药剂，其除磷效果是传统水处理化学品的3倍以上，能够很好的适应并满足市场需求。无论在除磷效果还是性价比方面，本发明高效脱磷剂都要优于同行业中其他产品。

本发明与传统的聚合氯化铝/铁产品及技术相比具有以下优势：

1、直接除磷化学成本降低至少20％；

2、投加量仅为聚合氯化铝/铁的1/3-1/4，大大降低了化学品投加对原水水质的影响，同时减少了污泥的产生量及处理难度；

3、完全在充分评估现有工艺的条件下，使用合理的投加点，达到最佳的技术效果；

4、本发明除磷剂在废水处理应用中表明该产品对生物硝化菌无明显的抑制作用，主要体现在对水质(如PH、色度等)和生化系统无显著性影响，消除了聚合氯化铝/铁中氯根对生物硝化菌的毒性作用。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行进一步阐述：

实施例1

取硫酸铝  22.5％，硫酸铁  27.5％，次氯酸钠  17.5％，水  32.5％。

在反应釜中按配方量加入自来水，开启电动搅拌，加热至40℃，加入固体硫酸铝、硫酸铁，搅拌溶解完全，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应，反应4小时后，再升温至80℃稳定熟化12小时，400目聚酯布过滤得透明液体产品。

实施例2

取硫酸铝  20％，硫酸铁  30％，次氯酸钠  20％，水  30％。

在反应釜中按配方量加入自来水，开启电动搅拌，加热至45℃，加入固体硫酸铝、硫酸铁，搅拌溶解完全，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应，反应4小时后，再升温至85℃稳定熟化12小时，400目聚酯布过滤得透明液体产品。液体产品经烘干机烘干后粉碎筛分即得固体颗粒状高效脱磷剂。废水处理时投加点：曝气池出水端；投加方式：先稀释成20％浓度的稀释液，使得药剂分散均匀，与水充分反应，搅拌均匀后加入废水中。

投加量(mg/L)	原水Tp(mg/L)	加药后出水Tp(mg/L)	总磷去除率(％)
				40.0	1.59	1.02	35.84

实施例3

取硫酸铝  25％，硫酸铁  25％，次氯酸钠  15％，水  35％。

在反应釜中按配方量加入自来水，开启电动搅拌，加热至50℃，加入固体硫酸铝、硫酸铁，搅拌溶解完全，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应，反应6小时后，再升温至85℃稳定熟化8小时，400目聚酯布过滤得透明液体产品。废水处理时投加点：曝气池出水端；投加方式：先稀释成20％浓度的稀释液，使得药剂分散均匀，与水充分反应，搅拌均匀后加入废水中。

投加量(mg/L)	原水Tp(mg/L)	加药后出水Tp(mg/L)	总磷去除率(％)
				40.0	1.59	1.02	35.84

实施例4

取硫酸铝  20％，硫酸铁  20％，次氯酸钠  20％，水  40％。

在反应釜中按配方量加入自来水，开启电动搅拌，加热至40℃，加入固体硫酸铝、硫酸铁，搅拌溶解完全，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应，反应4小时后，再升温至80℃稳定熟化12小时，400目聚酯布过滤得透明液体产品。废水处理时投加点：曝气池出水端；投加方式：先稀释成20％浓度的稀释液，使得药剂分散均匀，与水充分反应，搅拌均匀后加入废水中。

投加量(mg/L)	原水Tp(mg/L)	加药后出水Tp(mg/L)	总磷去除率(％)
				40.0	1.59	1.04	34.59

实施例5

取硫酸铝  30％，硫酸铁  20％，次氯酸钠  20％，水  30％。

在反应釜中按配方量加入自来水，开启电动搅拌，加热至45℃，加入固体硫酸铝、硫酸铁，搅拌溶解完全，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应，反应5小时后，再升温至75℃稳定熟化10小时，400目聚酯布过滤得透明液体产品。废水处理时投加点：曝气池出水端，通常在生化处理后；投加方式：先稀释成20％浓度的稀释液，使得药剂分散均匀，与水充分反应，搅拌均匀后加入废水中。

投加量(mg/L)	原水Tp(mg/L)	加药后出水Tp(mg/L)	总磷去除率(％)
				40.0	1.59	1.05	33.96

Claims (6)

1.一种用于废水处理的高效脱磷剂，其特征在于该高效脱磷剂由以下重量比组分制成：

硫酸铝  20~30%，硫酸铁20~30%，次氯酸钠10~20%，水30~40%，该高效脱磷剂是通过以下方法制备得到的：将硫酸铝和硫酸铁溶解于40~50℃的水中，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应2~6小时后，再升温至75~85℃熟化8~12小时，过滤，得到高效脱磷剂。

2.根据权利要求1所述的用于废水处理的高效脱磷剂，其特征在于该高效脱磷剂由以下

重量比组分制成：

硫酸铝  20~25%，硫酸铁 25~30%，次氯酸钠 15~20%，水 30~35%。

3.一种权利要求1所述的高效脱磷剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

将硫酸铝和硫酸铁溶解于40~50℃的水中，分多次加入次氯酸钠进行聚合反应2~6小时

后，再升温至75~85℃熟化8~12小时，过滤，得到高效脱磷剂。

4.根据权利要求3所述的高效脱磷剂的制备方法，其特征在于聚合反应时间为3~4小时。

5.根据权利要求3所述的高效脱磷剂的制备方法，其特征在于熟化温度为80℃。

6.根据权利要求3所述的高效脱磷剂的制备方法，其特征在于过滤通过的孔径为200~800目。