CN102765795A

CN102765795A - 一种黄河泥水快速分离剂及分离方法

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Publication number: CN102765795A
Application number: CN2012102597821A
Authority: CN
Inventors: 杨国录
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: CN102765795B

Abstract

本发明涉及黄河泥水快速分离剂及分离方法，分离剂各组分按所凝聚泥沙重量比计，淀粉接枝丙烯酸絮凝剂0.005～0.05%；聚合氯化铝0.05～0.10%；摩尔浓度均为0.2mol/L的磷酸二氢钠、磷酸氢二钠按体积1:1混合缓冲液 0.10%；将上述各组分制备成溶液，处理时依次按上述量加入缓冲液、聚合氯化铝溶液，间隔15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝剂溶液；各组分加入时均需进行搅拌产生紊动，在水流紊动作用下迅速产生结构密实的泥沙絮凝体；使用机械设备使泥沙絮凝体与水分离；产出泥饼含水率35%。本发明处理黄河高含沙水体中的泥和水后，水回归黄河，泥沙使用机械设备就可大规模地处置成建筑材料，结果是黄河挟沙水流泥沙浓度降低，输沙能力大大提高，达到减淤效果。

Description

一种黄河泥水快速分离剂及分离方法

技术领域

本发明涉及一种能将黄河高含泥沙水体快速分离的泥水分离剂、并将分离出的水回归黄河促进黄河输沙，分离出的泥沙资源再生利用，彻底实现黄河系统内减沙减淤的方法。

背景技术

长期以来，业内人士已经统一认识到，减少黄河泥沙淤积是治理黄河的关键；而黄河泥沙淤积的症结是“少水多沙”，同时我们也应看到泥沙作为一种物质，具有二重性，其有害的一面为泥沙灾害，有利的一面称之为泥沙资源，如果能够充分利用黄河泥沙“变废为宝”，提高黄河泥沙资源利用率就能够减少泥沙灾害程度，把泥沙资源的综合利用作为一项产业来挖掘，那么这项产业必将取得巨大的经济效益、生态效益和社会效益。

黄河是世界上一条著名的多泥沙河流，每年输沙16亿吨，年复一年，致使下游河床不断抬高，产生地上“悬河”奇观。目前二级悬河的不利局面还在进一步加剧，使得如何尽快实现黄河减淤成为举国上下人人为之关心的大问题。

发明内容

本发明期望实现的目标一是把黄河高含泥沙水流在其上游适当位置进行泥与水的分离，使能减少入黄的沙量，再造上游入流入沙条件。在一定来水来沙环境下依据设定的技术比例要求从水中分出泥沙，泥水分离处理得到的入黄水量不变、入黄沙量减少的结果使其流向中下游的水体成为含沙量极低的“清水”。二是在黄河的中下游地区实施本技术，在这些地区处理黄河中的挟沙水流，主要是分离出泥沙，减少黄河河床目前的泥沙淤积存量。如此一来，这就改变了黄河河道输水输沙格局，提高河道水流挟沙能力，从根本上减轻黄河泥沙在中下游河段继续淤积的问题。不仅如此，由于泥水分离使得水体“变清”，黄河河道将处于长序列长距离的次饱和输沙状态，可将原来淤积在中下游河段的泥沙挟起并向下游输移，起到一定的冲刷作用。本专利期望实现的目标三是把分离出的泥沙进行有价有值的建材化处置利用，采用分形理论建立黄河泥沙固结体标准检测体系，应用到黄河水利环境工程，将黄河泥沙资源的综合利用作为一项产业来发展。达到对黄河的综合治理实现“泥水分离、资源利用”的减淤总体目标。

依据科学发展观、贯彻落实科学技术生产力、黄河减浑减淤并把黄河泥沙的实体资本和概念资本变成有价有值的资源予以利用、构建黄河“泥水分离、资源利用”框架的思想理念是极有创新价值的，随着黄河流域的区域性经济的迅猛发展，各项基础设施建设力度不断加大，泥水快速分离技术方法对黄河减浑减淤和泥沙资源的综合利用必将取得巨大的经济效益、生态效益和社会环境效益。

本发明的技术方案为：

一种黄河泥水快速分离剂及其生成方法

本发明的黄河泥水快速分离剂用于调理黄河挟沙水流的内部特性、水力特性，调理水体紊动特性、泥沙沉降特性，改善泥与水的跟随性。

本发明中的黄河泥水快速分离剂的选料及其生成方法特别突出其聚合凝聚性、减阻性、助沉性。所使用的混凝材料组分大多选定分子量大的材料。其主要成分由淀粉接枝丙烯酸絮凝剂、聚合氯化铝以及由磷酸二氢钠与磷酸氢二钠组成的缓冲液等组成。

淀粉接枝丙烯酸絮凝剂是使用丙烯酸取代淀粉链上的仲碳或叔碳上的氢，生成带有活性点的长链自由基，引发丙烯酸接枝共聚合，从而得到接枝共聚淀粉基的絮凝剂。由于在淀粉上接枝了具有絮凝功能的聚合物侧链，这些侧链基团能与许多微粒子亲和、吸附，形成氢键，能吸附大量的泥沙粒子；或与被絮凝的泥沙颗粒形成物理交联状态，使其被沉淀下来。同时由于淀粉接枝丙烯酸絮凝剂是高分子絮凝剂，克服了当泥沙粒子被吸附在其周围时，因颗粒之间产生斥力而影响絮凝效果这一缺点。

聚合氯化铝是介于AlCl₃和Al(OH)₃之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为Al_n(OH)_mCl_3n-m(0<m<3n)。聚合氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成，由于羧基络合的架桥作用和多价离子的聚合作用从而能生成质量较大的絮体。由于其水解过程快速，伴随发生凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程，通过压缩双电层，吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使絮凝体沉降速度快。聚合氯化铝适用的pH值范围宽(5～9)。

磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液的作用在于控制体系的pH值。

一种黄河泥水快速分离剂，该分离剂的主要组分按其所凝聚的黄河悬浮泥沙的重量比计算，也就是按分离剂的组分重量占黄河悬浮泥沙的重量比计算：

①淀粉接枝丙烯酸絮凝剂：0.005～0.05%；

②聚合氯化铝：0.05～0.10%；

③摩尔浓度均为0.2mol/L的磷酸二氢钠、磷酸氢二钠按体积1:1混合缓冲液0.10%。

一种黄河泥水快速分离剂各组分(储备液)的配制方法。所用原料纯度均为工业纯：

①将淀粉接枝丙烯酸絮凝剂固体配制成质量浓度为0.2%储备液，质量浓度为0.2%的储备液储存期为七天；配制溶液时：

溶解温度：淀粉接枝丙烯酸絮凝剂是易溶于水的物质，一般情况下，适宜的溶解温度为20～40℃；

溶解搅拌：淀粉接枝丙烯酸絮凝剂的溶解搅拌应避免过强的剪切力，过强的剪切力易使分子链断裂。因此，搅拌时宜采用低速浆叶装置，如锚式、框式等；搅拌速度：控制为60r/min左右；

②由于聚合氯化铝易溶，因此聚合氯化铝储备液配制的方法很简单，只需用水溶解稀释就可以了。将聚合氯化铝配制成质量浓度为0.5%储备液；

③磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液的配制：磷酸二氢钠溶液和磷酸氢二钠溶液的配制分别在常温下使用固态的NaH₂PO₄·2H₂0和固态的Na₂HPO₄·2H₂0，配制摩尔浓度均为0.2mol/L溶液，按体积1:1的比例混合两种溶液即为磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液。

一种黄河高含泥沙水快速分离方法

本发明的黄河高含泥沙水的泥水快速分离方法，是指在黄河泥水快速分离剂的作用下，利用液固两相的组成特性、体系的紊动特性、泥沙絮凝体沉降特性等，凝聚黄河泥水中的泥沙，使成为致密絮团状态；再通过使用专有机械使泥水迅速分离，产出的泥饼含水率为35%左右。

三、操作方式

具体操作按以下步骤进行：

①配制浓度为0.2%淀粉接枝丙烯酸絮凝剂储备液、配制浓度为0.5%的聚合氯化铝储备液、配制浓度各为0.2mol/L的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液；

②在需处理的黄河高含泥沙水中依次按磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液、聚合氯化铝溶液、淀粉接枝丙烯酸絮凝剂溶液的顺序加入。

③其中，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液、聚合氯化铝溶液的各加入量分别为被处理的泥沙重量百分比的：磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液0.10%；聚合氯化铝0.05～0.10%；淀粉接枝丙烯酸絮凝剂0.005～0.05%。

④加入磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液和加入聚合氯化铝溶液为直接连续加入，间隔15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝剂溶液。

⑤各溶液加入时均需进行搅拌产生紊动，在水流紊动作用下立即会产生结构密实的泥沙絮凝体，在专有机械作用下快速使水与絮凝体分离。

实施本发明的方法处理黄河高含沙水体中的泥和水后，“清水”回归黄河，分离出的泥沙只需使用通用机械设备就可大规模地处置成建筑材料，结果将是黄河挟沙水流的泥沙浓度降低，输沙能力大大提高，达到减淤效果。

具体实施方式

本发明实施例1的配比为：

聚合氯化铝0.050%

淀粉接枝丙烯酸絮凝剂0.025%

摩尔浓度均为0.2mol/L的磷酸二氢钠、磷酸氢二钠按体积1:1 混合缓冲液0.100%

本发明实施例2的配比为：

聚合氯化铝0.025%

淀粉接枝丙烯酸絮凝剂0.050%

摩尔浓度均为0.2mol/L的磷酸二氢钠、磷酸氢二钠按体积1:1混合缓冲液0.100%

本发明实施例3的配比为：

聚合氯化铝0.100%

淀粉接枝丙烯酸絮凝剂0.005%

分离黄河高含泥沙水泥水的具体实施方式按以下步骤进行：

①各物质的用量按实施例1～3的配方所示数据分别取用；

②实施时，在搅拌产生紊动的情况下加入磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液，接着加入聚合氯化铝溶液，15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝剂溶液。整个处理过程中搅拌不得停止。

③使用机械设备快速分离水与絮凝体。

表1.所示是按实施例1～3所用原料及投加配比对样品(按黄河泥水成分比例配制)进行处理的结果。

Claims

1.一种黄河泥水快速分离剂，该分离剂的各组分按其所凝聚的黄河悬浮泥沙的重量比计算，也就是按分离剂的组分重量占黄河悬浮泥沙的重量比计算，其特征在于：

① 淀粉接枝丙烯酸絮凝剂：0.005～0.05%；

② 聚合氯化铝：0.05～0.10%。

③ 摩尔浓度均为0.2mol/L的磷酸二氢钠、磷酸氢二钠按体积1:1混合缓冲液 0.10%。

2.使用权利要求1所述的黄河泥水快速分离剂分离黄河高含泥沙水的方法，其特征在于按以下步骤进行：

① 将淀粉接枝丙烯酸絮凝剂固体配制成质量浓度为0.2%储备液；将聚合氯化铝配制成质量浓度为0.5%储备液；磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液的配制：将磷酸二氢钠溶液和磷酸氢二钠溶液的配制分别在常温下配制成摩尔浓度均为0.2mol/L溶液，按体积1:1的比例混合两种溶液即为磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲溶液；

② 在需处理的黄河高含泥沙水中依次按磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液、聚合氯化铝溶液、淀粉接枝丙烯酸絮凝剂溶液的顺序加入；

③ 其中磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液、聚合氯化铝溶液的各加入量分别为被处理的黄河悬浮泥沙的重量百分比计：磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液 0.10%；聚合氯化铝0.05～0.10%；淀粉接枝丙烯酸絮凝剂0.005～0.05%；

④ 各溶液加入时均需进行搅拌产生紊动，在水流紊动作用下产生结构密实的泥沙絮凝体，通过机械设备作用使水与絮凝体分离。

3.根据权利要求2所述的的方法，其特征在于：所述步骤②中，磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液和聚合氯化铝溶液为直接连续加入，间隔15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝剂溶液。