CN103641203A - 一种化机浆废水深度处理降cod剂及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化机浆废水深度处理降COD剂及其制备，由5份重量有机高分子聚合物乳液，200～400份重量高电荷阳离子混凝剂，1-2份重量高锰酸钾和2-4份重量改性硅藻土组成。其中有机高分子聚合物乳液由丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐和木质磺酸盐等共聚而成；高电荷阳离子混凝剂由5-10份重量铝盐，90-95份重量铁盐，1份重量亚铁和1份重量季胺型有机高分子絮凝剂混合而成。使用上述方法配制的药剂，对经生化处理后COD为300～500mg/L、色度为150～300倍的化机浆废水进行后续深度处理，一步即可将该化机浆废水出水达到国家排放标准，COD<100mg/L,COD的去除率达70%以上且脱色效果好。

Description

一种化机浆废水深度处理降COD剂及其制备

技术领域

化学机械浆制浆废水深度处理降COD剂及其应用，涉及一种化机浆废水深度处理降COD剂配方，进一步涉及其使用方法。属于有机、无机高分子复合水处理剂技术。

背景技术

化机浆废水是采用化学机械法制浆过程中产生的废水，具有高悬浮物，高COD浓度和高温度等特点。废水成分复杂，含有大量的热水抽出物和碱抽出物等有机污染物，其中主要成分为木质素类、半纤维素类和纤维素类的水溶或碱溶产物。从官能团角度来分类，含有酚类，醇类、单环和多环芳香族化合物等。目前典型的处理方法为厌氧和好氧处理，生化出水COD为200mg/L～300mg/L左右，后续增加三级物化处理可满足原有的GB3544-2001的排放标准，但却难以达到自2011年开始实施的GB3544-2008标准。这是由于化机浆废水中含有一定量的难生物降解的有机物，使用传统活性污泥法难以将其去除。国内目前对化机浆废水的处理大多数采用常规的厌氧和好氧处理工艺，经该法处理后的出水COD难以达到行业排放标准，从而影响了化机浆行业的健康发展。因此，化机浆废水的深度处理具有积极的现实意义。

化机浆废水深度处理方法主要有物化法如混凝沉淀法等、高级氧化法(O₃、ClO₂、Fenton和湿式催化氧化法等)、生物处理方法（曝气生物滤池）等方法。

高级氧化法(O₃、ClO₂、Fenton和湿式催化氧化法等)具有氧化效率高，处理效果好等特点，但由于建设投资和运行成本都较高，该类方法的推广应用受到一定程度的制约。目前在造纸行业应用较多的是Fenton工艺。通过实际运行发现，该工艺存在用药量大，运行成本高，运行条件苛刻，操作管理复杂，使用危险化学品等缺点，一定程度上制约了该工艺的发展。

化学混凝法作为一项高效的污水处理技术已得到广泛应用，而混凝剂的运用是化学法处理污水的关键所在，是实现低耗和污水回用的技术亮点。而混凝沉淀法设备简单、操作方便、运行费用低，同时絮凝剂在废水中与有机胶质微粒进行迅速的混合、凝聚和吸附，可以使废水深度处理取得更好的效果。无机高分子混凝剂应用较广的有聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)。具有较高的去除效率，但往往不能达到现有的排放标准。铝盐处理废水存在不溶物残留、铝离子残留等问题。另一类无机混凝剂就是铁系絮凝剂，具有形成絮体大，沉降速度快等优点。但也存在废水碱度消耗大、投加不当返色等问题。正在逐渐被复合类混凝剂所替代。

将铝系和铁系产品进行复合，得到聚合铝铁类无机高分子。这类复合混凝剂兼有聚铝和聚铁的优点，既能克服铝盐处理的矾花小、沉降慢的缺点，又能克服铁盐的易“造色”的缺点。将聚硅酸和硫酸铝或聚合硫酸铁等复合，得到聚硅硫酸铝(PASS)、聚硅硫酸铁(PFSS)、聚硅硫酸铝铁(PSAFS)等复合产品。这类混凝剂由于其优良的性能受到了广泛的关注，发表的论文和公布的专利也较多。诸如中国专利公告号CN200610164427.0，CN200610017141.X，CN200710063749.0，CN200710019268.X，CN200710131436.4等，但现有的净水剂用于深度处理化机浆废水时，仍然存在用量大，降COD能力较差，脱色效果不理想，对水质的依赖程度高等缺点，不能满足化机浆废水的深度处理需要。

发明内容

本发明的目的是公开一种化机浆废水深度处理降COD剂的组成。对于不同化机浆原料的生产废水水质均有良好的处理效果，并在化机浆废水深度处理领域具有较好的适用性。

为了达到上述目的，本发明针对传统混凝剂和现有复合药剂在处理化机浆废水上存在的问题，研制出新型复配氧化絮凝剂，生化法在工艺和经济效益上的不足，用于化机浆废水的深度处理。

本发明的技术方案为：一种化机浆废水深度处理降COD剂，由有机高分子聚合物乳液，高电荷阳离子混凝剂，高锰酸钾和改性硅藻土组成,其中按质量份计：有机高分子聚合物乳液5份，高电荷阳离子混凝剂200～400份，高锰酸钾1-2份和改性硅藻土2-4份。

有机高分子聚合物乳液是由丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐和木质磺酸盐共聚而成。

高电荷阳离子混凝剂由5-10份重量铝盐，90-95份重量铁盐，1份重量亚铁盐和1份重量季胺型有机高分子絮凝剂混合而成。

所述的季胺型有机高分子絮凝剂为聚季铵盐。

高锰酸钾为市售工业级产品。

改性硅藻土为市售污水处理级产品。

一种制备所述的化机浆废水深度处理降COD剂的方法，步骤为：第一步，制备有机高分子聚合物乳液：在搅拌的条件下，将丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐和木质磺酸盐进行混合在引发剂过硫酸钾或硝酸铈铵作用下，进行共聚反应2-3小时，反应结束后形成均匀液体，待用；

第二步，制备高电荷阳离子混凝剂：在搅拌条件下，向反应釜中加入铝盐、铁盐、亚铁盐和季胺型有机高分子絮凝剂，搅拌混合反应1小时后得到；

第三步，将第一步的有机高分子聚合物乳液加入第二步得到的高电荷阳离子混凝剂中，再分批加入氧化剂高锰酸钾，改性硅藻土，再搅拌反应后，形成均匀的液体即得化机浆废水深度处理降COD剂。

该深度处理降COD剂采用高锰酸钾或氯酸钠作为氧化剂，有机高分子聚合物，改性硅藻土和高电荷阳离子高分子混凝剂作为絮凝吸附剂，属多元复配组合药剂。

本发明的优点和效果如下：

1.本发明产品中含有过硫酸盐、或氯酸钠、或高锰酸钾等强氧化剂，可有效氧化（或部分氧化）化机浆废水中的有机污染物，从而改变其结构，使其降解、易于分离或被吸附而除去；改性硅藻土可有效吸附水中可溶性的胶体和小分子溶解性有机物，并促进絮体的形成；高电荷阳离子混凝剂利用其强大的电中和能力，使水中的胶体类污染物从水中失稳析出。本发明产品中各种有效成份可发挥各自的优势，产生较强的氧化、絮凝和吸附等协同作用，对于化机浆废水深度处理具有良好的效果。

2.本发明产品加入了高分子的阳离子絮凝剂，通过较长的分子链对水中的颗粒进行吸附架桥、网捕和卷扫作用，使小颗粒聚集形成较大的聚集体而沉降，因此大大地改善了絮凝沉降条件，固液分离效率高、效果好。

3.对于化机浆废水深度处理，普通市售混凝剂（如PAC、PFS及其复合产品）对化机浆生化处理出水的COD的去除率在30%～50%之间，一般普通混凝剂COD去除率很难突破50%。本发明药剂具有氧化和混凝双重作用，对于化机浆废水COD的去除率可达到65%～75%，且脱色效果好，处理出水可直接达到国家一级排放标准（GB3544-2002）。

4.本发明的化机浆废水深度处理剂同时具有氧化、吸附和絮凝协同作用，，吸附沉降速度快，处理效果好，产泥量少，运行成本低，能广泛适用于化机浆废水深度处理。对化机浆废水水质具有较强的适应性，对不同原料生产的化机浆废水处理都能够取得较好的效果。当生化出水COD小于280mg/l时，采用本发明产品处理可达到国家排放标准。

附图说明

图1为使用本发明的化机浆废水深度处理降COD剂和其他混凝剂处理的得到的不同药剂品种处理出水COD效果对比图。

图2为使用本发明的化机浆废水深度处理降COD剂和其他混凝剂处理的得到的不同药剂品种处理出水色度效果对比图。

具体实施方式

本发明由由有机高分子聚合物乳液，高电荷阳离子混凝剂，高锰酸钾和改性硅藻土组成。其中有机高分子聚合物乳液5份，高电荷阳离子混凝剂200～400份，高锰酸钾1-2份和改性硅藻土2-4份。有机高分子聚合物乳液是由丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐和木质磺酸盐共聚而成；高电荷阳离子混凝剂由5-10份重量铝盐，90-95份重量铁盐，1份重量亚铁盐和1份重量季胺型有机高分子絮凝剂混合而成；改性硅藻土为市售污水处理级产品。高锰酸钾为市售工业级产品。

采用该药剂处理化机浆厂生化出水，COD为200-300mg/L、色度为150～300倍，投加量为1000-2500mg/L水。在搅拌的条件下加入，并混合反应10-20min进行深度处理，pH约为7-8.5，分别测定处理后出水色度和COD，可达到造纸行业国家排放标准（GB3544-2008）。

实施例1

采购工业级丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐和木质磺酸盐、氯酸钠、过硫酸钠、高锰酸钾、硫酸铝、三氯化铁、硅藻土、季胺型有机高分子絮凝剂。制备化机浆废水深度处理降COD剂的步骤如下：

1.制备有机高分子聚合物乳液以备用。在搅拌的条件下，将100质量份丙烯酰胺、30质量份苯乙烯磺酸盐和10质量份木质磺酸盐进行混合在引发剂（过硫酸钾/硝酸铈铵）作用下，进行共聚反应2-3小时，反应结束后可形成均匀液体，待用。

2.在搅拌条件下，向反应釜中加入1500份重量的硫酸铝、28500份重量的硫酸铁（或三氯化铁）、300份重量的硫酸亚铁和300份重量的聚季胺盐。搅拌混合反应1小时后得到高电荷阳离子混凝剂，将上述准备好的有机高分子聚合物乳液加入5份重量。再分批加入10份重量的氧化剂高锰酸钾，4份重量的改性硅藻土，再搅拌反应30分钟后，形成均匀的液体即得化机浆废水深度处理降COD剂。

实施例2

用实施例1制备的化机浆废水深度处理降COD剂对某化机浆生产厂的经生化处理的废水进行了深度处理，并与其它混凝剂处理效果进行了比较。

量取化机浆废水1000ml，该废水经生化处理后的水质情况为：COD为260mg/L、色度为300倍。在搅拌条件下，将不同剂量的深度处理降COD剂加入废水中，强化混凝反应10-15分钟，静置沉淀30分钟，最后分别测定水样的COD、色度。结果见附图1和2所示。

从图中可以看到本发明产品对化机浆生化处理出水COD和色度的去除效果均优于其它混凝剂（如PAC或PFS），去除率分别约为COD70%、色度90%。使用本发明的产品处理化机浆废水，出水COD<100mg/L，达到国家一级排放标准（GB3544-2008）。

Claims (7)

1.一种化机浆废水深度处理降COD剂，其特征在于：由有机高分子聚合物乳液，高电荷阳离子混凝剂，高锰酸钾和改性硅藻土组成,其中按质量份计：有机高分子聚合物乳液5份，高电荷阳离子混凝剂200～400份，高锰酸钾1-2份和改性硅藻土2-4份。

2.根据权利要求1所述的化机浆废水深度处理降COD剂，其特征在于：所述的有机高分子聚合物乳液是由丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐和木质磺酸盐共聚而成。

3.根据权利要求1所述的化机浆废水深度处理降COD剂，其特征在于：高电荷阳离子混凝剂由5-10份重量铝盐，90-95份重量铁盐，1份重量亚铁盐和1份重量季胺型有机高分子絮凝剂混合而成。

4.根据权利要求3所述的化机浆废水深度处理降COD剂，其特征在于：所述的季胺型有机高分子絮凝剂为聚季铵盐。

5.根据权利要求1所述的化机浆废水深度处理降COD剂，其特征在于：高锰酸钾为市售工业级产品。

6.根据权利要求1所述的化机浆废水深度处理降COD剂，其特征在于：改性硅藻土为市售污水处理级产品。

7.一种制备权利要求1～6任一所述的化机浆废水深度处理降COD剂的方法，其特征在于：步骤为：第一步，制备有机高分子聚合物乳液：在搅拌的条件下，将丙烯酰胺、苯乙烯磺酸盐和木质磺酸盐进行混合在引发剂过硫酸钾或硝酸铈铵作用下，进行共聚反应2-3小时，反应结束后形成均匀液体，待用；

第二步，制备高电荷阳离子混凝剂：在搅拌条件下，向反应釜中加入铝盐、铁盐、亚铁盐和季胺型有机高分子絮凝剂，搅拌混合反应1小时后得到；

第三步，将第一步的有机高分子聚合物乳液加入第二步得到的高电荷阳离子混凝剂中，再分批加入氧化剂高锰酸钾，改性硅藻土，再搅拌反应后，形成均匀的液体即得化机浆废水深度处理降COD剂。

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