CN103739098B

CN103739098B - 一种炼钢废水处理剂

Info

Publication number: CN103739098B
Application number: CN201410034739.4A
Authority: CN
Inventors: 姬志刚; 蔡冬梅; 程学勇; 姬志强; 李军刚; 贾海亮
Original assignee: Hebei University of Engineering
Current assignee: Hebei University of Engineering
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2034-01-26
Also published as: CN103739098A

Abstract

本发明属于污水处理剂技术领域，尤其涉及一种炼钢废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺25~45份、氢氧化钠5~15份、碳酸钠2~5份、氧化镁粉5~15份、聚硅硫酸铁10~20份、季铵盐木质素絮凝剂10~20份、钠基膨润土20~30份、氨基三甲叉膦酸0.5~2份、二乙烯三胺五乙酸五钠5~15份、聚天冬氨酸10~20份、聚合氯化铝12~25份；本发明的炼钢废水处理剂处理效果良好，有显著的缓蚀阻垢功效，可有效减少结垢与腐蚀，降低生产成本；纯度高，无毒性，对操作工人无影响，处理后无二次污染等问题。

Description

一种炼钢废水处理剂

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种炼钢废水处理剂。

背景技术

炼钢废水指炼钢生产过程中各主辅生产工序排放的废水，现行的炼钢方法一般为转炉炼钢，并以纯氧顶吹转炉炼钢为主，使得产生这三类的废水设备间接冷却水、设备和产品的直接冷却废水、生产工艺过程废水，即转炉除尘废水。现有的炼钢单位产生的炼钢废水大量排，有的钢厂铺设长距离管道送到水处理中心处理，处理成本往往较高；有的钢厂则只能外排，造成了水资源的浪费，而且钢铁工业是高污染大户，如果不加大治理力度，对水体的污染将进一步加剧。因此，对钢铁厂而言，亟需提供一种减少污水排放量、降低成本、见效快的炼钢废水处理产品或者方法。

但是，现有的炼钢废水处理产品或者方法存在处理成本较高、见效慢的缺点，且处理效果有待提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种降低成本、见效快且效果稳定的炼钢废水处理剂。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种炼钢废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺25~45份、氢氧化钠5~15份、碳酸钠2~5份、氧化镁粉5~15份、聚硅硫酸铁10~20份、季铵盐木质素絮凝剂10~20份、钠基膨润土20~30份、氨基三甲叉膦酸0.5~2份、二乙烯三胺五乙酸五钠5~15份、聚天冬氨酸10~20份、聚合氯化铝12~25份。

其中，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺25~35份、氢氧化钠5~10份、碳酸钠4~5份、氧化镁粉5~10份、聚硅硫酸铁10~15份、季铵盐木质素絮凝剂15~20份、钠基膨润土20~25份、氨基三甲叉膦酸0.5~1份、二乙烯三胺五乙酸五钠5~10份、聚天冬氨酸10~15份、聚合氯化铝20~25份。

其中，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35~45份、氢氧化钠10~15份、碳酸钠2~3份、氧化镁粉10~15份、聚硅硫酸铁15~20份、季铵盐木质素絮凝剂10~15份、钠基膨润土25~30份、氨基三甲叉膦酸1~2份、二乙烯三胺五乙酸五钠10~15份、聚天冬氨酸15~20份、聚合氯化铝12~20份。

其中，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺30~40份、氢氧化钠8~10份、碳酸钠3~4份、氧化镁粉8~12份、聚硅硫酸铁13~18份、季铵盐木质素絮凝剂13~18份、钠基膨润土23~27份、氨基三甲叉膦酸1~1.5份、二乙烯三胺五乙酸五钠8~12份、聚天冬氨酸13~18份、聚合氯化铝16~22份。

其中，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35份、氢氧化钠7份、碳酸钠3.5份、氧化镁粉10份、聚硅硫酸铁15份、季铵盐木质素絮凝剂15份、钠基膨润土25份、氨基三甲叉膦酸1.5份、二乙烯三胺五乙酸五钠10份、聚天冬氨酸15份、聚合氯化铝20份。

其中，所述聚丙烯酰胺为分子量1400万以上的非离子型聚丙烯酰胺。

其中，所述炼钢废水处理剂还包括交联累托石10~20重量份。

其中，所述炼钢废水处理剂还包括壳聚糖-石墨烯复合材料5~10重量份。

其中，所述炼钢废水处理剂还包括三巯基三嗪三钠盐3~5重量份。

聚丙烯酰胺是一种高分子絮凝剂，外观为无色透明胶体，失水后为白色无规则的粉末；溶于水，几乎不溶于有机溶剂；易于与水中固体颗粒结合，产生吸附架桥作用和电中和作用，使颗粒相互絮凝沉降，达到净化的目的。为使其充分发挥絮凝作用，必须使聚丙烯酰胺分子链张开，使酰胺基充分暴露，便于与颗粒结合，其做法是加碱使酰胺基水解为羧酸基(COONa)，借助后者所带正电荷之间的排斥力，使蜷曲的分子链伸张。聚丙烯酰胺水解反应进行的程度取决于加碱量，水解反应时溶液的浓度、水解反应的时间、水解温度等因素，聚丙烯酰胺25~45份、氢氧化钠5~15份之间的配比，使聚丙烯酰胺的水解进行越迅速、越完全，则絮凝效果越好。

将氧化镁粉与聚合氯化铝复配可有效发挥二者协同作用，具有投加量少，脱色效果好，处理成本低的优点。

聚硅硫酸铁是一种无机高分子絮凝剂，用于废水处理时，同时具有电中和作用和吸附架桥作用，因而絮凝效果较好，且其原料广泛，价格低廉，安全无毒。

氨基三亚甲基膦酸（ ATMP）具有良好的螯合、低限抑制及晶格畸变作用。可阻止水中成垢盐类形成水垢，特别是碳酸钙垢的形成。ATMP在水中化学性质稳定，不易水解。在水中浓度较高时，有良好的缓蚀效果。ATMP 在200℃以下具有优良的阻止碳酸盐垢的作用，其稳定性好，并能与多种金属离子形成稳定的络合物，当投加剂量超过40ppm时，还具有很好的缓蚀性能；用于工业水处理，是一种高效稳定剂，具有良好的螯合、低限抑制、晶格畸变等作用。

聚天冬氨酸作为水处理剂，主要作用是阻垢和/或分散，兼有缓蚀作用。作为阻垢剂，特别适合于抑制冷却水、锅炉水及反渗透处理中的碳酸钙垢、硫酸钙垢、硫酸钡垢和磷酸钙垢的形成。对碳酸钙的阻垢率可达100%，聚天冬氨酸同时具有分散作用并可有效防止金属设备的腐蚀。聚天冬氨酸与二乙烯三胺五乙酸五钠复配成高效的、多功能的缓蚀阻垢剂。

聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂，又被简称为聚铝，英文缩写为PAC，由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。

交联累托石是利用累托石粘土的阳离子交换性能，选择交联剂如聚合羟基金属阳离子或者氧化物等，使累托石粘土可膨胀间层被交联剂柱撑开而获得更大的层间距，改善天然累托石的性能。交联累托石结构稳定，不发生膨胀，具有较大的比表面积、离子交换容量和微孔孔径而且具有热稳定性好、表面酸性强等特点，吸附能力增大70%以上，具有较大的层厚度，是一种性能优异的催化剂和吸附剂。

壳聚糖-石墨烯复合材料具有较大的比表面积和独特的介孔结构，壳聚糖-石墨烯复合材料的双倍螺旋结构、壳聚糖和石墨烯之间的静电作用、氢键作用和范德华力都增强了对金属离子的去除能力。

同时，壳聚糖来源广泛、无二次污染、无味、耐碱、耐热、耐腐蚀等特点，并且在壳聚糖线形分子链上含有多个羟基和氨基，可与金属离子M²⁺螯合成稳定的内络盐，使之可去除水中多种有害金属离子。另一方面，-NH₂可与水中H⁺加质子化形成阳离子型聚电解质，通过静电吸引和吸附将水中的粗细粒子凝聚成大絮体而沉降下来，从而去除水中COD和SS。含有羟基和氨基以及一些N^-乙酰氨基等极性基团，可发生水解、乙酰化、羟甲基化、磺化、氧化等反应，也可以在双官能团的醛或酸酐等交联剂的作用下，发生交联反应。在水处理中，壳聚糖可以作为絮凝剂、吸附剂等。壳聚糖与传统的化学絮凝剂相比，具有投加量少、沉降速度快、去除效率高、污泥易处理、无二次污染等特点。

将交联累托石和聚合氯化铝、壳聚糖-石墨烯复合材料复配使用处理废水，可克服单一絮凝剂的不足，不仅可以提供絮凝效果而且可以大大降低絮凝成本，由于单一絮凝剂的凝聚效果。

三巯基三嗪三钠盐能与多种重金属（汞、铅、镉、镍、铬等）离子螯合形成极难溶于水，且具有良好的化学稳定性的有机硫化产物，可在广泛的pH范围内（3～14）直接使用，碱性条件下使用效果更佳；与重金属离子生产极难溶于水的大分子立体螯合产物；生成的大分子立体螯合产物在高（250℃）、强酸强碱条件下性质稳定不分解；具有极低的生物毒性，过量使用或在酸性条件下使用不会产生有害物质，不会对环境产生二次污染。三巯基三嗪三钠盐可选用新乡市东茂环保材料有限公司的有机硫TMT15。

季铵盐木质素絮凝剂是阳离子型高分子絮凝剂，以10mol·L^-1NaOH作催化剂，反应物配料比为m(木质素)∶m(季铵盐单体)=1∶2，于70℃下反应4 h制得；制得的季铵盐木质素絮凝剂具有良好的脱色效果，大大提高对COD和色度的去除率。

一种炼钢废水处理剂的制备方法，包括以下制备步骤：

A、将除季铵盐木质素絮凝剂、二乙烯三胺五乙酸五钠外的其余原料依次加入容器中，搅拌均匀；

B、在投入使用前，加入季铵盐木质素絮凝剂、二乙烯三胺五乙酸五钠，搅拌10~15 分钟；制得炼钢废水处理剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明的炼钢废水处理剂，通过上述原料复配，发挥协同作用，能够有效降低炼钢废水中的COD、SS、石油类、总硬度、酚酞碱度、总碱度，同时还具有显著的缓蚀阻垢功效，可有效减少结垢与腐蚀，降低生产成本；

（2）本发明的炼钢废水处理剂处理效果良好，效果稳定，沉淀效果好，出水水质好，处理成本低；污水中加入该药剂后，悬浮物立刻絮凝，沉淀快速，除悬浮物率高；处理后的水能够达到排放标准，絮团强度高，疏水性能好。

（3）本发明的炼钢废水处理剂纯度高，无毒性，对操作工人无影响，处理后无二次污染等问题。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明进行详细的描述。

实施例1。

一种炼钢废水处理剂，包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺25份、氢氧化钠15份、碳酸钠2份、氧化镁粉15份、聚硅硫酸铁10份、季铵盐木质素絮凝剂20份、钠基膨润土20份、氨基三甲叉膦酸2份、二乙烯三胺五乙酸五钠5份、聚天冬氨酸20份、聚合氯化铝12份。

一种炼钢废水处理剂的制备方法，包括以下制备步骤：

B、在投入使用前，加入季铵盐木质素絮凝剂、二乙烯三胺五乙酸五钠，搅拌10分钟；制得炼钢废水处理剂。

实施例2。

一种炼钢废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35份、氢氧化钠5份、碳酸钠5份、氧化镁粉5份、聚硅硫酸铁15份、季铵盐木质素絮凝剂15份、钠基膨润土25份、氨基三甲叉膦酸0.5份、二乙烯三胺五乙酸五钠10份、聚天冬氨酸10份、聚合氯化铝25份。其中，所述聚丙烯酰胺为分子量1400万以上的非离子型聚丙烯酰胺。

一种炼钢废水处理剂的制备方法，包括以下制备步骤：

B、在投入使用前，加入季铵盐木质素絮凝剂、二乙烯三胺五乙酸五钠，搅拌12分钟；制得炼钢废水处理剂。

实施例3。

一种炼钢废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺45份、氢氧化钠10份、碳酸钠3份、氧化镁粉10份、聚硅硫酸铁20份、季铵盐木质素絮凝剂10份、钠基膨润土30份、氨基三甲叉膦酸1份、二乙烯三胺五乙酸五钠15份、聚天冬氨酸15份、聚合氯化铝20份、交联累托石15份。

一种炼钢废水处理剂的制备方法，包括以下制备步骤：

B、在投入使用前，加入季铵盐木质素絮凝剂、二乙烯三胺五乙酸五钠，搅拌14 分钟；制得炼钢废水处理剂。

实施例4。

一种炼钢废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺30份、氢氧化钠8份、碳酸钠4份、氧化镁粉8份、聚硅硫酸铁18份、季铵盐木质素絮凝剂13份、钠基膨润土27份、氨基三甲叉膦酸1份、二乙烯三胺五乙酸五钠12份、聚天冬氨酸13份、聚合氯化铝22份、壳聚糖-石墨烯复合材料8份。

一种炼钢废水处理剂的制备方法，包括以下制备步骤：

A0、按照重量份量取原料，打开容器，将壳聚糖-石墨烯复合材料超声波震动15分钟；

B、在投入使用前，加入季铵盐木质素絮凝剂、二乙烯三胺五乙酸五钠，搅拌15 分钟；制得炼钢废水处理剂。

实施例5。

一种炼钢废水处理剂，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35份、氢氧化钠7份、碳酸钠3.5份、氧化镁粉10份、聚硅硫酸铁15份、季铵盐木质素絮凝剂15份、钠基膨润土25份、氨基三甲叉膦酸1.5份、二乙烯三胺五乙酸五钠10份、聚天冬氨酸15份、聚合氯化铝20份、三巯基三嗪三钠盐4份。

一种炼钢废水处理剂的制备方法，包括以下制备步骤：

应用实施例1~5制备的炼钢废水处理剂进行炼钢废水处理，处理效果如下，单位（mg/L）：

项目	投入量	COD	SS	石油类	硫化物	总硬度	pH	酚酞碱度	总碱度
										炼钢废水水样	/	370	8020	19	87	860	11．03	890	1069
实施例1	10	17	15	0.9	未检出	39	7.01	302	413
										实施例2	10	15	17	0.7	未检出	45	7.05	295	403
实施例3	10	17	16	0.5	未检出	42	7.08	305	410
										实施例4	10	13	18	0.7	未检出	37	7.11	297	402
实施例5	10	15	18	0.9	未检出	39	7.12	301	407

从上表可知，本发明的炼钢废水处理剂能够大大降低炼钢废水中的COD、SS、石油类、总硬度、酚酞碱度、总碱度，处理效果良好。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种炼钢废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺25～45份、氢氧化钠5～15份、碳酸钠2～5份、氧化镁粉5～15份、聚硅硫酸铁10～20份、季铵盐木质素絮凝剂10～20份、钠基膨润土20～30份、氨基三甲叉膦酸0.5～2份、二乙烯三胺五乙酸五钠5～15份、聚天冬氨酸10～20份、聚合氯化铝12～25份、交联累托石10～20重量份、壳聚糖-石墨烯复合材料5～10重量份。

2.根据权利要求1所述的炼钢废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺25～35份、氢氧化钠5～10份、碳酸钠4～5份、氧化镁粉5～10份、聚硅硫酸铁10～15份、季铵盐木质素絮凝剂15～20份、钠基膨润土20～25份、氨基三甲叉膦酸0.5～1份、二乙烯三胺五乙酸五钠5～10份、聚天冬氨酸10～15份、聚合氯化铝20～25份。

3.根据权利要求1所述的炼钢废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35～45份、氢氧化钠10～15份、碳酸钠2～3份、氧化镁粉10～15份、聚硅硫酸铁15～20份、季铵盐木质素絮凝剂10～15份、钠基膨润土25～30份、氨基三甲叉膦酸1～2份、二乙烯三胺五乙酸五钠10～15份、聚天冬氨酸15～20份、聚合氯化铝12～20份。

4.根据权利要求1所述的炼钢废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺30～40份、氢氧化钠8～10份、碳酸钠3～4份、氧化镁粉8～12份、聚硅硫酸铁13～18份、季铵盐木质素絮凝剂13～18份、钠基膨润土23～27份、氨基三甲叉膦酸1～1.5份、二乙烯三胺五乙酸五钠8～12份、聚天冬氨酸13～18份、聚合氯化铝16～22份。

5.根据权利要求1所述的炼钢废水处理剂，其特征在于，它包括以下重量份的原料：聚丙烯酰胺35份、氢氧化钠7份、碳酸钠3.5份、氧化镁粉10份、聚硅硫酸铁15份、季铵盐木质素絮凝剂15份、钠基膨润土25份、氨基三甲叉膦酸1.5份、二乙烯三胺五乙酸五钠10份、聚天冬氨酸15份、聚合氯化铝20份。

6.根据权利要求1所述的炼钢废水处理剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为分子量1400万以上的非离子型聚丙烯酰胺。

7.根据权利要求1所述的炼钢废水处理剂，其特征在于，所述炼钢废水处理剂还包括三巯基三嗪三钠盐3～5重量份。