CN103991941B

CN103991941B - 一种复合污水化学除磷药剂及其制备方法

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Publication number: CN103991941B
Application number: CN201410216189.8A
Authority: CN
Inventors: 苏林东; 赵胜美; 邸诗雨
Original assignee: XI'AN YIWEI PUTAI INDUSTRY TRADE Co Ltd
Current assignee: Xi'an Yiwei Putai Environmental Protection Co ltd
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2034-05-22
Also published as: CN103991941A

Abstract

本发明涉及一种复合污水化学除磷药剂及其制备方法。目前化学除磷剂与污水中含磷化合物作用不充分，投加量大，除磷效果差，除磷成本高。一种复合污水化学除磷药剂，所述药剂为硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液；其制备方法为：将质量比FeSO4·7H2O和AlCl3·6H2O固体置于反应器内，反应得到硫酸亚铁-氯化铝液体；往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入工业甲醇；再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体加入聚二甲基二烯丙基氯化铵；混合搅拌制得产品。本发明除磷效果好、兼顾脱氮等特点，可广泛适用于工业废水处理、生活污水处理等领域，并有良好的水处理效果。

Description

一种复合污水化学除磷药剂及其制备方法

技术领域

本发明属于化学除磷技术领域，具体涉及一种复合污水化学除磷药剂的制备方法。

背景技术

我国农业生产广泛施用磷肥、氮肥，城市居民大量使用含磷洗衣粉洗涤衣物，导致生活、生产污水中总磷含量高达5~20mg/L，氮、磷属生物营养类物质，如不加以控制，可引起水体富营养化，导致藻类爆发，使水体产生恶臭和不良观感，严重影响水环境质量。

为了有效降低废水中氮、磷的含量，污水处理厂通常采用生物技术。生物法除氮、除磷具有不添加助剂、处理成本低廉的特点，在我国污水处理厂大量应用。当进厂原水碳源充足、总磷含量低于6-8mg/L以下时，生物法处理后的污水总磷含量可降至0.5mg/L以下，即达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标要求。但当进厂原水碳源不足、总磷含量高于6-8mg/L时，处理后的污水总磷含量很难达到污水排放一级A标要求。

国家要求2006年后建设的污水处理企业所排放污水必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标要求，这就使得许多污水处理厂不得不进行技术改造，在生物除磷的基础上，开展化学除磷工作。

目前市面上商品化学除磷剂主要有聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁等产品，由于其所含铝铁主要以聚合态而非离子态存在，与污水中含磷化合物作用不充分，投加量大，除磷效果差，除磷成本高。当前置投加时，无协同脱氮效果，严重制约了化学除磷技术的推广和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的复合化学除磷专用药剂的制备方法，克服现有化学除磷技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种复合污水化学除磷药剂，其特别之处在于：所述药剂为硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液，其质量百分比依次为：硫酸亚铁17.0%~8.5%，三氯化铝7.2%~15.5%，甲醇0.01%~5.0%，聚二甲基二烯丙基氯化铵0.01%~1.5%，其余是水。

上述一种复合污水化学除磷药剂的制备方法，其特别之处在于：由以下步骤实现：

步骤一：将质量比为2.41～1.31：1.00～2.40的FeSO4·7H2O和AlCl3·6H2O固体置于反应器内，然后往反应器中加蒸馏水，蒸馏水与反应器内混合料的质量比为1:1，搅拌，使其溶解，得到硫酸亚铁-氯化铝液体；

步骤二：按照甲醇与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体质量比为1~6%的比例，往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入工业甲醇；再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体0.01%~1.0%的比例加入固含量为40~42%、分子量在30~100万的聚二甲基二烯丙基氯化铵；

步骤三：混合搅拌2-3h，制得产品，即为除磷剂硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液。

当在污水处理厂前置投加时，所述硫酸亚铁、三氯化铝、甲醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵质量百分比分别为17.0%~8.5%、7.2%~15.5%、1.0%~5.0%、0.5%~0.01%，其余是水；当在污水处理厂后置投加时，氧化亚铁、三氧化二铝、甲醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵质量百分比分别17.0%~8.5%、7.2%~15.5%、0.01%~1.0%、0.5%~1.5%，其余是水。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

1.产品主要含硫酸亚铁和氯化铝正盐，克服了常用除磷剂聚合氯化铝铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁非离子态铝、铁与污水中磷酸根离子难于形成沉淀的问题，除磷效率更高；

2.当产品前置投加时，由于产品中含有甲醇，可有效补充碳源，强化污水厌氧处理，在不影响除磷效果的前提下，进一步提高了厌氧脱氮效果。

3.当产品后置投加时，由于产品中含有聚二甲基二烯丙基氯化铵，可通过有机高分子化合物的架桥吸附作用提高除磷效果，保证除磷效率。

4.本发明以FeSO4·7H2O、AlCl3·6H2O、CH₃OH、PDMDAAC为主要生产原料，制备得到的无机有机复合高效污水专用化学除磷剂产品具有生产工艺简单，除磷效果好、兼顾脱氮等特点，可广泛适用于工业废水处理、生活污水处理等领域，并有良好的水处理效果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

一种复合污水化学除磷药剂，该药剂为硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液，其质量百分比依次为：硫酸亚铁17.0%~8.5%，三氯化铝7.2%~15.5%，甲醇0.01%~5.0%，聚二甲基二烯丙基氯化铵0.01%~1.5%，其余是水。

一种复合污水化学除磷药剂的制备方法，由以下步骤实现：

步骤二：按照甲醇与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体质量比为1~6：100的比例往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入的工业甲醇；再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体0.01%~1.0：100的比例加入固含量为40~42%、分子量在30~100万的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物；

步骤三：混合搅拌2-3h，制得产品，即为本发明除磷剂硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液。

当在污水处理厂前置投加时，所述硫酸亚铁、三氯化铝、甲醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵质量百分比分别17.0%~8.5%、7.2%~15.5%、1.0%~5.0%、0.5%~0.01%；当在污水处理厂后置投加时，氧化亚铁、三氧化二铝、甲醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵质量百分比分别17.0%~8.5%、7.2%~15.5%、0.01%~1.0%、0.5%~1.5%，其余是水。

前置投加型产品实施例1：

步骤一：将质量比为1.31:1.00的FeSO4·7H2O和AlCl3·6H2O固体置于反应器中混合，然后往反应器中加蒸馏水，蒸馏水与反应器内混合料的质量比为1:1，搅拌，使其溶解，得到硫酸亚铁-氯化铝液体；

步骤二：按照甲醇与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体质量比为6：100的比例往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入的工业甲醇；再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体0.01：100的比例加入固含量为40~42%、分子量在30~100万的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物；

其所得产品外观深绿色，硫酸亚铁、氯化铝、甲醇、PDMDAAC质量百分比分别为14.8%、10.2%、5.0%、0.01%，水的质量百分比为69.99%。

前置投加型产品实施例2：

步骤一：将质量比为2.41:1.00的FeSO4·7H2O和AlCl3·6H2O固体置于反应器中混合，然后往反应器中加蒸馏水，蒸馏水与反应器内混合料的质量比为1:1，搅拌，使其溶解，得到硫酸亚铁-氯化铝液体；

步骤二：按照甲醇与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体质量比为4：100的比例往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入的工业甲醇；再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体0.1：100的比例加入固含量为40~42%、分子量在30~100万的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物；

步骤三：混合搅拌3h，制得产品，即为本发明除磷剂硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液。

其所得产品外观深绿色，硫酸亚铁、氯化铝、甲醇、PDMDAAC质量百分比分别为17.0%、7.12%、3.8%、0.09%，水的质量百分比为71.99%。

将制备的无机有机复合高效除磷剂硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液于西安某污水处理厂原水进口处进行前置投加处理试验，同时与目前常用的聚合氯化铝铁产品进行对比。原水水质总磷（TP）12.5mg/L，总氮（TN）52.85mg/L。处理结果见表1

从以上处理结果可见本发明制备的无机有机复合高效除磷剂除磷效果明显优于聚合氯化铝铁，由于含有甲醇，有效补充了碳源，同时具有辅助脱氮作用，脱氮效果提高明显。

后置型投加实施例1：

步骤一：将质量比为1.50:1.20的FeSO4·7H2O和AlCl3·6H2O固体置于反应器中混合，然后往反应器中加蒸馏水，蒸馏水与反应器内混合料的质量比为1:1，搅拌，使其溶解，得到硫酸亚铁-氯化铝液体；

步骤二：按照甲醇与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体质量比为2：100的比例往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入的工业甲醇；再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体0.05%的比例加入固含量为40~42%、分子量在30~100万的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物；

其所得产品外观深绿色，硫酸亚铁、氯化铝、甲醇、PDMDAAC质量百分比分别为14.5%、10.81%、0.48%、0.96%，水的质量百分比为73.25%。

后置型投加实施例2：

步骤一：将质量比为2.0:1.5的FeSO4·7H2O和AlCl3·6H2O固体置于反应器中混合，然后往反应器中加蒸馏水，蒸馏水与反应器内混合料的质量比为1:1，搅拌，使其溶解，得到硫酸亚铁-氯化铝液体；

步骤二：按照甲醇与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体质量比为1：100的比例往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入的工业甲醇；再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体0.8：100的比例加入固含量为40~42%、分子量在30~100万的二甲基二烯丙基氯化铵均聚物；

其所得产品外观深绿色，硫酸亚铁、氯化铝、甲醇、PDMDAAC质量百分比分别为14.8%、10.5%、0.95%、0.76%，水的质量百分比为72.99%。

将制备的无机有机复合高效除磷剂用于西安某污水处理厂原水进行实验室后置投加处理试验，同时与目前常用的聚合氯化铝铁产品进行对比。原水取自生物池出水，总磷（TP）含量1.71mg/L，处理结果见表2。

从以上处理结果可以看出，无机有机复合高效除磷剂后置投加除磷效果明显优于聚合氯化铝铁。

将后置投加实施例1制备的无机有机复合高效除磷剂，用于西安某污水处理厂进行后置投加（在生物池出水口投加）处理生产试验，投加点选择在生物池出水处，投加量为60mg/L，沉淀池进水总磷（TP）为2.25mg/L，经混合沉淀后，沉淀池出水处理总磷去除率结果见表3

从以上生产试验结果可以看出，在生物池出水处连续投加60mg/l本发明的专用除磷剂，出水总磷可稳定降至0.5mg/l以下，完全满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准要求，最佳总磷去除率达87.56%。

以上实施例中的硫酸亚铁、氯化铝、甲醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵均为市售产品，其中聚二甲基二烯丙基氯化铵固含量≧40wt%。

Claims

1.一种复合污水化学除磷药剂的制备方法，其特征在于：

所述药剂为硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液，其质量百分比依次为：硫酸亚铁17.0%~8.5%，三氯化铝7.2%~15.5%，甲醇0.01%~5.0%，聚二甲基二烯丙基氯化铵0.01%~1.5%，其余是水；

由以下步骤实现：

步骤一：将质量比为2.41～1.31：1.00～2.40的FeSO₄·7H₂O和AlCl₃·6H₂O固体置于反应器内，然后往反应器中加蒸馏水，蒸馏水与反应器内混合料的质量比为1:1，搅拌，使其溶解，得到硫酸亚铁-氯化铝液体；

步骤二：按照甲醇与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体质量比为1~6%的比例，往硫酸亚铁-氯化铝液体中加入工业甲醇；

再按照聚二甲基二烯丙基氯化铵与步骤一制得的硫酸亚铁-氯化铝液体0.01%~1.0%的比例加入固含量为40~42%、分子量在30~100万的聚二甲基二烯丙基氯化铵；

步骤三：混合搅拌2-3h，制得产品，即为除磷剂硫酸亚铁-三氯化铝-甲醇-聚二甲基二烯丙基氯化铵混合液；

所述复合污水化学除磷药剂在污水处理厂原水进口处前置投加或在生物池出水口后置投加。

2.根据权利要求1所述的一种复合污水化学除磷药剂的制备方法，其特征在于：

当在污水处理厂前置投加时，所述硫酸亚铁、三氯化铝、甲醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵质量百分比分别为17.0%~8.5%、7.2%~15.5%、1.0%~5.0%、0.5%~0.01%，其余是水；

当在污水处理厂后置投加时，硫酸亚铁、三氯化铝、甲醇、聚二甲基二烯丙基氯化铵质量百分比分别为17.0%~8.5%、7.2%~15.5%、0.01%~1.0%、0.5%~1.5%，其余是水。