CN105366781A - 一种水体净化复合絮凝剂及其制备与应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水体净化复合絮凝剂及其制备与应用方法。本发明水体净化复合絮凝剂以特定用量的硅藻土、聚合氯化铝和麦饭石综合复配，采用混合烘干的方式制备得到，制备工艺简单、原料易得、成本低、所得水体净化复合絮凝剂无毒无害，适于大规模生产。本发明水体净化复合絮凝剂的应用方法简单易行，成本低，水体净化复合絮凝剂投加量小，见效快，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。此外，水体净化复合絮凝剂投入水体后所得絮体沉降速度快，浓缩压滤后可做肥料，不产生二次污染。

Description

一种水体净化复合絮凝剂及其制备与应用方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体而言，涉及一种水体净化复合絮凝剂及其制备与应用方法。

背景技术

近年来人们一直在研究微污染水的处理方法，应用最多的是在常规工艺前加预处理或在其后增加深度处理，生物强化工艺也是研究的重点，同时还有其他的一些物理化学方法。

主要方法可分为两大类：一是物化法，即混凝、沉淀法，也是常规净水工艺的处理方法，至今被世界大多数国家所采用。该法对水中难溶物和胶态有机物等去除率较高，但对溶解性有机物去除率却很低，难以有效地降低水中有机物污染；对水体色度、重金属、总磷去除效果好，但对总氮、氨氮去除效果不理想。

二是生化法，即生物接触氧化法、生物滤池法、活性炭法、臭氧、膜法、高锰酸钾法、人工湿地法、组合及其他工艺法等。生物接触氧化法可有效地去除微污染水体水中的污染物质，能较为显著地提高后续混凝沉淀池和滤池的处理效果，但该法主要去除溶解性可生物降解有机物，如有大量的不溶解性有机物，有机物的去除率明显下降。另外，原水中的有机物浓度过高时，生长较快的异养菌迅速繁殖，抑制了硝化菌的生长，使硝化速率降低，因此氨氮的去除率明显下降。

生物砂滤池系统处理受污染地表水目前受到人们的普遍重视。生物砂滤池是对普通砂滤池进行生物强化，在普通滤池滤料表面培养附着生物膜，水流经载体表面时，通过有机营养物质的吸附以及生物膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物质进行氧化分解，从而使水质净化的一种工艺。活性炭具有较大的孔隙率，且吸附能力强，对水中有机污染物的去除效果较强，在处理高有机污染的水体中具有明显的优势。臭氧具有很强的灭菌消毒作用，可去除臭味、脱色等，能有效地氧化分解有机物，且不受其他条件(温度、pH等)影响。但臭氧会使水中氨氮略有上升。将膜技术引入微污染水处理，效果良好，TOC和AOC的去除率高，但关于膜污染等问题，目前还没有很好的解决办法。人工湿地是一种无基质型人工湿地系统，利用植物根系吸收、过滤及其生物的降解作用对水质进行净化。但因受使用范围限制，目前尚未被大规模推广应用。

一般生化法要求受污染水体的可生化性好，各种营养物比例、浓度适宜协调，适合微生物生长所需，但一般补充城市景观河道或水体所需水量较大，要求处理开放性微污染河湖水量也较大，且水力停留时间不宜太长等影响因素，生物处理方法则不适合该工况。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种水体净化复合絮凝剂，所述的水体净化复合絮凝剂具有吸附力强，絮凝效果好，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果等优点。

本发明的第二目的在于提供一种所述的水体净化复合絮凝剂的制备方法，该方法具有工艺简单、原料易得、成本低、适于大规模生产等优点。

本发明的第三目的在于提供一种所述的水体净化复合絮凝剂的应用方法，该方法具有简单易行，成本低，见效快，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种水体净化复合絮凝剂，主要由如下质量份数的成分制成：

硅藻土0.1-5份、聚合氯化铝0.1-4份和麦饭石0.1-5份。

本发明水体净化复合絮凝剂以特定用量的硅藻土、聚合氯化铝和麦饭石综合复配，三者综合作用，本发明水体净化复合絮凝剂中硅藻土和麦饭石吸附性较强，聚合氯化铝絮凝效果好，在水力搅拌下，硅藻土和麦饭石颗粒充分发挥吸附作用，同时，聚合氯化铝形成絮体后，三者形成吸附絮凝团，随着水流的流动，逐渐形成较大的吸附絮凝团，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。

硅藻土是一种硅质岩石，主要分布在中国、美国、丹麦、法国、罗马尼亚等国。是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO₂为主，可用SiO₂·nH₂O表示，矿物成分为蛋白石及其变种。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强的性质。硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘状、针状、筒状、羽状等。松散密度为0.3-0.5g/cm³，莫氏硬度为1～1.5(硅藻骨骼微粒为4.5-5mm)，孔隙率达80-90％，能吸收其本身重量1.5-4倍的水，是热、电、声的不良导体，熔点1650-1750℃，化学稳定性高。

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混凝剂。聚合氯化铝优选采用喷雾干燥得到，稳定性好，适应水域宽，水解速度快，吸附能力强，形成絮凝团大，质密沉淀快，出水浊度低，脱水性能好等优点，在同样水质的情况下，喷雾干燥聚合氯化铝投加量减少，尤其在水质不好的情况下，喷雾干燥产品投量与滚筒干燥聚氯化铝相比，可减少一半，不仅减轻了工人的劳动强度，而更重要的是减少用户的制水成本。除此之外，用喷雾干燥产品可保证安全性，减少水事故，对居民饮用水非常安全可靠。

麦饭石是一种天然的硅酸盐矿物，学名：石英二长岩。麦饭石对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。麦饭石的主要化学成分是无机的硅铝酸盐。其中包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、CaO、K₂O、Na₂O、TiO₂、P₂O₅、MnO等，还含有动物所需的全部常量元素，如：K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素和稀土元素，约58种之多。麦饭石具有双重的吸附性：一方面是因为它以硅酸盐为主，具有很好的吸附性；另一方面由于麦饭石多含高岭石等黏土矿物，是多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力，在水中对重金属离子和致害毒素有很强的吸附力，可清除水中的汞、铅、镉、砷、氟等重金属及氯化物、氰化物、残余农药、三甲烷等有害物质。吸附率是同等表面积活性炭的20000倍。对重金属、大肠杆菌的吸附率达96％以上。

所述的水体净化复合絮凝剂，优选主要由如下质量份数的成分制成：

硅藻土1-4份、聚合氯化铝0.5-3份和麦饭石0.5-4份。

进一步地，所述的水体净化复合絮凝剂，优选主要由如下质量份数的成分制成：

硅藻土2-3份、聚合氯化铝1-2份和麦饭石1-3份。

所述硅藻土的粒径为50-300目，优选为80-250目，进一步优选为120-200目。采用特定粒径的硅藻土，能够提高硅藻土的吸附能力，同时能够提高硅藻土与聚合氯化铝和麦饭石复配后的综合净化效果。

所述麦饭石的粒径为100-300目，优选为150-250目，进一步优选为180-200目。采用特定粒径的麦饭石，能够提高麦饭石的吸附能力，同时能够提高麦饭石与聚合氯化铝和硅藻土复配后的综合净化效果。

上述的一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

按比例将硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝混合均匀，将所得混合物在50-200℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂。

本发明水体净化复合絮凝剂采用混合烘干的方式制备得到，制备工艺简单、原料易得、成本低、所得水体净化复合絮凝剂无毒无害，适于大规模生产。充分烘干能够保证硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝的综合吸附及絮凝效果，有助于提高硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝复配后的综合净化效果。

所述硅藻土优选时间经自然烘干粉碎至所需粒径，所述麦饭石优选事先粉碎至所需粒径。

将所得混合物在80-150℃的温度下烘干，优选为100-130℃。采用特定烘干温度，能够保证硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝的效果，进而保证硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝的综合吸附及絮凝效果，有助于提高硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝复配后的综合净化效果。

上述的一种水体净化复合絮凝剂的应用方法，包括如下步骤：

将水体净化复合絮凝剂以干粉形式投入水体中进行水体除磷脱氮；水体净化复合絮凝剂的投加量为每立方米水体中加入20-150g；水体净化过程中的水力停留时间为10-120分钟。

本发明水体净化复合絮凝剂的应用方法简单易行，成本低，水体净化复合絮凝剂投加量小，见效快，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。此外，水体净化复合絮凝剂投入水体后所得絮体沉降速度快，浓缩压滤后可做肥料，不产生二次污染。

所述水体优选为江、河、湖等自然水体。

所述水体净化复合絮凝剂的投加量为每立方米水体中加入40-120g，优选为50-100g。采用特定的投加量，能够保证本发明水体净化复合絮凝剂的作用效果，有助于提高本发明水体净化复合絮凝剂的综合吸附除磷脱氮能力。

所述水体净化过程中的水力停留时间为30-90分钟，优选为50-60分钟。采用特定的水力停留时间，能够保证本发明水体净化复合絮凝剂的作用效果，有助于提高本发明水体净化复合絮凝剂的综合吸附除磷脱氮能力。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明水体净化复合絮凝剂以特定用量的硅藻土、聚合氯化铝和麦饭石综合复配，三者综合作用，本发明水体净化复合絮凝剂中硅藻土和麦饭石吸附性较强，聚合氯化铝絮凝效果好，在水力搅拌下，硅藻土和麦饭石颗粒充分发挥吸附作用，同时，聚合氯化铝形成絮体后，三者形成吸附絮凝团，随着水流的流动，逐渐形成较大的吸附絮凝团，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。本发明水体净化复合絮凝剂采用混合烘干的方式制备得到，制备工艺简单、原料易得、成本低、所得水体净化复合絮凝剂无毒无害，适于大规模生产。充分烘干能够保证硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝的综合吸附及絮凝效果，有助于提高硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝复配后的综合净化效果。本发明水体净化复合絮凝剂的应用方法简单易行，成本低，水体净化复合絮凝剂投加量小，见效快，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。此外，水体净化复合絮凝剂投入水体后所得絮体沉降速度快，浓缩压滤后可做肥料，不产生二次污染。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅藻土自然烘干并粉碎至50目；

(2)将麦饭石粉碎至100目；

(3)按质量份数计，将0.1份硅藻土、0.1份聚合氯化铝和0.1份麦饭石混合均匀；

(4)将步骤(3)所得混合物在50℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂的制备方法。

实施例2

一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅藻土自然烘干并粉碎至300目；

(2)将麦饭石粉碎至300目；

(3)按质量份数计，将5份硅藻土、4份聚合氯化铝和5份麦饭石混合均匀；

(4)将步骤(3)所得混合物在200℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂的制备方法。

实施例3

一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅藻土自然烘干并粉碎至80目；

(2)将麦饭石粉碎至150目；

(3)按质量份数计，将1份硅藻土、0.5份聚合氯化铝和0.5份麦饭石混合均匀；

(4)将步骤(3)所得混合物在80℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂的制备方法。

实施例4

一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅藻土自然烘干并粉碎至250目；

(2)将麦饭石粉碎至250目；

(3)按质量份数计，将4份硅藻土、3份聚合氯化铝和4份麦饭石混合均匀；

(4)将步骤(3)所得混合物在150℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂的制备方法。

实施例5

一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅藻土自然烘干并粉碎至120目；

(2)将麦饭石粉碎至180目；

(3)按质量份数计，将2份硅藻土、1份聚合氯化铝和1份麦饭石混合均匀；

(4)将步骤(3)所得混合物在100℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂的制备方法。

实施例6

一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硅藻土自然烘干并粉碎至200目；

(2)将麦饭石粉碎至200目；

(3)按质量份数计，将3份硅藻土、2份聚合氯化铝和3份麦饭石混合均匀；

(4)将步骤(3)所得混合物在130℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂的制备方法。

将本发明水体净化复合絮凝剂对巢湖水体样品进行水体除磷脱氮，取适量本发明水体净化复合絮凝剂干粉加入10L巢湖水体样品中，快速搅拌(600r/min)1min后，慢速搅拌(80r/min)，控制搅拌时间，保持适当水力停留时间，沉淀完全后取上清液检测，所得结果如下：

表1本发明水体净化复合絮凝剂对巢湖水体样品除磷脱氮结果

通过表1可以看出，本发明水体净化复合絮凝剂吸附力强，絮凝效果好，对水体中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对CODMn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。

采用本发明实施例6所得水体净化复合絮凝剂进行实地湖水净化处理，在处理量为5万m³/d的湖水净化处理设施中，使用干粉投料机对复合絮凝剂实施干式投加，投加量为75g/m³，整个反应过程水力停留时间为50-60分钟。取系统出水检测，经反复测定，计算得出各污染物平均去除率为：总磷去除率为90％左右，藻类去除率为90％左右，浊度去除率为80％左右，COD_Mn去除率为60％左右，总氮去除率为45％左右，氨氮去除率为20％左右。

本发明水体净化复合絮凝剂以特定用量的硅藻土、聚合氯化铝和麦饭石综合复配，三者综合作用，本发明水体净化复合絮凝剂中硅藻土和麦饭石吸附性较强，聚合氯化铝絮凝效果好，在水力搅拌下，硅藻土和麦饭石颗粒充分发挥吸附作用，同时，聚合氯化铝形成絮体后，三者形成吸附絮凝团，随着水流的流动，逐渐形成较大的吸附絮凝团，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。本发明水体净化复合絮凝剂采用混合烘干的方式制备得到，制备工艺简单、原料易得、成本低、所得水体净化复合絮凝剂无毒无害，适于大规模生产。充分烘干能够保证硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝的综合吸附及絮凝效果，有助于提高硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝复配后的综合净化效果。本发明水体净化复合絮凝剂的应用方法简单易行，成本低，水体净化复合絮凝剂投加量小，见效快，对水中的总磷、藻类、浊度等具有很好的去除效果，对COD_Mn、总氮、氨氮也有很好的去除效果。此外，水体净化复合絮凝剂投入水体后所得絮体沉降速度快，浓缩压滤后可做肥料，不产生二次污染。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种水体净化复合絮凝剂，其特征在于，主要由如下质量份数的成分制成：

硅藻土0.1-5份、聚合氯化铝0.1-4份和麦饭石0.1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种水体净化复合絮凝剂，其特征在于，主要由如下质量份数的成分制成：

硅藻土1-4份、聚合氯化铝0.5-3份和麦饭石0.5-4份。

3.根据权利要求2所述的一种水体净化复合絮凝剂，其特征在于，主要由如下质量份数的成分制成：

硅藻土2-3份、聚合氯化铝1-2份和麦饭石1-3份。

4.根据权利要求1所述的一种水体净化复合絮凝剂，其特征在于，所述硅藻土的粒径为50-300目，优选为为80-250目，进一步优选为120-200目。

5.根据权利要求1所述的一种水体净化复合絮凝剂，其特征在于，所述麦饭石的粒径为100-300目，优选为150-250目，进一步优选为180-200目。

6.如权利要求1-5任一所述的一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按比例将硅藻土、麦饭石和聚合氯化铝混合均匀，将所得混合物在50-200℃的温度下充分烘干，得到一种水体净化复合絮凝剂。

7.根据权利要求6所述的一种水体净化复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，将所得混合物在80-150℃的温度下烘干，优选为100-130℃。

8.如权利要求1-5所述的一种水体净化复合絮凝剂的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

将水体净化复合絮凝剂以干粉形式投入水体中进行水体除磷脱氮；水体净化复合絮凝剂的投加量为每立方米水体中加入20-150g；水体净化过程中的水力停留时间为10-120分钟。

9.根据权利要求8所述的一种水体净化复合絮凝剂的应用方法，其特征在于，所述水体净化复合絮凝剂的投加量为每立方米水体中加入40-120g，优选为50-100g。

10.根据权利要求8所述的一种水体净化复合絮凝剂的应用方法，其特征在于，所述水体净化过程中的水力停留时间为30-90分钟，优选为50-60分钟。