CN107892368A - 一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法，具体包括以下步骤：1）将单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂按照体积质量比为1：(1~15)的比例混合，形成混合药剂；2）将步骤1）中的混合药剂加入待处理的含藻水体中，混合药剂投加在含藻水体中后的总浓度为50～200mg/L；3）投加完成后，对水体依次进行快速、中速、慢速搅拌，然后静沉，即完成除藻过程；本发明方法在常温常压下就能进行，工艺简单、操作方便，制备成本低，无需外加能源，原材料来源方便，易于产业化，在环境污染治理领域极具应用前景。

Description

一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法
技术领域
本发明涉及水体净化技术领域，具体涉及一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法。
背景技术
近年来，由于江河湖海水体富营养化导致的藻类泛滥已成为严重的水污染问题之一，目前已经确定水中藻类产生的藻毒素具有不同程度的人体毒性机制，严重威胁着饮用水安全，引起了社会各界的广泛关注和担忧。
目前，水厂中常用的除藻方法主要有气浮法、微滤法、生物膜吸附法、化学预氧化法和混凝沉淀法等。其中应用最多的是预氧化法和混凝沉淀法。氯或高锰酸钾预氧化被证明有较好的除藻效果，但是其会产生氯化消毒副产物或水体色度超标的问题；混凝沉淀方法作为一种物理除藻方式，不破坏藻细胞，不产生消毒副产物，而且操作管理方便，因此具有更高的安全性和实用价值，但是由于水体中的藻细胞属于胶体类物质，尺寸较小，带有较高的负电性，并且藻类形成的浑浊度往往具有较高的稳定性，一般常规的混凝沉淀对于藻类的去处效果不佳。由此可见，结合现有常规混凝工艺，强化混凝除藻效果，是当前饮用水处理需要解决的问题。
单过硫酸氢钾复合盐是一种新型的氧化型消毒剂，其氧化还原电位为1.44V，具有一定的氧化能力。目前单过硫酸氢钾复合盐主要应用于水处理过程中的消毒环节，能够有效的灭活水中的病原微生物，而且消毒后生成的有机副产物的含量和种类都较氯消毒方法少，因为单过硫酸氢钾复合盐反应后的产物为自然界存在的SO4 2-、K+、Na+等无机盐离子，对水质影响较微弱。目前针对单过硫酸氢钾复合盐在水体消毒的应用研究较多，但是利用其强化混凝除藻的作用目前还没有被报道和研究。
综上，现有的常用于除藻的技术仍然存在二次污染、混凝剂对藻类的沉淀效果差、除藻效率低等问题，因此，亟需一种能够解决现有技术中存在的上述问题的除藻方法，进一步提高除藻的处理效果。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法，本发明的方法能够取得良好的除藻效果，且该方法在常温常压下就能进行，工艺简单、操作方便，制备成本低，无需外加能源，原材料来源方便，易于产业化，在环境污染治理领域极具应用前景。
本发明的目的之一是提供一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法。
本发明的目的之二是提供上述方法在水处理中的应用。
为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开了一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法，具体包括以下步骤：
1)将单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂按照体积质量比为1：(1～15)的比例混合，形成混合药剂；
2)将步骤1)中的混合药剂加入待处理的含藻水体中，混合药剂投加在含藻水体中后的总浓度为50～200mg/L；
3)投加完成后，对水体依次进行快速、中速、慢速搅拌，然后静沉，即完成除藻过程。
步骤1)中，所述单过硫酸氢钾复合盐是以两个分子的过硫酸氢钾、一个分子的硫酸氢钾和一个分子的硫酸钾结晶形成的三倍体盐。
步骤1)中，所述混凝剂为硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝钾、铝酸钠和硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁的一种或两种按任意比混合的混合物。
优选的，所述混凝剂为聚合氯化铝。
优选的，所述步骤2)中，混合药剂投加在含藻水中后的浓度分别为：PAC 40mg/L，单过硫酸氢钾复合盐10mg/L。
步骤3)中，所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：80～200r/min、60～150r/min、30～50r/min。
优选的，所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：100r/min、80r/min、30r/min。
步骤3)中，所述静沉的时间为20～40min。
优选的，所述静沉的时间为20min。
其次，本发明还公开了一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法的应用，所述应用包括：用于藻类处理、自来水厂、污水处理厂以及环境污染治理中。
本发明利用单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的原理为：首先单过硫酸氢钾复合盐溶于水后生成单线态氧，经过链式反应生成羟基自由基、硫酸根自由基等高活性物质，然后通过对藻类胞外分泌物的多糖、蛋白质、腐殖酸和核酸等进行氧化，改变藻类的表面电荷和结构，打破藻细胞空间结构的稳定性，从而促进藻细胞的沉降性能，利用混凝剂的电性中和、吸附架桥、网捕或者卷扫作用，使微小胶体形成大絮团在水中沉淀，达到除藻的目的。
需要说明的是，本发明中的除藻的方法不需要杀死藻细胞，而是改变藻类的表面结构和电荷，打破藻细胞空间结构的稳定性，从而促进藻细胞的沉降性能，最后再将沉降下来的藻细胞从水体中过滤掉，这样做的好处是虽然藻细胞沉降下来了，但仍然具有生命活性，其细胞壁不会在短时间内破裂，因此，其细胞内部的有毒代谢物不会流出，有效防止了对水体造成二次污染，因为本发明虽然也利用单过硫酸氢钾复合盐产生的高活性单线态氧除藻，但本发明并不是直接让高活性单线态氧直接作用于藻细胞，而是将单过硫酸氢钾复合盐作为一种助凝剂，当单过硫酸氢钾复合盐产生单线态氧后，经过一系列链式反应转换成羟基自由基、硫酸根自由基等活性物质，这些活性物质能够有效打破藻细胞空间结构的稳定性，从而促进藻细胞的沉降性能，达到除藻的目的；而传统的利用单过硫酸氢钾复合盐产生的高活性单线态氧(1O2)直接作用于藻细胞除藻的方法会杀死藻细胞，因为单线态氧具有很强的氧化能力，可以快速作用于藻细胞，杀死藻细胞，使藻类灭活，但藻细胞一旦灭活失去生物活性后，细胞很容易破裂，造成细胞内部的有毒代谢物再次进入水体中，造成了二次污染，需要对水体重新净化，无论在成本、效率还是操作上，都远不及本发明提供的方法有优势。
与现有技术相比，本发明方法提供的利用单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法取得了以下有益效果：
(1)本发明采用的单过硫酸氢钾复合盐本身是一种环境友好型的助凝剂，不仅安全可靠，无毒副作用；反应活性强，而且还能够有效强化混凝剂混凝效果，相比于单独使用混凝剂，叶绿素a的浓度降低了近8倍，去除率提高了2倍以上。可见，用单过硫酸氢钾复合盐强化混凝剂的沉效果淀后去除水中藻类，能够取得突出的效果，相比于单独使用混凝剂具有显著的优势。
(2)本发明采用单过硫酸氢钾复合盐作为助凝剂，大幅度提高了混凝剂混凝效果，在不破坏藻类细胞，防止藻细胞内部读书释放，污染水体的的情况下，大幅度提高了藻类的去除效果。
(3)本发明采用的单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂作为粉末状固体，化学性质稳定，运输储存方便，价格适中，商业易得，操作简单易行。
(4)本发明的除藻方法反应pH适用范围宽，受水体条件影响小，可以在水厂进行大规模应用，更适用于藻类大规模爆发时的应急处理。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明实施例1的藻类去除效果图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有的制备工艺存在二次污染、混凝剂对藻类的沉淀效果差、除藻效率低等问题，为了解决上述问题，本发明提供了一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法，下面结合具体的实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
1)将单过硫酸氢钾复合盐(PMPS)和聚合氯化铝(PAC)按照体积质量比为1：4的比例混合，形成混合药剂；
2)将步骤1)中的混合药剂加入含藻的水体中，混合药剂投加在含藻水体中后的浓度分别为：PAC40mg/L，单过硫酸氢钾复合盐10mg/L；
3)投加完成后，对水体依次进行以100r/min快速搅拌、以80r/min中速搅拌、以30r/min慢速搅拌，然后静沉20min，即完成除藻过程。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别在于：所述混凝剂为硫酸亚铁、硫酸铝钾的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：1；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：80r/min、60r/min、30r/min；静沉时间为35min；所述混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为60mg/L。
实施例3：
实施例3与实施例1的区别在于：所述混凝剂为铝酸钠和硫酸铁的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：3；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：
200r/min、150r/min、50r/min；静沉时间为40min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为200mg/L。
实施例4：
实施例4与实施例1的区别在于：所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：5；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：100r/min、70r/min、40r/min；静沉时间为32min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为80mg/L。
实施例5：
实施例5与实施例1的区别在于：所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合氯化铁的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：7；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：120r/min、60r/min、30r/min；静沉时间为38min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为100mg/L。
实施例6：
实施例6与实施例1的区别在于：所述混凝剂为硫酸铝、聚合氯化铁的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：10；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：150r/min、100r/min、40r/min；静沉时间为40min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为120mg/L。
实施例7：
实施例7与实施例1的区别在于：所述混凝剂为硫酸亚铁、铝酸钠的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：12；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：180r/min、120r/min、35r/min；静沉时间为36min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为150mg/L。
实施例8：
实施例8与实施例1的区别在于：所述混凝剂为三氯化铁、聚合氯化铝的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：14；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：180r/min、80r/min、45r/min；静沉时间为35min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为180mg/L。
实施例9：
实施例9与实施例1的区别在于：所述混凝剂为铝酸钠、聚合氯化铝的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：15；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：160r/min、120r/min、30r/min；静沉时间为40min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为200mg/L。
实施例10：
实施例10与实施例1的区别在于：所述混凝剂为硫酸铝钾、聚合氯化铁的混合物，单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂的体积质量比为1：8；所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：100r/min、60r/min、40r/min；静沉时间为35min；混合药剂投加在含藻水中后的总浓度为110mg/L。
对比例1：
对比例1与实施例1的区别在于：步骤1)中未加入单过硫酸氢钾复合盐(PMPS)，只加入了混凝剂聚合氯化铝(PAC)，PAC投加在含藻水中后的浓度为50mg/L。
对实施例1和对比例1的藻类去除效果进行测试(藻类以叶绿素a为例)，结果如图1所示。由图1可知：原水中的叶绿素a的浓度为14.8mg/m3，单独利用PAC进行混凝沉淀后(对比例1)，叶绿素a的浓度降低为8.0mg/m3，去处率为45.9％，利用PMPS强化混凝沉淀后(实施例1)，叶绿素a的浓度降低为1.006mg/m3，去除率为93.2％，相比于单独使用PAC，叶绿素a的浓度降低了近8倍，去除率提高了2倍以上。可见，用单过硫酸氢钾复合盐强化混凝剂的沉效果淀后去除水中藻类，能够取得突出的效果，相比于单独使用混凝剂去除水中藻类具有突出的优势。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单过硫酸氢钾复合盐强化混凝除藻的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将单过硫酸氢钾复合盐和混凝剂按照体积质量比为1：(1～15)的比例混合，形成混合药剂；
2)将步骤1)中的混合药剂加入待处理的含藻水体中，混合药剂投加在含藻水体中后的总浓度为50～200mg/L；
3)投加完成后，对水体依次进行快速、中速、慢速搅拌，然后静沉，即完成除藻过程。
2.如权利要求1所述的除藻的方法，其特征在于，步骤1)中，所述硫酸氢钾复合盐是以两个分子的过硫酸氢钾、一个分子的硫酸氢钾和一个分子的硫酸钾结晶形成的三倍体盐。
3.如权利要求1所述的除藻的方法，其特征在于，步骤1)中，所述混凝剂为硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝钾、铝酸钠和硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁的一种或两种按任意比混合的混合物。
4.如权利要求3所述的除藻的方法，其特征在于，步骤1)中，所述混凝剂为聚合氯化铝。
5.如权利要求1所述的除藻的方法，其特征在于，步骤2)中，所述混合药剂投加在含藻水中后的浓度分别为：PAC 40mg/L，单过硫酸氢钾复合盐10mg/L。
6.如权利要求1所述的除藻的方法，其特征在于，步骤3)中，所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：80～200r/min、60～150r/min、30～50r/min。
7.如权利要求6所述的除藻的方法，其特征在于，所述快速、中速、慢速搅拌的速率分别为：100r/min、80r/min、30r/min。
8.如权利要求1所述的除藻的方法，其特征在于，步骤3)中，所述静沉的时间为20～40min。
9.如权利要求7所述的除藻的方法，其特征在于，所述静沉的时间为20min。
10.权利要求1-9任一所述的除藻的方法在藻类处理、自来水厂、污水处理厂以及环境污染治理中的应用。
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