CN108191024A - 一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法及复合絮凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法及复合絮凝剂；所述絮凝沉降方法包括：1）常温下，在造纸废水中加入改性木质素，搅拌一定时间；2）在步骤1）的造纸废水中继续加入聚丙烯酰胺，搅拌一定时间；静置、絮凝沉淀即可。废水中的污染物被改性木质素和聚丙烯酰胺吸附絮凝在沉淀物中。本发明在造纸废水中加入改性木质素和聚丙烯酰胺，通过二者复配的协同交联作用，使改变空间构型，连接在一起形成大分子，增加吸附和捕捉废水中的污染物，从而提高絮凝沉淀的效果。与其他絮凝沉淀方法相比，本发明充分利用了制浆造纸废液中的改性木质素，达到了以废治废的目的；同时，本发明的方法简便，成本低，无毒，絮凝沉淀效果好。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体的，涉及一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法及复合絮凝剂。
背景技术
絮凝沉降法是目前国内外普遍使用的一种既经济又简单的废水处理方法。应用于废水絮凝沉淀处理物质包括：无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。无机絮凝剂经济便宜，用法简单，但是用量大、絮凝效果差、沉渣多、腐蚀性强，残余金属离子影响人类健康和生态环境；合成有机高分子絮凝剂用量少、沉渣少、絮凝能力强，但是药剂本身或水解、降解产物以及其单体一般具有毒性；天然高分子絮凝剂具有可生物降解性，无毒，安全可靠，对环境无二次污染，成为絮凝剂发展的重要方向之一。
改性木质素来源于亚硫酸盐法制浆废液，是一种天然高分子絮凝剂，分子结构中含有磺酸基、羧基、羟基等活性基团，具有良好的吸附性，可以“捕集”废水中的污染物。改性木质素直接用于絮凝废水，因其平均相对分子质量偏低、活性吸附点少、化学稳定性差等缺点，对污水的絮凝沉淀效果不是很理想。为提高改性木质素的絮凝性能，目前通常采用的方法是对其进一步改性，即通过接枝共聚化学反应引进官能团，进一步提高改性木质素的絮凝性能。但是，进一步改性的过程不仅繁琐，而且对反应条件的控制很严格，需要加入多种引发剂，产物需经多次洗涤及纯化，所使用的溶剂多对环境或人体有害且会提高生产成本。
综上，现有的处理造纸废水的絮凝剂及其制备方法仍然存在絮凝效果差、不环保、工艺复杂、成本高等问题，因此，有必要开发降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法及复合絮凝剂。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法及复合絮凝剂；本发明在造纸废水中加入改性木质素和聚丙烯酰胺，通过二者的协同交联作用连接在一起形成大分子，提高平均相对分子质量、改变空间构型，从而解决改性木质素在造纸废水处理过程中絮凝沉淀效果差的问题；本发明提供的絮凝沉降方法不仅处理过程简便、成本低，而且使用的负荷絮凝剂绿色无毒，絮凝沉淀效果好，具有很好的产业化应用前景。
本发明的目的之一是提供一种降低造纸废水中污染负荷的复合絮凝剂。
本发明的目的之二是提供一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法。
本发明的目的之三是提供上述降低造纸废水中污染负荷的复合絮凝剂及絮凝沉降方法的应用。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开了一种降低造纸废水中污染负荷的复合絮凝剂，所述复合絮凝剂主要包括改性木质素和聚丙烯酰胺，其中，改性木质素和聚丙烯酰胺的使用量标准分别为：200-300mg/L、2-4ppm。
优选的，所述木质素选自木质素磺酸钠、木质素磺酸镁、木质素磺酸钙中的一种或几种。
优选的，所述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺。
优选的，所述改性木质素和聚丙烯酰胺的使用量标准分别为：200-300mg/L、3-4mg。
其次，本发明公开了一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法；具体的，所述方法包括以下步骤：
1)常温下，在造纸废水中加入改性木质素，搅拌一定时间；
2)在步骤1)的造纸废水中继续加入聚丙烯酰胺，搅拌一定时间；静置、絮凝沉淀即可。
步骤1)中，所述改性木质素包括木质素磺酸钠、木质素磺酸镁、木质素磺酸钙中的一种或几种。
步骤1)中，所述改性木质素的用量为200-400mg/L。
优选的，所述改性木质素的用量为200-300mg/L。
步骤1)中，所述搅拌速度为500-900转数/分钟，搅拌时间为20-60分钟。
优选的，所述搅拌速度为800转数/分钟，搅拌时间为30分钟。
步骤2)中，所述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺。
步骤2)中，所述聚丙烯酰胺用量为3-10mg。
步骤2)中，所述搅拌速度为80-150转数/分钟，搅拌时间为30-80分钟。
优选的，所述搅拌速度为120转数/分钟，搅拌时间为60分钟。
步骤2)中，所述絮凝沉淀时间大于10分钟。
优选的，所述絮凝沉淀时间为20分钟。
步骤2)中，静置后的上层液体为经过处理的造纸废水，而污染物被改性木质素和聚丙烯酰胺吸附絮凝在沉淀物中。
最后，本发明公开了上述降低造纸废水中污染负荷的复合絮凝剂及絮凝沉降方法的应用，所述应用包括用于造纸废水、生活废水、工业废水的处理中。
需要说明的是：本发明在造纸废水中加入改性木质素和聚丙烯酰胺，通过二者复配的协同交联作用，改变分子的空间构型，连接在一起形成具有高表面面积的大分子基团，增强了吸附和捕捉废水中污染物的能力，从而大幅度提高絮凝沉淀的效果；另外，造纸废水中本身就含有木质素，这部分木质素也可以和本发明加入的聚丙烯酰胺结合，即充分利用了造纸废水中的废弃的木质素，还起到了絮凝沉淀的作用。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
(1)相对于其他絮凝沉淀方法，本发明的絮凝沉淀方法不仅充分利用了制浆造纸废液中的改性木质素，达到了以废治废的目的；而且本发明的絮凝沉淀方法简便、成本低、绿色环保。
(2)本发明可有效降低造纸废水中TCOD、SS和色度，同单一使用改性木质素相比，TCOD去除率从23％～27％提升至40％～45％，去除率提高了65％以上；SS去除率从30％～39％提升至70％～75％，去除率提高了90％以上；色度从450～410倍降低至260～245倍，去除率提高了40％以上。
附图说明
图1为本发明降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法的示意图。
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。
正如背景技术所述，现有的处理造纸废水的絮凝剂及其制备方法仍然存在絮凝效果差、不环保、工艺复杂、成本高等问题，因此，本发明提供一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法及复合絮凝剂，现结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1：
取工厂瓦楞纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为4890mg/L，SS为872mg/L，色度520倍。
一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法，包括以下步骤：
1)在上述瓦楞纸废纸再生造纸废水中加入木质素磺酸钠300mg，搅拌速度800转数/分钟，搅拌时间30分钟，得到悬浮液。
2)在步骤1)的悬浮液中加入阳离子聚丙烯酰胺用量3mg，搅拌速度120转数/分钟，搅拌时间60分钟，然后静置20分钟，得到分层的上清液和沉淀。
实施例2：
取箱板纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为4280mg/L，SS为920mg/L，色度570倍。
一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法，包括以下步骤：
1)在上述箱板纸废纸再生造纸废水中加入木质素磺酸钠400mg，搅拌速度800转数/分钟，搅拌时间30分钟，得到悬浮液。
2)在上述悬浮液中加入阳离子聚丙烯酰胺用量4mg，搅拌速度120转数/分钟，搅拌时间60分钟，然后静置20分钟，得到分层的上清液和沉淀。
实施例3：
取麦草浆亚硫酸铵法制浆废水1000ml，测定其TCOD为5990mg/L，SS为3140mg/L，色度1280倍。
一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法，包括以下步骤：
1)在上述麦草浆亚硫酸铵法制浆废水中加入木质素磺酸镁400mg，搅拌速度800转数/分钟，搅拌时间30分钟。
2)在上述悬浮液中加入阳离子聚丙烯酰胺用量4mg，搅拌速度120转数/分钟，搅拌时间60分钟，然后静置20分钟，得到分层的上清液和沉淀。
实施例4：
取工厂瓦楞纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为5130mg/L，SS为794mg/L，色度580倍。
一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法，包括以下步骤：
1)在上述瓦楞纸废纸再生造纸废水中加入木质素磺酸钙200mg，搅拌速度900转数/分钟，搅拌时间60分钟，得到悬浮液。
2)在步骤1)的悬浮液中加入阳离子聚丙烯酰胺用量10mg，搅拌速度80转数/分钟，搅拌时间80分钟，然后静置10分钟，得到分层的上清液和沉淀。
实施例5：
取箱板纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为4318mg/L，SS为932mg/L，色度610倍。
一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法，包括以下步骤：
1)在上述箱板纸废纸再生造纸废水中加入改性木质素350mg(木质素磺酸钠木质素磺酸钙的任意比的混合物)，搅拌速度500转数/分钟，搅拌时间20分钟，得到悬浮液。
2)在上述悬浮液中加入阳离子聚丙烯酰胺用量10mg，搅拌速度150转数/分钟，搅拌时间30分钟，然后静置50分钟。
实施例6：
取麦草浆亚硫酸铵法制浆废水1000ml，测定其TCOD为6117mg/L，SS为2984mg/L，色度1120倍。
一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法，包括以下步骤：
1)在上述麦草浆亚硫酸铵法制浆废水中加入280mg(木质素磺酸钠、木质素磺酸镁和木质素磺酸钙的任意比的混合物)，搅拌速度600转数/分钟，搅拌时间50分钟。
2)在上述悬浮液中加入阳离子聚丙烯酰胺用量8mg，搅拌速度100转数/分钟，搅拌时间40分钟，然后静置60分钟，得到分层的上清液和沉淀。
将实施例1-6中步骤2)得到的上清液和沉淀分离，取上清液测定，测定TCOD、SS和色度，结果如表1所示。
表1实施例1-6的TCOD、SS、色度测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| TCOD(mg/L) | 2770 | 2360 | 3180 | 2916 | 2147 | 3047 |
| SS(mg/L) | 175 | 165 | 938 | 184 | 181 | 846 |
| 色度(倍) | 200 | 180 | 430 | 195 | 173 | 310 |
对比例1：
取工厂瓦楞纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为4890mg/L，SS为872mg/L，色度520倍。
在上述瓦楞纸废纸再生造纸废水中加入木质素磺酸钠300mg，搅拌速度800转数/分钟，搅拌时间30分钟，得到悬浮液，然后静置20分钟，得到分层的上清液和沉淀。
对比例2：
取箱板纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为4280mg/L，SS为920mg/L，色度570倍。
1)在上述箱板纸废纸再生造纸废水中加入木质素磺酸钠400mg，搅拌速度800转数/分钟，搅拌时间30分钟，然后静置20分钟，得到分层的上清液和沉淀。
对比例3：
取麦草浆亚硫酸铵法制浆废水1000ml，测定其TCOD为5990mg/L，SS为3140mg/L，色度1280倍。
1)在上述麦草浆亚硫酸铵法制浆废水中加入木质素磺酸镁400mg，搅拌速度800转数/分钟，搅拌时间30分钟，得到悬浮液，然后静置20分钟，得到分层的上清液和沉淀。
对比例4：
取工厂瓦楞纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为5130mg/L，SS为794mg/L，色度580倍。
1)在上述瓦楞纸废纸再生造纸废水中加入木质素磺酸钙200mg，搅拌速度900转数/分钟，搅拌时间60分钟，得到悬浮液，然后静置10分钟，得到分层的上清液和沉淀。
对比例5：
取箱板纸废纸再生造纸废水1000ml，测定其TCOD为4318mg/L，SS为932mg/L，色度610倍。
1)在上述箱板纸废纸再生造纸废水中加入改性木质素350mg(木质素磺酸钠木质素磺酸钙的任意比的混合物)，搅拌速度500转数/分钟，搅拌时间20分钟，得到悬浮液，然后静置50分钟，得到分层的上清液和沉淀。
对比例6：
取麦草浆亚硫酸铵法制浆废水1000ml，测定其TCOD为6117mg/L，SS为2984mg/L，色度1120倍。
一种降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法，包括以下步骤：
1)在上述麦草浆亚硫酸铵法制浆废水中加入280mg(木质素磺酸钠、木质素磺酸镁和木质素磺酸钙的任意比的混合物)，搅拌速度600转数/分钟，搅拌时间50分钟，然后静置60分钟，得到分层的上清液和沉淀。
将对比例1-6中得到的上清液和沉淀分离，取上清液测定，测定TCOD、SS和色度，结果如表2所示。
表2对比例1-6的TCOD、SS、色度测试结果
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 | |
| TCOD(mg/L) | 3622 | 3248 | 4581 | 3835 | 3294 | 4765 |
| SS(mg/L) | 538 | 630 | 2220 | 569 | 688 | 2053 |
| 色度(倍) | 385 | 410 | 930 | 405 | 435 | 770 |
从表1和表2可以看出，相比于未处理的造纸废水，经过本发明实施例1-6中的方法处理后的造纸废水的TCOD、SS、色度的去除率分别达到了43.15～50.28％、70.13～82.06％、62.54～72.32％；经过本发明对比例1-6(单独使用木质素)中的方法处理后的造纸废水的TCOD、SS、色度的去除率分别达到了22.19～25.93％、29.85～38.30％、25.96～31.25％。上述结果显示：使用本发明复配的改性木质素和聚丙烯酰胺可以大幅度降低造纸废水中的污染负荷(TCOD、SS、色度)。
以上所述仅为本申请的优选实施例，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)
1.一种降低造纸废水中污染负荷的复合絮凝剂；其特征在于：所述复合絮凝剂主要包括改性木质素和聚丙烯酰胺，其中，改性木质素和聚丙烯酰胺的使用量标准分别为：200-400mg/L、3-10mg。
2.如权利要求1所述的复合絮凝剂；其特征在于：所述木质素选自木质素磺酸钠、木质素磺酸镁、木质素磺酸钙中的一种或几种；
优选的，所述改性木质素和聚丙烯酰胺的使用量标准分别为：200-300mg/L、3-4mg。
3.如权利要求1或2所述的复合絮凝剂；其特征在于：所述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺。
4.利用如权利要求1-3任一项所述的复合絮凝剂降低造纸废水中污染负荷的絮凝沉降方法；其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)常温下，在造纸废水中加入改性木质素，搅拌一定时间；
2)在步骤1)的造纸废水中继续加入聚丙烯酰胺，搅拌一定时间；静置、絮凝沉淀即可。
5.如权利要求4所述的絮凝沉降方法；其特征在于：所述改性木质素包括木质素磺酸钠、木质素磺酸镁、木质素磺酸钙中的一种或几种；优选的，所述改性木质素的用量为200-400mg/L；优选的，改性木质素的用量为200-300mg/L。
6.如权利要求4所述的絮凝沉降方法；其特征在于：所述聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺；优选的，所述聚丙烯酰胺用量为3-10mg。
7.如权利要求4-6任一项所述的絮凝沉降方法；其特征在于：步骤1)中，所述搅拌速度为500-900转数/分钟，搅拌时间为20-60分钟；优选的，所述搅拌速度为800转数/分钟，搅拌时间为30分钟。
8.如权利要求4-6任一项所述的絮凝沉降方法；其特征在于：步骤2)中，所述搅拌速度为80-150转数/分钟，搅拌时间为30-80分钟；优选的，所述搅拌速度为120转数/分钟，搅拌时间为60分钟。
9.如权利要求8所述的絮凝沉降方法；其特征在于：步骤2)中，所述絮凝沉淀时间大于10分钟；优选的，所述絮凝沉淀时间为20分钟。
10.如权利要求1-3所述的复合絮凝剂和/或如权利要求4-9任一项所述的絮凝沉降方法在造纸废水、生活废水、工业废水处理中的应用。
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