CN108557969A - 一种用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂 - Google Patents

一种用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂及其生产方法，属环境污染治理及造纸废水处理领域。该方法以硫酸亚铁、膨润土、凹凸棒土、硅酸钠、木质素磺酸钠为主要原料，经煅烧、改性、合成，制备出一种高效复合絮凝剂，并用于造纸废水的混凝深度处理。该复合絮凝剂絮凝及吸附性能好、絮体大而密实、沉降速度快，可有效去除造纸废水中的COD、SS、色度，在造纸废水处理领域具有推广应用前景。

Description

一种用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂
技术领域
本发明属环境污染治理及水处理领域，涉及一种用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂及其制备方法。
背景技术
水是宝贵的自然资源，是人类赖以生存的必要条件。在人类生活和生产活动中，特别是工业生产中，从自然界取用水资源，经生活和生产后，又向自然界排出受到污染的水体，水极容易污染。时至今日，水污染问题日趋严重，已严重影响到人类的身心健康，节约水资源，保护自然环境，已成为当前社会的首要问题。
据统计，废水排放总量中，工业废水占70％以上。工业废水中尤其以制浆造纸废水排放量大、污染负荷高，造纸废水主要污染因子化学需氧量(COD)排放量占全国工业废水总排放量的40％，直接影响并制约着制浆造纸行业的健康可持续发展。目前，制浆造纸废水主要来源于纸浆的洗、选、漂废水和纸机白水，统称为造纸中段水，其废水CODCr为2000-5000mg/L左右，处理工艺为“物化+生化+深度处理”。生化处理后，废水CODCr为200-800mg/L，需进行深度处理。深度处理工艺一般为Fenton氧化处理、物化混凝处理或“物化混凝+Fenton氧化”联用工艺。Fenton氧化法吨水处理成本较高，一般企业无法承受；目前的物化混凝处理方法，处理效果较好的为聚合硫酸铁混凝处理工艺，但大多无法满足CODCr＜50mg/L的特别排放标准要求。
当前，迫于环保需求，多数企业只能采用“物化混凝+Fenton氧化”联用工艺对造纸废水进行深度处理，其首先采用物化混凝工艺大幅度削减COD含量，当CODCr＜100mg/L时，再采用Fenton氧化工艺进一步进行二次深度处理，以期满足污水处理要求、降低污水处理成本。但是，此工艺具有污水处理工艺流程长、污泥产生量大、操作程序复杂、工艺稳定性差等突出缺点，且需要占用大量土地资源新建构筑物单元，土建、设备投资较大。如何充分利用企业原有废水处理单元，或对原系统进行一些简单的、必要的技术改造，达到显著提高废水处理效果，在不增加或少增加构筑物设备设施和吨水处理费用的条件下，使出水满足环保排放标准要求，成为当前环保形势下制浆造纸企业迫切需要的技术需求。
发明内容
本发明针对制浆造纸废水的水质特征，特别是针对禾草类制浆造纸废水、木浆造纸废水、废纸造纸废水的水质特征，开发了一种用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂，显著提高对造纸废水中COD的去除效率，采用经济、简便的处理方法，使出水满足环保排放要求。
为实现本发明目的，本发明针对造纸废水的水质特征，以硫酸亚铁、膨润土、凹凸棒土、硅酸钠、木质素磺酸钠为主要原料，经煅烧、改性、合成，制备出一种高效复合絮凝剂，并用于造纸废水的混凝深度处理。显著提高对废水中细小纤维素、木质素、水溶性COD、胶体、SS、色度的去除率，充分利用污水处理厂现有的污水处理设施，在不改变污水处理工艺流程、不增加构筑物、不影响企业生产的条件下，经济、合理、快速、有效的提高对废水的处理效果，使外排水满足环保排放标准要求。
具体通过以下方法实现：
⑴.将凹凸棒土与盐酸混合、浸泡、过滤、烘干，再与膨润土按1:1-2的质量比混合、破碎，于350-400℃煅烧，500-600℃煅烧；加入盐酸浸泡，得成分a；
⑵.按重量份数取木质素磺酸钠20-40份、甲醛4-8份、三乙醇胺5-10份、水42-71份，混合、搅拌，于160-180℃反应，得反应物；冷却至60-80℃，每上述反应物100份中，加入硅酸钠20-40份、浓硫酸5-10份，搅拌反应，得成分b；
⑶.按重量份数取硫酸亚铁40-60份、明矾5-10份、硫酸4-8份、水22-51份，混合、搅拌、溶解，加入氧化剂，于60-80℃反应，得成分c。
⑷.保持60-80℃的反应温度，按总重量计算，在成分c中，加入2-10％的成分a，搅拌反应；再加入2-10％的成分b，搅拌反应；陈化，得复合絮凝剂。
其中，所用木质素磺酸钠采用CN102690423B的方法生产；所用硫酸为质量分数98％的浓硫酸，或将不同质量分数的硫酸按质量分数98％折算相应的硫酸用量，同时减少对应的水的用量；所用氧化剂为氯酸钠、氯酸钾、次氯酸钠、双氧水、氧气、氯气、臭氧中的一种或几种，氧化剂加入量为硫酸亚铁质量的1/20-1/10，优选氯酸钠。
本发明特点在于：针对造纸废水的水质特征，合成了一种高效复合絮凝剂，用于造纸废水的混凝深度处理，絮凝、沉淀效果好，沉降速度快，能显著提高对废水中细小纤维素、木质素、胶体、水溶性COD、SS、色度的去除率。絮体沉淀后含水率低，易于污泥脱水，经常规工艺脱水后，污泥含水率降低5％以上。本发明方法制备的复合絮凝剂，在不影响企业正常生产、不增加企业基建或改建投资的条件下，能经济、合理、快速、有效的提高对废水的处理效果，使外排水满足环保排放标准要求，为制浆造纸企业提供了一种切实可行的废水深度处理实施方法。
本发明复合絮凝剂与现有市售絮凝剂对造纸废水的深度处理效果对比如下：
表1.本发明复合絮凝剂与市售聚合硫酸铁对造纸废水的深度处理效果对比
具体实施方式
为对本发明进行更好地说明，举实施例如下：以下所述木质素磺酸钠采用CN102690423B的方法生产。
实施例1：
⑴.将凹凸棒土与质量百分含量10％的盐酸按质量比1:5混合、浸泡、过滤、烘干，再与膨润土按1:1的质量比混合、破碎，于350℃煅烧30min，600℃煅烧60min；按质量比1:1加入质量百分含量10％的盐酸浸泡，得成分a；
⑵.按重量份数取木质素磺酸钠40份、甲醛8份、三乙醇胺10份、水42份，混合、搅拌，于160-180℃反应2h，得反应物；冷却至60-80℃，每上述反应物100份中，加入硅酸钠20份、浓硫酸5份，搅拌反应，得成分b；
⑶.按重量份数取硫酸亚铁60份、明矾5份、硫酸8份、水23份，混合、搅拌、溶解，加入氧化剂氯酸钠(加入量为硫酸亚铁质量的1/10)，于60-80℃反应2h，得成分c；
⑷.保持60-80℃的反应温度，按总重量计算，在成分c中，加入5％的成分a，搅拌反应30min；再加入10％的成分b，搅拌反应30min；陈化24h，得复合絮凝剂。
将该实施例制得的复合絮凝剂用于河南某麦草制浆造纸企业废水深度处理，其处理效果及对比如下：
实施例2：
⑴.将凹凸棒土与质量百分含量20％的盐酸按质量比1:2混合、浸泡、过滤、烘干，再与膨润土按1:2的质量比混合、破碎，于350℃煅烧30min，600℃煅烧30min；按质量比1:1加入质量百分含量10％的盐酸浸泡，得成分a；
⑵.按重量份数取木质素磺酸钠20份、甲醛4份、三乙醇胺5份、水71份，混合、搅拌，于160-180℃反应2h，得反应物；冷却至60-80℃，每上述反应物100份中，加入硅酸钠40份、浓硫酸10份，搅拌反应2h，得成分b；
⑶.按重量份数取硫酸亚铁53份、明矾7份、硫酸6份、水34份，混合、搅拌、溶解，加入氧化剂双氧水(双氧水加入量为硫酸亚铁质量的1/15)，于60-80℃反应2h，得成分c。
⑷.保持60-80℃的反应温度，按总重量计算，在成分c中，加入4％的成分a，搅拌反应30min；再加入6％的成分b，搅拌反应30min；陈化24h，得复合絮凝剂。
将该实施例制得的复合絮凝剂用于河南某废纸造纸企业废水深度处理，其处理效果及对比如下：
实施例3：
⑴.将凹凸棒土与质量百分含量10％的盐酸按质量比1:4混合、浸泡、过滤、烘干，再与膨润土按1:1的质量比混合、破碎，于400℃煅烧30min，500℃煅烧60min；按质量比1:1加入质量百分含量10％的盐酸浸泡，得成分a；
⑵.按重量份数取木质素磺酸钠30份、甲醛6份、三乙醇胺8份、水56份，混合、搅拌，于160-180℃反应2h；冷却至60-80℃，每100份中，加入硅酸钠30份、浓硫酸8份，搅拌反应2h，得成分b；
⑶.按重量份数取硫酸亚铁40份、明矾10份、硫酸8份、水42份，混合、搅拌、溶解，加入氧化剂臭氧(加入量为硫酸亚铁质量的1/10)，于60-80℃反应6h，得成分c。
⑷.保持60-80℃的反应温度，按总重量计算，在成分c中，加入10％的成分a，搅拌反应30min；再加入10％的成分b，搅拌反应30min；陈化36h，得复合絮凝剂。
将该实施例制得的复合絮凝剂用于河南某APMP制浆造纸企业废水深度处理，其处理效果及对比如下：
可以看出，以上实施例对部分制浆造纸企业造纸废水深度处理取得了很好的应用效果，达到CODCr＜50mg/L的处理要求，相比于目前应用的其他药剂，显著提高了对SS、色度的去除率，同时显著降低了污泥含水率。

Claims (3)

1.一种用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂，其特征在于：通过以下方法制备而成：
. 将凹凸棒土与盐酸混合、浸泡、过滤、烘干，再与膨润土按1 : 1-2的质量比混合、破碎，于350-400℃煅烧， 500-600℃煅烧；加入盐酸浸泡，得成分a；
. 按重量份数取木质素磺酸钠20-40份、甲醛4-8份、三乙醇胺5-10份、水42-71份，混合、搅拌，于160-180℃反应，得反应物；冷却至60-80℃，每上述反应物100份中，加入硅酸钠20-40份、浓硫酸5-10份，搅拌反应，得成分b；
. 按重量份数取硫酸亚铁40-60份、明矾5-10份、硫酸4-8份、水22-51份，混合、搅拌、溶解，加入氧化剂，于60-80℃反应，得成分c；
. 保持60-80℃的反应温度，按总重量计算，在成分c中，加入2-10%的成分a，搅拌反应；再加入2-10%的成分b，搅拌反应；陈化，得复合絮凝剂；
所述氧化剂为氯酸钠、氯酸钾、次氯酸钠、双氧水、氧气、氯气、臭氧中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂，其特征在于：所述木质素磺酸钠采用CN102690423B的方法生产。
3.根据权利要求1或2所述的用于造纸废水深度处理的复合絮凝剂，其特征在于：氧化剂加入量为硫酸亚铁质量的1/20-1/10，氧化剂优选氯酸钠。
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