CN108821413B - 一种高效处理cod的混凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理领域,具体涉及一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水10‑15份;所述混凝剂的制备方法按照如下:步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至10.5以上,反应1h以上,得到反应液;步骤4,反应液烘干后粉碎得到固体粉末,即混凝剂。本发明解决了电石渣残留堆积问题,能够用于混凝剂工艺中,同时解决了污水混凝剂后处理困难的问题。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域,具体涉及一种高效处理COD的混凝剂。
背景技术
石渣是PVC化工生产过程中产生的废渣,生产1吨PVC产品,消耗电石1.5吨,产生电石渣1.7吨。对于一个年产120万吨聚氯乙烯树脂的企业来说,每年产生的电石渣超过200万吨。这些废弃的电石渣(湿法)含水率在40%,不仅占用宝贵的土地资源,长时间堆放极易风干起飞灰,对周边环境及地下水造成污染。电石渣的“减量化、资源化、无害化”处置,受水泥、钢铁、建行业开工不足的影响,相关产品市场受到很大冲击。
于此同时,污水处理过程中对生化污泥压滤前要在污泥中加入絮凝剂(如聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚丙烯酰胺阳离子等化学品)进行浓缩,然后进行压滤,通过板框式压滤机压滤出污泥含水量在50-60%之间,然后将污泥送锅炉进行焚烧处理,其压滤后污泥含水量较高、致使污泥的后续处理费用居高不下。
同时面对这两个问题,本发明以电石渣为原材料,生产一种高效混凝剂,不仅解决了电石渣的残留堆积问题,而且解决了絮凝剂后处理困难的问题。
发明内容
针对现有技术中的问题,本发明提供本发明解决了电石渣残留堆积问题,能够用于混凝剂工艺中,同时解决了污水混凝剂后处理困难的问题。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:
一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水10-15份。
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至10.5以上,反应1h以上,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后粉碎得到固体粉末,即混凝剂。
所述步骤1中的搅拌速度为60-70r/min,所述步骤2中的搅拌速度为60-70r/min。
所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
所述步骤4中的烘干温度为500-800℃。
所述步骤4中的固体粉末的粒径为150-200目。
所述混凝剂还包括硫酸亚铁,所述硫酸亚铁的加入量是电石渣质量的31.25-166.67%,所述硫酸亚铁在粉碎过程中加入,与反应液烘干物充分混合,形成固体粉末。
电石渣的成分如下:氧化钙占64%,氧化镁占1.27%,三氧化二铝占0.50%,三氧化二铁占1%,二氧化硅占8%,剩余是乙炔钙。
乙炔钙与水形成放热反应,产生氢氧化钙和乙炔气体,同时电石内的氧化钙与水反应形成氢氧化钙,因Ca(OH)2在水中溶解度小,固体Ca(OH)2微粒逐步从溶液中析出。整个体系由真溶液向胶体溶液、粗分散体系过渡,微粒子逐步合并、聚结、沉淀,在沉淀过程中又因粒子互相碰撞、挤压,促使颗粒进一步结聚、长大、失水,沉淀物逐步变稠,得到氢氧化钙泥浆。氧化镁属于碱性氧化物,在水中具有难溶性,同时也是凝胶材料,能够均匀分散氢氧化钙泥浆内,而电石渣与水反应形成乙炔,能够促使氧化镁转化为氢氧化镁沉淀,形成悬浊结构,均匀分散至泥浆内;三氧化二铝在氢氧化钙溶液中能够与氢氧根离子反应,形成偏铝酸根离子,形成碱溶解,同时偏铝酸根离子的反应属于可逆反应,在碱性减弱过程中会形成可逆反应,得到氢氧化铝絮状沉淀,分散至泥浆内;三氧化二铁属于碱性氧化物,与氢氧化钙不发生反应,能够均匀分散至泥浆内;二氧化硅属于酸性氧化物,与水中的氢氧化钙形成反应,得到硅酸离子,由于硅酸离子极易与钙离子形成沉淀。
硫酸镁与氢氧化钙形成氢氧化镁沉淀,形成悬浊液体系,并且硫酸钙微溶于水,形成晶体析出,形成沉淀。
硫酸铁与氢氧化钙形成氢氧化铁沉淀,氢氧化铁本身呈絮状沉淀,能够与泥浆充分混合分散,得到混合泥浆;硫酸钙作为微溶物,还形成一定量的浸提析出。
氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁在水中转化为层状双金属氢氧化物中的类水滑石化合物,由于氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化铁等物质两两混合形成类水滑石结构,形成良好的层状结构。类水滑石化合物具有较高的比表现,三种不同强度的检中心和不同的算中心,形成中间中心的充分暴露,使其具有更强的碱性;层间阴离子的可交换性能,能够充分形成硅酸离子、氢氧根离子和硫酸根离子之间的充分互换,形成不同类型的功能性结构,形成功能间的互补,提升混凝效果;热稳定性好,在加热过程中会出现一部分的分解,但是分解温度高达250-450℃以上,简单的烘干并不能破坏整体结构,具有结构稳定性;由于类水滑石不存在固定的化学组成,其主体层板的元素种类及组成比例、层间阴离子的种类及数量、二维孔道结构可以在宽范围调变,从而获得具有特殊结构和性能的材料。随着pH的不断升高,氢氧化铝在碱性条件下转化为偏铝酸根,能够形成阴离子结构,原本作为碱性中心的铝离子逐渐阴离子层,形成新体系的类水滑石化合物,钙离子因与硅酸根、硫酸根和氢氧根结合,能够形成微溶型化合物,且会逐步形成碱中心;此时在溶液中形成以铁离子、镁离子、钙离子为碱中心,以硫酸根、硅酸根、氢氧根和铝酸根为阴离子中心的二元、三元混合类水滑石结构,形成功能间的互补,并且提升絮凝效果。
反应液蒸干后形成类水滑石固体,与硫酸亚铁混合后一起进行粉碎,能够形成充分混合,保证类水滑石粉末与硫酸亚铁形成分散系粉末;分散体的粉末能够在接触水后快速形成类水滑石粉末吸附体系,同时亚铁离子不仅与COD快速反应,形成铁离子,并且镶嵌至了水滑石结构内,形成碱中心,增加水滑石结构的覆盖范围和吸附量,而且亚铁离子本身能够形成氢氧化亚铁结构,形成亚铁碱中心,赋予水滑石还原性。
该制备的混凝剂具有类水滑石结构,其对有机物的吸附过程属于物理吸附和化学吸附并存的反应,包括表面吸附和离子交换,离子交换不仅可以去除有机阴离子,也能去除无机阴离子,且交换容量大于同质量的阴离子交换树脂。水滑石因带有正电荷,且含有大量羟基等活性基团而具有配位络合能力,能够与有机物发生絮凝作用,大幅度降低废水中的COD值;亚铁离子的存在能够将COD进行氧化,形成化学降解的效果,同时亚铁离子转化为铁离子,与氢氧根、硅酸根形成沉淀,起到絮凝沉积效果。
从以上描述可以看出,本发明具备以下优点:
1.本发明解决了电石渣残留堆积问题,能够用于混凝剂工艺中,同时解决了污水混凝剂后处理困难的问题。
2.本发明利用电石渣、硫酸镁和硫酸铝为原材料,经处理形成类水滑石结构,不仅形成功能互补的强力混凝材料,同时能够产生化学吸附与物理吸附并存的吸附反应,能够大幅度降低COD。
3.本发明以普通金属为主,形成物理化学吸附,不仅后处理简单,且处理效果好,不存在有机絮凝剂的污染问题。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明,但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水10份。
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至11,反应1.5h,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后粉碎得到固体粉末,即混凝剂。
所述步骤1中的搅拌速度为60r/min,所述步骤2中的搅拌速度为60r/min。
所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
所述步骤4中的烘干温度为500℃。
所述步骤4中的固体粉末的粒径为150目。
实施例2
一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水15份。
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至10.6,反应2h,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后粉碎得到固体粉末,即混凝剂。
所述步骤1中的搅拌速度为70r/min,所述步骤2中的搅拌速度为70r/min。
所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
所述步骤4中的烘干温度为800℃。
所述步骤4中的固体粉末的粒径为200目。
实施例3
一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水13份。
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至12,反应2.5h,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后粉碎得到固体粉末,即混凝剂。
所述步骤1中的搅拌速度为65r/min,所述步骤2中的搅拌速度为65r/min。
所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
所述步骤4中的烘干温度为700℃。
所述步骤4中的固体粉末的粒径为180目。
实施例4
一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水10份;所述混凝剂还包括硫酸亚铁,所述硫酸亚铁的加入量是电石渣质量的31.25%。
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸亚铁、硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至11,反应1.5h,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后加入硫酸亚铁混合,粉碎后得到固体粉末,即混凝剂。
所述步骤1中的搅拌速度为60r/min,所述步骤2中的搅拌速度为60r/min。
所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
所述步骤4中的烘干温度为500℃。
所述步骤4中的固体粉末的粒径为150目。
实施例5
一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水15份;所述混凝剂还包括硫酸亚铁,所述硫酸亚铁的加入量是电石渣质量的166.67%。
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至11,反应1.5h,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后加入硫酸亚铁混合,粉碎后得到固体粉末,即混凝剂。
所述步骤1中的搅拌速度为70r/min,所述步骤2中的搅拌速度为70r/min。
所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
所述步骤4中的烘干温度为800℃。
所述步骤4中的固体粉末的粒径为200目。
实施例6
一种高效处理COD的混凝剂,质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水12份;所述混凝剂还包括硫酸亚铁,所述硫酸亚铁的加入量是电石渣质量的120%。
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至11.5,反应2h,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后加入硫酸亚铁混合,粉碎后得到固体粉末,即混凝剂。
所述步骤1中的搅拌速度为65r/min,所述步骤2中的搅拌速度为65r/min。
所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
所述步骤4中的烘干温度为650℃。
所述步骤4中的固体粉末的粒径为170目。
性能检测
废水色度320,COD为824mg/L,pH为5.94
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 | |
色度 | 25 | 30 | 25 | 60 |
COD去除率 | 74.46% | 75.33% | 78.12% | 56.21% |
使用后pH值 | 7.58 | 7.55 | 7.61 | 8.53 |
对比例采用市面上销售的混凝剂-PAM。
实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例 | |
色度 | 15 | 13 | 5 | 60 |
COD去除率 | 77.32% | 79.17% | 79.93% | 56.21% |
使用后pH值 | 7.12 | 7.23 | 7.16 | 8.53 |
综上所述,本发明具有以下优点:
1.本发明解决了电石渣残留堆积问题,能够用于混凝剂工艺中,同时解决了污水混凝剂后处理困难的问题。
2.本发明利用电石渣、硫酸镁和硫酸铝为原材料,经处理形成类水滑石结构,不仅形成功能互补的强力混凝材料,同时能够产生化学吸附与物理吸附并存的吸附反应,能够大幅度降低COD。
3.本发明以普通金属为主,形成物理化学吸附,不仅后处理简单,且处理效果好,不存在有机絮凝剂的污染问题。
可以理解的是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高效处理COD的混凝剂,其特征在于:质量配方如下:电石渣6份、硫酸镁1份、硫酸铝1份、水10-15份;
所述混凝剂的制备方法按照如下:
步骤1,将电石渣放入搅拌釜中,加入硫酸镁和硫酸铝搅拌均匀得到混合固体;
步骤2,将水加入至搅拌釜中搅拌均匀得到泥浆;
步骤3,将氢氧化钠加入至泥浆中,调节pH至10.5以上,反应1h以上,得到反应液;
步骤4,反应液烘干后粉碎得到固体粉末,即混凝剂;
所述混凝剂还包括硫酸亚铁,所述硫酸亚铁的加入量是电石渣质量的31.25-166.67%,所述硫酸亚铁在粉碎过程中加入,与反应液烘干物充分混合,形成固体粉末。
2.根据权利要求1所述的一种高效处理COD的混凝剂,其特征在于:所述步骤1中的搅拌速度为60-70r/min,所述步骤2中的搅拌速度为60-70r/min。
3.根据权利要求1所述的一种高效处理COD的混凝剂,其特征在于:所述步骤3中的氢氧化钠的质量浓度为32%。
4.根据权利要求1所述的一种高效处理COD的混凝剂,其特征在于:所述步骤4中的烘干温度为500-800℃。
5.根据权利要求1所述的一种高效处理COD的混凝剂,其特征在于:所述步骤4中的固体粉末的粒径为150-200目。
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