CN109292933B

CN109292933B - 一种用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的cod去除剂

Info

Publication number: CN109292933B
Application number: CN201811338011.5A
Authority: CN
Inventors: 周继柱; 石伟杰; 孙松厚; 金鑫; 韩雪; 闫敬哲; 杨铁军; 董超
Original assignee: Shenmei Technology Co Ltd
Current assignee: Shenmei Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2038-11-12
Also published as: CN109292933A

Abstract

本发明公开了一种用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂，该COD去除剂是在铁铝盐絮凝沉降去除胶体COD的基础上，引入固体双氧水(过氧碳酸钠、过氧碳酸钾)与硫酸亚铁在污水中形成芬顿体系，同时通过添加铁离子络合剂形成的缓冲溶液扩大芬顿体系的pH适用范围，增强铁铝盐絮凝剂体系与芬顿体系的协同作用效率，提高芬顿氧化去除COD的综合去除效率。在絮凝去除胶态COD的同时，氧化去除溶解态COD，实现对污水中各类别、各形态有机质的综合去除。

Description

一种用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种适用于市政、景观、工业污水处理COD去除过程中，具备絮凝及氧化复合功能的新一代COD去除剂及其制备方法。

背景技术

化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是工业废水、景观水、市政污水处理中非常重要的控制指标。随着我国化学工业的快速发展，污水中COD的处理已经成为我国现阶段污水处理行业的重点及难点。为了遏制水环境恶化的趋势，国家明确实施重点流域、重点行业水污染防治规划，严控污水排放中的有机污染物，其中以印染、焦化、造纸、医药等化学工业排放的高COD有机废水作为治理的重点。

有机废水中的COD根据其在污水中的存在形式分为胶体态COD和溶解态COD；根据其生化性分为可生物降解COD和较难/不可生物降解COD。有机废水的COD去除方法主要有混凝沉淀法(铁铝盐、有机混凝剂)、高级氧化法(O₃、ClO₂、芬顿和催化氧化)、生物处理法(曝气生物滤池)等方法。

混凝沉淀法(铁铝金属盐类絮凝剂)只能够有效去除60％～90％的胶体类物质和固体悬浮物SS，对溶解态的COD没有直接的去除效果。高级氧化法(O₃、ClO₂、芬顿和催化氧化)具有氧化效率高，处理效果好的特点，但由于建设投资及运行成本较高，工艺复杂及强氧化性的药剂属于危险化学品，致使在实现应用中受到较大制约。生物处理法(曝气生物滤池)是目前最经济的COD去除方式，但也存在投资及占地较大，处理时间长且运行难度高，对印染、造纸等高生物毒性的废水处理适应性较差等问题。

目前，单一类别的处理药剂很难很好的解决好污水COD的去除，因此污水处理过程中一般采用工艺加药剂的组合处理方式。配合工艺使用的COD去除剂主要分为铁铝金属盐类絮凝剂和氧化型COD氧化去除剂(芬顿、高锰酸钾、氯酸盐等)两类。随着我国化学工业的发展，传统的铁铝盐絮凝剂型和氧化型COD去除剂对化工废水中高COD浓度、胶体及溶解态复杂COD组分、有机杂质结构稳定、生化性差等特征污水难以达到预期处理效果。絮凝或氧化的单一COD去除作用效果较差，且受到污水中COD组分和类别影响，即使有些通过氧化剂及絮凝剂简单复配使用的COD去除剂复合产品，也由于高锰酸钾、氯酸盐等氧化剂COD氧化去除性能不理想，复配使用效果一般。高级氧化芬顿体系中的氧化剂H₂O₂与絮凝剂很难形成复配体系，且芬顿体系一般在酸性pH值3～5条件下，才能有效生成强氧化能力的羟基自由基·OH，具备强氧化性以实现对有机物COD的降解，但在污水的中性pH条件下，无法建立有效的芬顿体系。因此发展新一代的絮凝及氧化复合型的高效COD去除剂成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是针对现有COD去除药剂中，絮凝型或氧化型的单一作用的COD去除剂效果较差，且易受污水中COD组分、胶体态和溶解态COD比例等因素影响，综合去除效率低、适用性不好；常规的高锰酸钾、氯酸盐等氧化剂与铁铝盐复配，难以形成协同体系去除效果一般等问题，提供一种具备高级氧化、絮凝沉降复合作用，在对胶体态COD有效絮凝沉降去除的同时，也能氧化去除溶解态COD，实现对污水中各类别、各形态有机质的综合去除。

针对上述目的，本发明所采用的具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂由A、B两种药剂配合使用，其中A药剂的质量百分比组成为：硫酸亚铁10％～30％、铁离子络合剂0.1％～3％、铁铝盐40％～78％、复合硅酸铁铝盐10％～30％，B药剂的质量百分比组成为：固体双氧水40～60％、高铁酸盐40～60％；在污水处理过程中，依次将A、B药剂分别直接投加到污水中，搅拌1～5分钟，自然沉降即可。

上述A药剂的质量百分比组成优选：硫酸亚铁15％～25％、铁离子络合剂1％～2％、铁铝盐50％～62％、复合硅酸铁铝盐15％～25％。

上述铁离子络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、次氨基三乙酸、酒石酸钠、柠檬酸钠中至少一种。

上述铁铝盐为三氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝中至少一种。

上述复合硅酸铁铝盐为聚合硅酸铝铁。

上述固体双氧水为过氧碳酸钠、过氧碳酸钾中任意一种或两种混合物。

上述高铁酸盐为高铁酸钠、高铁酸钾中任意一种或两种混合物。

本发明COD去除剂使用时，优选A药剂与B药剂的投加质量比为3～5:1。

本发明COD去除剂的作用机理及有益效果如下：

1、本发明COD去除剂具备高级氧化、絮凝沉降复合去除作用，在对胶体态COD有效絮凝沉降去除的同时，也能氧化氧化去除溶解态COD，实现对污水中对各种溶解类和胶体类的COD去除，具备良好的适用性。

2、本发明COD去除剂中的铁铝盐、复合硅酸铁铝盐，依靠絮凝作用能够有效去除污水中90％以上的胶体类COD和SS固体颗粒COD。

3、本发明COD去除剂在铁铝盐絮凝去除COD基础上，引入固体双氧水(过氧碳酸钠、过氧碳酸钾)与铁铝盐絮凝剂中的亚铁形成芬顿体系，能够有效降解去除污水中的小分子溶解态COD；添加铁离子络合剂，增强铁铝盐絮凝剂体系与芬顿体系的协同作用效率，能够有效稳定并提高催化氧化性，同时利用铁离子络合缓冲体系扩大芬顿体系的pH适用范围(芬顿体系一般在酸性pH值3～5条件下，才能有效生成强氧化能力的羟基自由基·OH，具备强氧化性以实现对有机物COD的降解)，在接近中性的pH区间保证其催化氧化性，提高芬顿氧化去除污水中COD的综合去除效率。

4、本发明COD去除剂中的高铁酸盐，其在污水中的二次氧化成为正高价盐，增强了体系的氧化性和溶解COD去除效率，同时还原新生成的氢氧化铁，能高效地除去水中的微细悬浮物/胶态COD。由于其强烈的氧化和絮凝共同作用，该絮凝剂的絮凝和氧化去除COD效果，全面优于含氯氧化剂和高锰酸盐。

5、本发明COD去除剂突破了絮凝型或氧化型COD去除剂因性能单一造成的普遍较低的去除效率，达到90％以上，且操作简便，固体药剂可直接投加，也可分别溶解后投加，投加量少，综合去除效率高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

在常温下，将100g硫酸亚铁、1g乙二胺四乙酸、799g聚合硫酸铁、100g聚合硅酸铝铁混合均匀，制成A药剂；将400g过氧碳酸钠和600g高铁酸钾混合均匀，制成B药剂。

实施例2

在常温下，将300g硫酸亚铁、30g乙二胺四乙酸、370g聚合硫酸铁、300g聚合硅酸铝铁混合均匀，制成A药剂；将600g过氧碳酸钠和400g高铁酸钾混合均匀，制成B药剂。

实施例3

在常温下，将200g硫酸亚铁、10g乙二胺四乙酸二钠、590g聚合硫酸铁、200g聚合硅酸铝铁混合均匀，制成A药剂；将500g过氧碳酸钠和500g高铁酸钾混合均匀，制成B药剂。

实施例4

在常温下，将150g硫酸亚铁、10g次氨基三乙酸、10g酒石酸钠、680g聚合氯化铝、150g聚合硅酸铝铁混合均匀，制成A药剂；将600g过氧碳酸钾和400g高铁酸钠混合均匀，制成B药剂。

实施例5

在常温下，将250g硫酸亚铁、10g酒石酸钠、10g柠檬酸钠、480g三氯化铁、250g聚合硅酸铝铁混合均匀，制成A药剂；将450g过氧碳酸钾和550g高铁酸钠混合均匀，制成B药剂。

实施例6

在常温下，将200g硫酸亚铁、10g乙二胺四乙酸、590g聚合硫酸铁、200g聚合硅酸铝铁混合均匀，制成A药剂；将500g过氧碳酸钠和500g高铁酸钾混合均匀，制成B药剂。

实施例7

在常温下，将100g硫酸亚铁、10g乙二胺四乙酸、740g聚合硫酸铁、150g聚合硅酸铝铁混合均匀，制成A药剂；将500g过氧碳酸钠和500g高铁酸钾混合均匀，制成B药剂。

为了证明本发明的有益效果，发明人采用实施例1～7制备的A药剂和B药剂进行了污水处理试验，具体试验及试验结构如下：

1、分别取100mL污水至烧杯中，按照总加药量为500mg/L，分别添加不同质量比的A药剂和B药剂，缓慢搅拌1～5min，静置30min以上，测试上清液或滤纸过滤后水样中的COD含量，通过与污水处理前COD对比计算COD去除效率。结果见表1,。

表1 不同实施例制备的去除剂对COD去除效率的检测结果

2、分别取100mL污水至烧杯中，将实施例3的A药剂和B药剂按照投加比例为4:1，分别投加不同加药量的COD去除剂，分析评价COD去除剂加药量对处理效果/去除率的影响，结果见表2。

表2 不同COD去除剂加药量对COD去除效率的检测结果

从表2可知，水样初始COD含量480mg/L，投加本发明的COD去除剂500mg/L时，水中COD含量降至70mg/L，降解絮凝的综合去除效率达到85％，远高于单纯絮凝或氧化型COD去除剂的去除效率。

3、分别取100mL污水至烧杯中，将实施例3的A药剂和B药剂按照投加比例为4:1，投加500mg/L COD去除剂，分析评价COD去除剂投加静置沉降时间对处理效果/去除率的影响。分别测试不同时间节点处理后水样分析COD数值，结果见表3。

表3 不同处理静置沉降时间对COD去除效率的检测结果

从表3可以看出，在污水中投加本发明的COD去除剂后，在反应前期5至10分钟反应速率极快，COD降解速率超过50％以上。在加入药剂30min至1小时，COD去除效率接近90％，基本完全反应且后期去除率变化缓慢。3至5天后，COD下降趋势变化极缓慢，达到去除效率终点。由此可见，本发明COD去除剂具备非常快速的反应及去除速率，明显高于常规絮凝或氧化型COD去除剂，去除效果持续发挥，不反弹。

Claims

1.一种用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂，其特征在于：该COD去除剂由A、B两种药剂配合使用，其中

A药剂由以下质量百分比的物质组成：

硫酸亚铁10％～30％，

铁离子络合剂0.1％～3％，

铁铝盐40％～78％，

复合硅酸铁铝盐10％～30％，

B药剂由以下质量百分比的物质组成：

固体双氧水40～60％，

高铁酸盐40～60％；

所述高铁酸盐为高铁酸钠、高铁酸钾中任意一种或两种混合物；在污水处理过程中，依次将A、B药剂分别直接投加到污水中，搅拌1～5分钟，自然沉降即可，所述A药剂与B药剂的投加质量比为3～5:1。

2.根据权利要求1所述的用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂，其特征在于：所述A药剂的质量百分比组成为：硫酸亚铁15％～25％、铁离子络合剂1％～2％、铁铝盐50％～62％、复合硅酸铁铝盐15％～25％。

3.根据权利要求1或2所述的用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂，其特征在于：所述铁离子络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、次氨基三乙酸、酒石酸钠、柠檬酸钠中至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂，其特征在于：所述铁铝盐为三氯化铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝中至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂，其特征在于：所述复合硅酸铁铝盐为聚合硅酸铝铁。

6.根据权利要求1所述的用于污水处理中具备氧化和絮凝复合功能的COD去除剂，其特征在于：所述固体双氧水为过氧碳酸钠、过氧碳酸钾中任意一种或两种混合物。