CN109621892A - 一种amd快速净化处理剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AMD快速净化处理剂及其制备方法与应用。所述的AMD快速净化处理剂包括原料重量份的钢渣粉55~75份、电石渣15~30份、沸石粉4~8份和膨润土6~11份。废水处理时直接加入AMD快速净化处理剂搅拌反应5~10min，静置10~40min，经固液分离后加入絮凝剂进行絮凝沉淀除杂，降低悬浮物含量。该技术对磷、铁、锰、砷、铬、氟化物具有很好的去除效果，且处理后水质pH可达6~9，处理后的出水水质达到《农业灌溉水标准GB5084‑2005》及《污水综合排放标准GB 8978‑1996》，用于农业灌溉，使废水能得到有效利用。此外本发明合理利用冶金固废和化工固废，达到了“以废治废”的目的。

Description

一种AMD快速净化处理剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于工业废水与环境污废水处理技术领域，具体涉及一种AMD快速净化处理剂及其制备方法与应用。
背景技术
酸性矿山废水（AMD）是一类酸性极强（pH1.2～3.7），富含SO4 2-及多种重（类）金属离子（Fe、Mn、Cr、As等）的一类废水，其有效处理已经成为矿区生态环境综合治理的关键问题之一。AMD通常排入矿山附近的河流、湖泊等水体，使水体的pH发生变化，抑制了水体中某些微生物的生长，妨碍水体的净化。酸性水与水体中的矿物质相互作用会产生某些盐类，对淡水生物和植物的生长产生不良影响，导致矿区周围的水体被严重污染。
目前，AMD的治理方法有中和法、硫化沉淀浮选法、人工湿地法、硫酸盐还原菌法等。然而，由于石灰来源广、价格低，石灰中和仍是世界上最常用的AMD处理方法。当石灰将酸性矿山废水体系中和在pH约为7时，体系的Fe2+不能完全氧化，进而水解沉淀，换言之，体系Fe2+难以彻底去除，且此时部分类金属（例如As）去除率也较差。
由于吸附法具有简便、经济、稳定、选择性高、吸附容量大等特点，其经济可行性和环境友好型已被认为是最具有前景的方法，特别是低浓度重金属废水的处理中，已逐渐应用于AMD的治理。然而吸附法需考虑吸附剂的问题，常规的吸附剂如活性炭、离子交换树脂价格昂贵，只能处理个别污染物，且对高浓度污染物效果较差。因此有必要研制低廉、高效、多功能吸附材料以解决上述技术难题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种AMD快速净化处理剂；第二目的在于提供所述的AMD快速净化处理剂的制备方法；第三目的在于提供所述的AMD快速净化处理剂的应用。
本发明的第一目的是这样实现的，所述的AMD快速净化处理剂包括原料重量份的钢渣粉55~75份、电石渣15~30份、沸石粉4~8份和膨润土6~11份。
本发明的第二目的是这样实现的，是将各原料分别干燥至含水率不大于1.5%以保持原料的固有活性，然后按配方配比称量各原料混合均匀得到目标物AMD快速净化处理剂。
本发明的第三目的是这样实现的，所述的AMD快速净化处理剂在酸性矿山废水处理中的应用。
钢渣为冶炼废渣，电石渣为化工废渣，考虑综合利用二者的物化特性，将二者复配作AMD快速净化处理剂，尤其为含P、Fe、Mn、As、Cr6+、F-的AMD处理提供廉价、应用方便的吸附材料，而且可以“以废治废”。 本发明所述的AMD快速净化处理剂，可以大幅度降低AMD中磷、铁、锰、砷、氟化物污染物含量，其处理效果好、生产成本低、不造成二次水体污染。
本发明所述AMD快速净化处理剂在酸性矿山废水处理中的应用的技术路线：
（1）直接将AMD快速净化处理剂加入酸性矿山废水中，搅拌反应5~10min，静置10~40min，通过120μm的微孔滤板进行固液分离，即得一级净化水。
（2）在步骤（1）的一级净化水中加入絮凝剂进行絮凝沉淀除杂。
本发明所述AMD快速净化处理剂的技术特性：
（1）可处理总磷（以P计）≥400mg/L、铁≥400mg/L、锰≥200mg/L、砷≥100mg/L、铬（六价）≥100mg/L、氟化物≥80mg/L的酸性矿山废水，AMD快速净化处理剂用量为1:20~3:10。
（2）所用絮凝剂为聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM），PAC加入量为0.5~1.5L/m3，PAM为浓度1%~3%的水溶液，其加入量为1~2L/m3。
（3）絮凝剂的加入顺序为先加PAC，再加PAM，且时间间隔为5~10min。
本发明的优势在于：（1）综合利用钢渣、电石渣的物化特性，实现冶金固废与化工固废协同处置，达到以废治废、变废为宝的目的。（2）本发明对AMD中磷、铁、锰、砷、氟化物具有很好的去除效果，且可调节pH值。（3）此发明可处理总磷（以P计）≥400mg/L、铁≥400mg/L、锰≥200mg/L、砷≥100mg/L、铬（六价）≥100mg/L、氟化物≥80mg/L的酸性矿山废水，处理后的出水水质达到《农业灌溉水标准GB5084-2005》及《污水综合排放标准 GB8978-1996》，用于农业灌溉，使废水能得到有效利用。（4）本发明操作简单方便，处理成本低，处理效果好。
附图说明
图1为实施例1磷含量对磷去除率的影响效果图；
图2为实施例1 钢渣对磷的吸附容量图；
图3为实施例2钢渣对铁、锰吸附容量及pH变化图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的AMD快速净化处理剂包括原料重量份的钢渣粉55~75份、电石渣15~30份、沸石粉4~8份和膨润土6~11份。
所述的钢渣粉是由转炉炼钢钢渣直接球磨至细度80~100目得到。
所述的沸石粉是由天然沸石粉碎至细度80~100目得到。
本发明所述的AMD快速净化处理剂的制备方法，是将各原料分别干燥至含水率不大于1.5%以保持原料的固有活性，然后按配方配比称量各原料混合均匀得到目标物AMD快速净化处理剂。
所述的干燥是将原料于温度60~105℃进行干燥。
本发明所述的AMD快速净化处理剂的应用为所述的AMD快速净化处理剂在酸性矿山废水处理中的应用。
所述的AMD快速净化处理剂在总磷（以P计）≥400mg/L、铁≥400mg/L、锰≥200mg/L、砷≥ 100mg/L、铬（六价）≥100mg/L、氟化物≥80mg/L酸性矿山废水处理中的应用，AMD快速净化处理剂与酸性矿山废水的固液体积比为（1:20）~（3:10）。
AMD快速净化处理剂在处理酸性矿山废水时是将配方配比的AMD快速净化处理剂加入到酸性矿山废水中搅拌反应5~10min，然后静置10~40min，再经过120μm的微孔滤板进行固液分离得到一级净化水。
所述的AMD快速净化处理剂在处理酸性矿山废水时还包括加入絮凝剂进行絮凝沉淀除杂以降低悬浮物的含量。
所述的絮凝剂为聚合氧化铝PAC和聚丙烯酰胺PAM，加入顺序为先加PAC，再加PAM，时间间隔为5~10min，PAC的加入量为0.5~1.5L/m3，PAM为浓度1~3%的水溶液，加入量为1~2L/m3。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
使用自配的含磷模拟酸性矿山废水进行试验，吸附剂为钢渣：
在振荡频率为150r/min、室温、反应时间10min、钢渣投加量为100mL/2g的条件下，研究钢渣对不同含磷酸性矿山废水的处理效果，所得废水磷含量对磷去除率的影响结果如图1所示。图1内嵌图表明钢渣对磷含量2mg/L~12mg/L的AMD体系的磷有很好去除，去除率均在90%以上。图1外图说明钢渣对磷含量12mg/L~20mg/L的AMD体系的磷去除率在70%以上；对磷含量20mg/L~400mg/L的AMD体系，随含磷量的增加钢渣对磷的去除率波动很大，但去除率均大于50%。
于5000mL含磷量20.03mg/L、pH1.44的酸性矿山废水，加入钢渣1009.86g，搅拌5min，于室温静置10min，到时间后倾出上清液，加水样重复上述操作，使钢渣循环使用36次（以10min/次累计钢渣使用时间），抽样用定量滤纸过滤后测定pH值及总磷。图2为钢渣对磷的吸附容量图，即钢渣循环使用36次的吸附效果图。根据图2经估算得钢渣对磷的吸附容量约为2635.58mg/kg，对于含磷量20.03mg/L的酸性矿山废水1t钢渣可处理132m3水，即1:132。第一个10min出水的pH为8.67，钢渣循环使用360min后出水的pH为6.06，pH均达到《农业灌溉水标准GB5084-2005》及《污水综合排放标准 GB 8978-1996》要求。
实施例2
使用某酸性矿山废水（铁含量435.315mg/L、锰含量194.833mg/L、pH2.33）进行试验，吸附剂为钢渣：
于4000mL某酸性矿山废水，加入钢渣1000.68g，搅拌6min，于室温静置40min，到时间后倾出上清液，加水样重复上述操作，使钢渣循环使用5次（以40min/次累计钢渣使用时间），用定量滤纸过滤后测定pH值、铁、锰。图3为钢渣对铁、锰吸附容量及pH变化图，即钢渣循环使用5次的吸附效果图。根据图3经估算得钢渣对铁的吸附容量大于7.997g/kg，对锰的吸附容量约为991.82mg/kg。综合考虑铁、锰的去除情况及pH，对于某酸性矿山废水1t钢渣可处理10m3水，即1:10。
实施例3
使用某酸性矿山废水（铁含量450.019mg/L、锰含量238.663mg/L、pH1.96）进行试验：
1. 制备AMD快速净化处理剂：
（1）制备渣粉：钢渣粉由转炉炼钢钢渣直接球磨至细度80目而成，沸石粉由天然沸石粉碎成90目而成。
（2）干燥：将钢渣粉、电石渣、沸石粉、膨润土于60℃下干燥至含水率为1.5％。
（3）配料：总配料量10kg，按钢渣粉75%、电石渣15%、沸石粉4%、膨润土6%的重量配比称取物料，统一置于干燥的25mL橡胶桶中。
（4）搅拌：将称量好的组分原料匀速搅拌10min，以使各组份充分混合均匀。
2. 使用制备好的AMD快速净化处理剂对某酸性矿山废水进行处理：
（1）于2000mL某酸性矿山废水中，加入199.88gAMD快速净化处理剂，搅拌反应5min，静置40min，通过定量滤纸过滤，即得一级净化水。
（2）在步骤（1）的一级净化水中加入2mL聚合氯化铝，快速搅拌1min，静置5min后，加入2%的聚丙烯酰胺水溶液3mL，快速搅拌2min，静置10min后，通过定量滤纸过滤后，测定出水的铁、锰、pH。
经测定出水的水质为：铁含量0.499mg/L、锰含量1.663g/L、pH=6.94，出水达到《农业灌溉水标准GB5084-2005》及《污水综合排放标准 GB 8978-1996》要求。
实施例4
使用某酸性矿山废水（总磷（以P计）含量512.765mg/L、氟化物含量98.213mg/L、pH2.38）进行试验：
1. 制备AMD快速净化处理剂：
（1）制备渣粉：钢渣粉由转炉炼钢钢渣直接球磨至细度100目而成，沸石粉由天然沸石粉碎成80目而成。
（2）干燥：将钢渣粉、电石渣、沸石粉、膨润土于95℃下干燥至含水率为1.0％。
（3）配料：总配料量10kg，按钢渣粉55%、电石渣30%、沸石粉8%、膨润土7%的重量配比称取物料，统一置于干燥的25mL橡胶桶中。
（4）搅拌：将称量好的组分原料匀速搅拌15min，以使各组份充分混合均匀。
2. 使用制备好的AMD快速净化处理剂对某酸性矿山废水进行处理：
（1）于2000mL某酸性矿山废水中，加入134.57gAMD快速净化处理剂，搅拌反应10min，静置15min，通过定量滤纸过滤，即得一级净化水。
（2）在步骤（1）的一级净化水中加入3mL聚合氯化铝，快速搅拌2min，静置7min后，加入1%的聚丙烯酰胺水溶液2mL，快速搅拌3min，静置10min后，通过定量滤纸过滤后，测定出水的pH、总磷（以P计）及氟化物含量。
经测定出水的水质为：总磷（以P计）0.057mg/L、氟化物含量1.874mg/L、pH=7.16，出水达到《农业灌溉水标准GB5084-2005》及《污水综合排放标准 GB 8978-1996》要求。
实施例5
使用某酸性矿山废水（砷含量198.7542mg/L、pH2.77）进行试验：
1. 制备AMD快速净化处理剂：
（1）制备渣粉：钢渣粉由转炉炼钢钢渣直接球磨至细度80目而成，沸石粉由天然沸石粉碎成100目而成。
（2）干燥：将钢渣粉、电石渣、沸石粉、膨润土于105℃下干燥至含水率为1.0％。
（3）配料：总配料量10kg，按钢渣粉70%、电石渣15%、沸石粉4%、膨润土11%的重量配比称取物料，统一置于干燥的25mL橡胶桶中。
（4）搅拌：将称量好的组分原料匀速搅拌10min，以使各组份充分混合均匀。
2. 使用制备好的AMD快速净化处理剂对某酸性矿山废水进行处理：
（1）于2000mL某酸性矿山废水中，加入175.43gAMD快速净化处理剂，搅拌反应6min，静置10min，通过定量滤纸过滤，即得一级净化水。
（2）在步骤（1）的一级净化水中加入1mL聚合氯化铝，快速搅拌2min，静置10min后，加入3%的聚丙烯酰胺水溶液4mL，快速搅拌5min，静置10min后，通过定量滤纸过滤后，测定出水的砷含量、pH。
经测定出水的水质为：砷含量0.0265mg/L、pH=6.57，出水达到《农业灌溉水标准GB5084-2005》及《污水综合排放标准 GB 8978-1996》要求。
实施例6
使用某酸性矿山废水（铬含量157.68mg/L、pH1.77）进行试验：
1. 制备AMD快速净化处理剂：
（1）制备渣粉：钢渣粉由转炉炼钢钢渣直接球磨至细度80目而成，沸石粉由天然沸石粉碎成100目而成。
（2）干燥：将钢渣粉、电石渣、沸石粉、膨润土于105℃下干燥至含水率为1.0％。
（3）配料：总配料量10kg，按钢渣粉70%、电石渣15%、沸石粉4%、膨润土11%的重量配比称取物料，统一置于干燥的25mL橡胶桶中。
（4）搅拌：将称量好的组分原料匀速搅拌10min，以使各组份充分混合均匀。
2. 使用制备好的AMD快速净化处理剂对某酸性矿山废水进行处理：
（1）于2000mL某酸性矿山废水中，加入175.43gAMD快速净化处理剂，搅拌反应6min，静置10min，通过定量滤纸过滤，即得一级净化水。
（2）在步骤（1）的一级净化水中加入1mL聚合氯化铝，快速搅拌2min，静置10min后，加入3%的聚丙烯酰胺水溶液4mL，快速搅拌5min，静置10min后，通过定量滤纸过滤后，测定出水的砷含量、pH。
经测定出水的水质为：砷含量0.0265mg/L、pH=6.57，出水达到《农业灌溉水标准GB5084-2005》及《污水综合排放标准 GB 8978-1996》要求。
上述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，但本发明的实施方式并不受上述实施例限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，均在本发明的保护 范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种AMD快速净化处理剂，其特征在于所述的AMD快速净化处理剂包括原料重量份的钢渣粉55~75份、电石渣15~30份、沸石粉4~8份和膨润土6~11份。
2.根据权利要求1所述的AMD快速净化处理剂，其特征在于所述的钢渣粉是由转炉炼钢钢渣直接球磨至细度80~100目得到。
3.根据权利要求1所述的AMD快速净化处理剂，其特征在于所述的沸石粉是由天然沸石粉碎至细度80~100目得到。
4.一种权利要求1~3任一所述的AMD快速净化处理剂的制备方法，其特征在于是将各原料分别干燥至含水率不大于1.5%以保持原料的固有活性，然后按配方配比称量各原料混合均匀得到目标物AMD快速净化处理剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的干燥是将原料于温度60~105℃进行干燥。
6.一种权利要求1~3任一所述的AMD快速净化处理剂的应用，其特征在于所述的AMD快速净化处理剂在酸性矿山废水处理中的应用。
7.根据权利要求6所述的AMD快速净化处理剂的应用，其特征在于所述的AMD快速净化处理剂在总磷（以P计）≥400mg/L、铁≥400mg/L、锰≥200mg/L、砷≥ 100mg/L、铬（六价）≥100mg/L、氟化物≥80mg/L酸性矿山废水处理中的应用，AMD快速净化处理剂与酸性矿山废水的固液体积比为（1:20）~（3:10）。
8.根据权利要求6或7所述的AMD快速净化处理剂的应用，其特征在于AMD快速净化处理剂在处理酸性矿山废水时是将配方配比的AMD快速净化处理剂加入到酸性矿山废水中搅拌反应5~10min，然后静置10~40min，再经过120μm的微孔滤板进行固液分离得到一级净化水。
9.根据权利要求8所述的AMD快速净化处理剂的应用，其特征在于所述的AMD快速净化处理剂在处理酸性矿山废水时还包括加入絮凝剂进行絮凝沉淀除杂以降低悬浮物的含量。
10.根据权利要求9所述的AMD快速净化处理剂的应用，其特征在于所述的絮凝剂为聚合氧化铝PAC和聚丙烯酰胺PAM，加入顺序为先加PAC，再加PAM，时间间隔为5~10min，PAC的加入量为0.5~1.5L/m3，PAM为浓度1~3%的水溶液，加入量为1~2L/m3。
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