CN109665610A - 一种天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，包括如下步骤：(1)采用的天然高分子絮凝剂包括市售和自制，天然高分子絮凝剂的类型为中性天然高分子絮凝剂、阳离子型天然高分子絮凝剂、阴离子型天然高分子絮凝剂或两性型天然高分子絮凝剂；(2)采用先投加铁盐，后投加天然高分子絮凝剂。本发明在达到深度除磷效果的同时，减少水体中铁盐的投加量，同时使得浊度及SS值有效降低，并且不引入其余潜在的有机污染物，保证水体的清洁和安全。
Description
技术领域
本发明属于化学工艺应用领域，具体涉及天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺。
背景技术
由于藻类物质的大量繁殖，藻类会向水体中分泌大量的藻毒素。这些不易消解的毒素进入水体，对人体和水生生物会造成健康危害。产生藻毒素的藻类多为蓝藻，其中，铜绿微囊藻、节球藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻毒性最大。微囊藻毒素是目前为止分布最广、最复杂的一类毒素，也是目前已知的对肝肿瘤的形成有最明显的促进作用的毒素。
近些年来，通过向含磷废水中投加铁盐试剂，如：氯化铁、硫酸铁以及聚合硫酸铁等，使得水中磷元素与三价铁离子形成沉淀去除的工艺在众多污水处理厂得到了广泛的应用，并且取得了较为良好的效果。然而，在实际工程应用过程中，该工艺暴露出工艺处理后，水中的SS值(指标水体中悬浮物含量)较高，无法达到污水排放要求的缺点。对采用该工艺进行污水处理的地区，如何在现有工艺上进行最少的改进达到最佳的处理效果成为亟需解决的问题。而絮凝工艺因其对SS值的高去除效果，成为了解决此问题的一大办法。
絮凝是常规水处理工艺的第一步，也是最为关键的一步工序。在此工序中，絮凝剂的选择直接决定了絮凝效果的好坏。就目前而言，无机絮凝剂材料(以铝盐和铁盐为主)，因具有效果好、价格相对低廉，来源广泛等优势，在水的絮凝处理中得到了极为广泛。但这类絮凝剂在使用时，必然会使得微量的金属离子残留在水体中，如果人们长期饮用这种水，必定会对健康造成损害。近年来被广泛报导的阿尔茨海默病(老年痴呆)便是由铝离子在人体中沉积而引发的一类病症。同时，无机盐类絮凝剂材料对环境危害较大，对温度、pH等条件十分敏感，且难以去除较小的颗粒，这些缺点都阻碍了无机絮凝剂材料的进一步发展。此外，合成有机高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺等，其效果优于无机絮凝剂，且用量少，但售价较高，而且尽管高聚物本身没有毒性，但其所包含在高聚物内部没有参加反应的单体，如丙烯酰胺等却具有很大的毒性。因此，现在普遍认为，水处理工艺中应慎重使用无机和合成高分子絮凝剂来净化水体。
天然高分子是自然界中动、植物以及微生物资源中的大分子，它们在被废弃后很容易分解成水、二氧化碳等，且来源广、无毒害，是环境友好材料，如：纤维素、淀粉、壳聚糖等等。式1是一种来源十分广泛的天然高分子材料——淀粉的分子结构式。此外，更为值得一提的是，天然高分子材料是完全脱离石油资源的一类可再生资源，可以说是取之不尽用之不竭。正是由于天然高分子材料具有上述的优异性能，其目前在生物、医药及食品加工等诸多领域中已有着广泛的应用。在水处理领域中，由于天然高分子分子链上分布着大量的游离羟基、胺基等活性基团，具有良好的水体净化功能，已被视为21世纪的绿色絮凝剂。此外，由于天然高分子分子链上含有上述活性功能基团，适于化学改性。通过对天然高分子进行适当的化学改性制得天然高分子改性絮凝剂，进一步提高其絮凝性能，无疑具有重要的现实意义。
目前，缺乏一种保证水体的清洁和安全的天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种保证水体的清洁和安全的天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的：本发明的一种天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，包括如下步骤：
(1)采用的天然高分子絮凝剂包括市售和自制，天然高分子絮凝剂的类型为中性天然高分子絮凝剂、阳离子型天然高分子絮凝剂、阴离子型天然高分子絮凝剂或两性型天然高分子絮凝剂；
(2)采用先投加铁盐，后投加天然高分子絮凝剂。
进一步地，在步骤(1)中，所述的中性天然高分子絮凝剂壳聚糖，所述的阳离子型天然高分子絮凝剂St-CTA为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
进一步地，在步骤(1)中，所述的阴离子型天然高分子絮凝剂St-g-PAA为淀粉接枝聚丙烯酸。
更进一步地，在步骤(1)中，所述的两性型天然高分子絮凝剂CMC-g-PDMC 为羧甲基纤维素接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
进一步地，在步骤(2)中，所述的铁盐的投加量为1-50mg/L。
进一步地，在步骤(2)中，所述的天然高分子絮凝剂的投加量为0.1-2.0mg/L。
有益效果：本发明在达到深度除磷效果的同时，减少水体中铁盐的投加量，同时有效降低浊度和SS值，不引入其余潜在的有机污染物，保证水体的清洁和安全。
与现有技术相比，本发明具有如下优点:
(1)本发明采用这一工序处理实际生活污水，在达到地表四类水这一水质标准要求的水中总磷含量的条件(TP<0.3mg/L)下，同时，使用该复合工艺可将出水SS值降至10mg/L以下，而仅采用氯化铁无法达到这一目标，这保证了出水符合国家污水排放标准。
附图说明
下面将结合附图进一步说明，附图中：
图1为淀粉及改性型淀粉絮凝剂红外光谱图；
图2A为淀粉改性絮凝剂除磷去浊效果示意图；
图2B为淀粉改性絮凝剂除磷去浊效果示意图。
具体实施方式
通过以下实施例进一步详细说明本发明，但应注意本发明的范围并不受这些实施例的任何限制。
实施例1
采用六水合氯化铁(市售)和实验室自制的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉(St-CTA)进行除磷去浊实验。St-CTA以淀粉为原料，以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为醚化剂，通过一步法醚化反应得到所需药剂St-CTA。淀粉及改性型淀粉絮凝剂红外光谱图见图1，淀粉(St)在982、2925、和3298cm-1处有明显的特征峰，分别属于C-H弯曲振动、CH2变形和-OH伸缩振动。有别于淀粉，淀粉改性絮凝剂St-CTA在1478cm-1处均出现了新的吸收峰，这主要是由于与CTA醚化引入的季铵盐基团上C-H键的振动吸收。这说明淀粉与CTA成功地进行了醚化反应。
以合肥市污水处理厂进水为处理水样，通过分光光度计(波长700nm)，观察其实际除磷效果；通过浊度仪观察其实际去浊效果。图2是该絮凝剂对该实际水样的除磷去浊效果图。从图中可以看到当絮凝剂用量在0.4mg/L，六水合氯化铁投加量在8mg/L时，水体中总磷含量已降至四类水出水指标(0.3mg/L)，出水浊度值为1.5NTU，出水SS值为4.5mg/L；与单独使用六水合氯化铁需投加 15mg/L相比，可节省约50％的六水合氯化铁药剂；同时，就去浊效果而言，复合试剂的使用有效地避免了单独使用六水合氯化铁时在达到目标除磷效果的投加量时浊度上升，导致出水SS值过高的不良影响。
实施例2
采用硫酸铁(市售)和壳聚糖(市售)进行除磷去浊实验，以合肥市污水处理厂进水为处理水样。硫酸铁用量为50mg/L，壳聚糖用量为0.1mg/L，其性能类同实施例1。
实施例3
采用聚合氯化铁(市售)和自制的淀粉接枝聚丙烯酸(St-g-PAA)进行除磷去浊实验。St-g-PAA以淀粉为原料，以丙烯酸为单体，过硫酸铵为引发剂，通过一步法接枝共聚反应得到所需药剂St-g-PAA。以合肥市污水处理厂进水为处理水样。硫酸铁用量为1.0mg/L，淀粉接枝聚丙烯酸用量为2.0mg/L，其性能类同实施例1。
实施例4
采用六水合氯化铁(市售)和自制的羧甲基纤维素接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(CMC-g-PDMC)进行除磷去浊实验。CMC-g-PDMC以纤维素为原料，先以氯乙酸为醚化剂制备羧甲基纤维素以改善纤维素的水溶性，再以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为单体，硝酸铈铵为引发剂，通过接枝共聚反应得到所需药剂CMC-g-PDMC。以合肥市污水处理厂进水为处理水样。硫酸铁用量为5mg/L，CMC-g-PDMC用量为0.2mg/L，其性能类同实施例1。
实施例5
采用硫酸铁(市售)和实验室自制的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉絮凝剂进行除磷去浊实验，以合肥市污水处理厂进水为处理水样。硫酸铁用量为35mg/L，壳聚糖用量为0.6mg/L，其性能类同实施例1。
实施例6
采用聚合硫酸铁(市售)和实验室自制的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉絮凝剂进行除磷去浊实验，以合肥市污水处理厂进水为处理水样。聚合硫酸铁用量为25mg/L，3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性淀粉絮凝剂用量为 0.7mg/L，其性能类同实施例1。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，其特征在于包括如下步骤：
(1)采用的天然高分子絮凝剂包括市售和自制，天然高分子絮凝剂的类型为中性天然高分子絮凝剂、阳离子型天然高分子絮凝剂、阴离子型天然高分子絮凝剂或两性型天然高分子絮凝剂；
(2)采用先投加铁盐，后投加天然高分子絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，其特征在于：
在步骤(1)中，所述的中性天然高分子絮凝剂为壳聚糖，所述的阳离子型天然高分子絮凝剂St-CTA为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵。
3.根据权利要求1所述的天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，其特征在于：在步骤(1)中，所述的阴离子型天然高分子絮凝剂St-g-PAA为淀粉接枝聚丙烯酸。
4.根据权利要求3所述的天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，其特征在于：在步骤(1)中，所述的两性型天然高分子絮凝剂CMC-g-PDMC为羧甲基纤维素接枝聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
5.根据权利要求1所述的天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，其特征在于：在步骤(2)中，所述的铁盐的投加量为1-50mg/L。
6.根据权利要求5所述的天然高分子絮凝剂与铁盐联合深度除磷去浊工艺，其特征在于：在步骤(2)中，所述的天然高分子絮凝剂的投加量为0.1-2.0mg/L。
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