CN110040827A - 一种具有缓释功能的污水处理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：除磷絮凝剂30‑45份；缓释剂15‑25份；固体载体50‑60份。本发明的目的在于提供一种具有缓释功能的污水处理剂，使污水处理剂达到污水中下层再进行有效地、持续性地释放除磷絮凝剂，既能达到除磷效果，又能避免连续投加化学药剂，从而达到高效、稳定地除磷的效果。

Description

一种具有缓释功能的污水处理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种具有缓释功能的污水处理剂及其制备方法。

背景技术

磷是导致水体富营养化的主要因素，而含磷污水排放是水中磷的主要来源。因此，对排水中磷浓度的有效控制也始终是热点问题。在现行污水处理工艺中，由于生物法具有除磷效率较高、运行费用较低等优点而被广泛采用。但是，随着对排放污水中磷限值要求的提高，化学法深度除磷的应用也越来越广泛。

目前，对于污水处理的要求需要达到较高较稳定的除磷效果，则须采用化学法进行除磷。而化学法除磷则是向污水泼洒除磷絮凝剂，使絮凝剂从水面向污水中下层逐渐溶解、扩散、吸附。由于泼洒的除磷剂的量难以控制，除磷絮凝剂在未接触污水底部及下层水体之前就被吸附完全。若需要对下层污水进行除磷处理，则必须连续投加化学药剂，这对于现有的大部分分散式污水处理站点却是最难实现的，因为绝大多数分散式污水处理站点均为无人值守型。因此，如果能开发一种具有缓释功能的污水处理剂，既能达到除磷效果，又能避免连续投加化学药剂，这对于分散式污水处理站点高效除磷具有重要意义。

因此需要研制一种具有缓释功能的污水处理剂，使污水处理剂达到污水中下层再进行有效地、持续性地释放除磷絮凝剂，既能达到除磷效果，又能避免连续投加化学药剂，从而达到高效、稳定地除磷的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有缓释功能的污水处理剂，使污水处理剂达到污水中下层再进行有效地、持续性地释放除磷絮凝剂，既能达到除磷效果，又能避免连续投加化学药剂，从而达到高效、稳定地除磷的效果。

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 30-45份；

缓释剂 15-25份；

固体载体 50-60份。

作为本发明的进一步改进，除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.2-0.4份；聚二甲基二烯丙基氯化铵10-20份。

作为本发明的进一步改进，按重量份数计，还包括羟基辛酸1-5份。

作为本发明的进一步改进，缓释剂为纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚或、甲基纤维素醚或者羟乙基纤维素醚的一种或多种的组合物。

作为本发明的进一步改进，还包括羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇。

作为本发明的进一步改进，固体载体为壳聚糖、硅藻土、白土的一种或者多种的组合物。

作为本发明的进一步改进，固体载体的粒径≤0.2mm。

本发明还提供一种制备具有缓释功能的污水处理剂的方法，包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵和羟基辛酸，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为400-500r/min，搅拌时间为20-30min，再向混合液中加入纤维素醚和羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，搅拌30-45min后，再加入固体载体，在搅拌转速为200-300r/min条件下，搅拌20-30分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的具有缓释功能的污水处理剂采用疏水性的油脂性纤维素醚作为缓释剂进行制备，缓释污水处理剂与水接触后，纤维素醚在污水处理剂表面产生坚固的凝胶层，由凝胶层控制着除磷絮凝剂的释放，并且保护了除磷絮凝剂内部不受溶出溶媒的影响而发生崩解。随着缓释时间的延长，外层的凝胶层不断溶解，缓释污水处理剂内部形成凝胶层，再溶解直至污水处理剂内部的除磷絮凝剂完全溶于污水中，此时，除磷絮凝剂中的活性成分从污水水体的底部向四周、中上层逐渐溶解、扩散、吸附、沉降，药效持续时间较长，能持久、稳定地对污水处理池底部和中下层的含磷废水净化处理。

2.本发明设置有除磷絮凝剂，除磷絮凝剂中添加的羟基辛酸能阻隔污水中总磷的竞争离子、竞争基团先一步与聚合硫酸铁和聚二甲基二烯丙基氯化铵发生反应，从而减少聚合硫酸铁和聚二甲基二烯丙基氯化铵的损失，提高絮凝剂与总磷的反应转化率。

3.本发明的缓释剂中还添加了羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，能降低纤维素醚在水中形成的凝胶层的溶解速率，提高污水处理剂的缓释时间，延长除磷絮凝剂持续释放的时间，另外，添加的羧乙基氨基丁酸能提高缓释剂在水体中的降解能力，提高对水体生态环境的保护能力。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的污水处理剂在AAO工艺的缺氧段工艺处理阶段进行投放。

本发明披露了一种具有缓释功能的污水处理剂及其制备方法，具体实施方式如下：

实施例1

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 30份；

缓释剂 15份；

固体载体 50份。

作为本发明的进一步改进，除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.2份；聚二甲基二烯丙基氯化铵10份。

作为本发明的进一步改进，按重量份数计，还包括羟基辛酸1份。

作为本发明的进一步改进，缓释剂为纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，还包括羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇。

作为本发明的进一步改进，固体载体为壳聚糖和硅藻土的组合物。

作为本发明的进一步改进，固体载体的粒径≤0.2mm。

本发明还提供一种制备具有缓释功能的污水处理剂的方法，包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵和羟基辛酸，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为400r/min，搅拌时间为20min，再向混合液中加入羟丙基甲基纤维素醚和羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，搅拌30min后，再加入壳聚糖和硅藻土的组合物，在搅拌转速为200r/min条件下，搅拌20分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。

实施例2

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 45份；

缓释剂 25份；

固体载体 60份。

作为本发明的进一步改进，除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.4份；聚二甲基二烯丙基氯化铵20份。

作为本发明的进一步改进，按重量份数计，还包括羟基辛酸5份。

作为本发明的进一步改进，缓释剂为纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚或和甲基纤维素醚的组合物。

作为本发明的进一步改进，还包括羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇。

作为本发明的进一步改进，固体载体为硅藻土和白土的组合物。

作为本发明的进一步改进，固体载体的粒径≤0.2mm。

本发明还提供一种制备具有缓释功能的污水处理剂的方法，包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵和羟基辛酸，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为500r/min，搅拌时间为30min，再向混合液中加入羟丙基甲基纤维素醚或和甲基纤维素醚的组合物和羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，搅拌45min后，再加入硅藻土和白土的组合物，在搅拌转速为300r/min条件下，搅拌30分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。

实施例3

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 40份；

缓释剂 20份；

固体载体 55份。

作为本发明的进一步改进，除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.3份；聚二甲基二烯丙基氯化铵15份。

作为本发明的进一步改进，按重量份数计，还包括羟基辛酸3份。

作为本发明的进一步改进，缓释剂为纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物。

作为本发明的进一步改进，还包括羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇。

作为本发明的进一步改进，固体载体为壳聚糖。

作为本发明的进一步改进，固体载体的粒径≤0.2mm。

本发明还提供一种制备具有缓释功能的污水处理剂的方法，包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵和羟基辛酸，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为25min，再向混合液中加入羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物和羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，搅拌40min后，再加入壳聚糖，在搅拌转速为250r/min条件下，搅拌25分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。

对比例1

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 40份；

缓释剂 20份；

固体载体 55份。

作为本发明的进一步改进，除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.3份；聚二甲基二烯丙基氯化铵15份。

作为本发明的进一步改进，缓释剂为纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物。

作为本发明的进一步改进，还包括羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇。

作为本发明的进一步改进，固体载体为壳聚糖。

作为本发明的进一步改进，固体载体的粒径≤0.2mm。

本发明还提供一种制备具有缓释功能的污水处理剂的方法，包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为25min，再向混合液中加入羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物和羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，搅拌40min后，再加入壳聚糖，在搅拌转速为250r/min条件下，搅拌25分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。

对比例2

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 40份；

缓释剂 20份；

固体载体 55份。

作为本发明的进一步改进，除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.3份；聚二甲基二烯丙基氯化铵15份。

作为本发明的进一步改进，按重量份数计，还包括羟基辛酸3份。

作为本发明的进一步改进，缓释剂为纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物。

作为本发明的进一步改进，固体载体为壳聚糖。

作为本发明的进一步改进，固体载体的粒径≤0.2mm。

本发明还提供一种制备具有缓释功能的污水处理剂的方法，包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵和羟基辛酸，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为25min，再向混合液中加入羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物，搅拌40min后，再加入壳聚糖，在搅拌转速为250r/min条件下，搅拌25分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。

对比例3

本发明提供一种具有缓释功能的污水处理剂，包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 40份；

缓释剂 20份；

固体载体 55份。

作为本发明的进一步改进，除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.3份；聚二甲基二烯丙基氯化铵15份。

作为本发明的进一步改进，缓释剂为纤维素醚。

作为本发明的进一步改进，纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物。

作为本发明的进一步改进，固体载体为壳聚糖。

作为本发明的进一步改进，固体载体的粒径≤0.2mm。

本发明还提供一种制备具有缓释功能的污水处理剂的方法，包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为450r/min，搅拌时间为25min，再向混合液中加入羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚的组合物，搅拌40min后，再加入壳聚糖，在搅拌转速为250r/min条件下，搅拌25分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。

缓释除磷装置是由溶药池、原水池、2个反应池构成的一体化装置。装置2个反应池进行对比实验，每个反应池设计处理水量是500L·d^-1。具有缓释功能的污水处理剂投加装置置于反应池上方，装置是不锈钢开孔圆盘，上部连接螺纹丝杆，通过改变螺纹丝杆浸没在水中的高度从而改变污水处理剂浸没在水中的高度。使用中根据原水浓度5mg·L^-1，出水浓度1mg·L^-1计算得出缓释除磷装置连续运行36h，出水浓度达到要求所需的理论药剂量240g，即4颗污水处理机。污水处理剂浸没在反应池中的高度为7mm，反应池内水流上升流速是29.7cm·h-1，在水流冲刷下缓慢溶解的缓释污水处理剂与含磷废水中的磷发生化学沉淀反应，沉淀到反应池底部，从而起到除磷作用。

取南漳县的城市污水(7.63mg·L-1)制作成水样，并上述方法采用实施例1-3以及对比例1-3中制备的具有缓释功能的污水处理剂进行测试，根据下列测定标准测定具有缓释功能的污水处理剂的性能：本发明具有缓释功能的污水处理剂测试性能结果如下表1。

表1不同试样不同性能测试

实施例1、实施例2和实施例3是改变配方用量所呈现的各项测试结果，可以得出，在一定范围内，配方用量的增加，除磷性能呈现提高的趋势，从上表1中可以看出，实施例1-3的各项性能优于对比例1-3；

并且从污水处理剂遇水到缓释的4h时总磷去除率较低，但是经过4h后总磷去除率迅速上升，之后稳定缓释除磷活性成分。

实施例3与对比例1相比，对比例1未加入有效成分羟基辛酸，实施例3的总磷去除率最高达到96％(总磷去除率的计算方法为：(初始总磷浓度-测定时总磷浓度)/初始总磷浓度)，而对比例1的总磷去除率最高仅是在64h时达到69％；

实施例3与对比例2相比，对比例2中未加入羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，对比例2的试样在24h时总磷浓度就不变了，说明对比例2的试样在12h就已经将除磷活性成分释放完全，因此其释放除磷活性物质的持久性能比添加有羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇的实施例3。

以上对本发明所提供的一种具有缓释功能的污水处理剂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：包含相应如下重量份数的如下组分：

除磷絮凝剂 30-45份；

缓释剂 15-25份；

固体载体 50-60份。

2.根据权利要求1所述的一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：所述除磷絮凝剂包括相应如下重量比的如下组分：聚合硫酸铁0.2-0.4份；聚二甲基二烯丙基氯化铵10-20份。

3.根据权利要求2所述的一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：按重量份数计，还包括羟基辛酸1-5份。

4.根据权利要求3所述的一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：所述缓释剂为纤维素醚。

5.根据权利要求4所述的一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：所述纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素醚或、甲基纤维素醚或者羟乙基纤维素醚的一种或多种的组合物。

6.根据权利要求4所述的一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：还包括羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇。

7.根据权利要求1所述的一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：所述固体载体为壳聚糖、硅藻土、白土的一种或者多种的组合物。

8.根据权利要求7所述的一种具有缓释功能的污水处理剂，其特征在于：所述固体载体的粒径≤0.2mm。

9.一种制备如权利要求1所述的具有缓释功能的污水处理剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)备料：按要求称量准备各组分原料；

(2)制备具有缓释功能的污水处理剂：将向装有聚合硫酸铁的容器中，边搅拌加入聚二甲基二烯丙基氯化铵和羟基辛酸，在高速搅拌机中混合搅拌，搅拌转速为400-500r/min，搅拌时间为20-30min，再向混合液中加入纤维素醚和羧甲基羟乙基纤维素、羧乙基氨基丁酸、聚乙烯醇，搅拌30-45min后，再加入固体载体，在搅拌转速为200-300r/min条件下，搅拌20-30分钟，最后将搅拌后的混合物加入颗粒挤压机内成型造颗粒料；

(3)干燥：将制得的颗粒料干燥后得到所需具有缓释功能的污水处理剂颗粒料。