CN110104747A - 一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉及其应用 - Google Patents

Abstract

一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，包括：聚丙烯酰胺、铁盐、铝盐、壳聚糖、白云石粉、黏土混合组成；并且各组合物按下述重量比配制，其中：聚丙烯酰胺0.5％；铁盐10％；铝盐30％；壳聚糖9.5％；白云石粉30％；黏土20％。所述的聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，或者非离子聚丙烯酰胺中的任意一种；所述的铁盐为三氯化铁、硫酸亚铁或聚铁中的任意一种；所述的铝盐为聚合氯化铝或硫酸铝中的任意一种；所述的壳聚糖包括壳聚糖及其衍生物中的任意一种；所述的黏土为高岭土或有机膨润土中的任意一种。复合絮凝药粉改变了絮凝工艺，将传统的3‑4次加药改成一次性加药，使整个废水处理设备和工序简单化；不仅具有特定的理化作用，而且具有良好的聚合沉淀和表面吸附作用和去除废水中COD和脱色作用。

Description

一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉及其应用

技术领域

本发明涉及一种废水处理技术，尤其是一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，属于印刷废水处理或环保技术领域。

背景技术

柔性版印刷采用水墨工艺，由于具有相当的环保特点，因此已经成为绿色环保印刷的发展方向。但是它在整个印刷工艺流程中依然存在废水处理问题。为了解决印刷流程中各种废水的处理，目前柔性版印刷水墨处理仍然沿用在废水中多次加入各种絮凝药剂的方法，实现对废水进行絮凝处理。

附图4给出了加三种至四种液体药剂进行废水絮凝处理的工艺示意图。

上述这种传统化学絮凝方法中多种药粉加入顺序：分别按照①→②→③→④步骤进行，每一步骤中加入不同化学特性的药粉，药粉按照一定比例与水混合进行搅拌后形成不同的药剂。

实践表明：这种按照程序添加多种药剂的工艺，不仅效果差，而且不稳定。柔性版印刷水墨工艺过程中产生的废水是一种高浓度、高色度、高难度处理的典型的化工废水，废水中污染物成份十分复杂。传统的柔性版印刷水墨废水处理一般采用分段逐次投入三种至四种的液体药剂进行废水和药剂的混合搅拌，从而使废水中的胶体物质产生凝聚或絮凝的效果。但是这种分次投入无机絮凝剂和有机絮凝剂的方法，要去除废水中的污染物质是具有一定局限性的，而且絮凝剂的投入量以及投入的药剂成份不能有效对应废水中水质变动，因而造成絮凝的效果不佳。

此外，由于柔性版印刷过程中需经常更换印刷图案的流程，并且设备清洗也会造成不同油墨颜色的掺杂引起的复杂化学成份变化，从而不仅造成废水成分的变化，也就造成了无法达到废水有效处理的效果。

因此，探索提高絮凝剂的絮凝效率和絮凝剂的使用方法就成为解决柔性版印刷水墨废水处理的关键之一。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种具有高效絮凝效果的絮凝药粉、以及絮凝粉剂的使用方法。

这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，它包括聚丙烯酰胺、铁盐、铝盐、壳聚糖、白云石粉、黏土；并且各组合物按下述重量百分比配制，其中

优选地，所述的聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，或者为非离子聚丙烯酰胺中的任意一种。

优选地，所述的铁盐为三氯化铁、硫酸亚铁或聚铁中的任意一种。

优选地，所述的铝盐为聚合氯化铝或硫酸铝中的任意一种。

优选地，所述的壳聚糖包括壳聚糖及其衍生物中的任意一种。

优选地，所述的黏土为高岭土或有机膨润土中的任意一种。

这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉的制使用方法如下：

1)将上述配比的各原料经充分混合后形成的絮凝处理剂，一次性地投入到油墨废水池1中的柔性版印刷水墨废水中进行柔性版印刷水墨废水的絮凝处理；

2)将经絮凝处理的柔性版印刷水墨废水经输送泵排入分离槽2中，使位于分离槽2中的柔性版印刷水墨废水在水中分离成上层清水和下层絮凝混合水；

3)将分离槽2上层的已处理清水和下层絮凝混合水分别进行深度处理：使已处理上层清水经深度处理后作为合乎排放的清水，将下层絮凝混合水送入脱水机；

4)将絮凝混合水经脱水机4处理后变成泥渣废弃物输入泥渣槽5；

5)将脱水机处理后外排的废水经回流槽6输入油墨废水槽1，进入下一循环。

根据以上技术方案提出的这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，具有以下特点：

1、改变了絮凝工艺，将传统的3-4次加药改成一次性加药，使整个废水处理设备和工序简单化；

2、这种复合絮凝药粉由于组合物具有特定的处理化作用，具有良好的聚合沉淀和表面吸附作用；

3、加药量低、絮凝沉降快、成本低；具有良好的去除废水中COD和脱色作用。

附图说明

图1为采用本发明复合絮凝药粉的工艺流程图；

图2为油墨废水在量杯中的原始状态图；

图3为进行絮凝处理后的油墨废水在量杯中分层状态示意图；

图4为传统絮凝处理流程示意图。

图中：

1-油墨废水池 2-废水分离槽 3-深度处理槽 4-脱水机 5-泥渣槽 6-回流槽 7-量杯 8-废水混合溶液 9-絮凝物。

具体实施方式

本发明提出的这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其核心创意在于：利用所选择的聚丙烯酰胺、铁盐、铝盐、壳聚糖、白云石粉、黏土混所具有的处理化特性经充分混合以后，一次性地投入到呈胶体溶液状态的柔性版印刷水墨中，利用聚丙烯酰胺、铁盐(三氯化铁、硫酸亚铁)、铝盐(聚合氯化铝、硫酸铝)、壳聚糖都具有在水处理中的絮凝作用，并借助于氯离子、氢氧根粒子之间的相互的化合作用，在白云石粉和黏土中不溶于水的沉淀作用下，使具有一定胶体状的柔性版印刷废水达到凝聚分离的效果。

以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。

这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其特征在于：它包括：聚丙烯酰胺、铁盐、铝盐、壳聚糖、白云石粉、黏土混合；并且各组合物按下述重量比配制，其中聚丙烯酰胺0.5％；铁盐10％；铝盐30％；壳聚糖9.5％；白云石粉30％；黏土20％。

所述的聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，或者非离子聚丙烯酰胺中的任意一种。

优选地，所述的铁盐为三氯化铁、硫酸亚铁或聚铁中的任意一种。

所述的铝盐为聚合氯化铝或硫酸铝中的任意一种。

所述的壳聚糖包括壳聚糖及其衍生物中的任意一种。

所述的黏土为高岭土或有机膨润土中的任意一种。

这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其使用方法如图1所示：

1)将上述配比的各原料经充分混合后形成的絮凝处理剂，一次性地投入到油墨废水池1中的柔性版印刷水墨废水中进行柔性版印刷水墨废水的絮凝处理、并在加入絮凝处理剂时给予充分的搅拌；

2)将经絮凝处理的柔性版印刷水墨废水经输送泵排入分离槽2中，使位于分离槽2中的柔性版印刷水墨废水在水中分离成上层清水和下层絮凝混合水；

3)将分离槽2上层的已处理清水和下层絮凝混合水分别进行深度处理：使已处理上层清水经深度处理后作为合乎排放的清水，将下层絮凝混合水送入脱水机；

4)将絮凝混合水经脱水机4处理后变成泥渣废弃物输入泥渣槽5；

5)将脱水机处理后外排的废水经回流槽6输入油墨废水槽1，进入下一循环。

图2给出的是取自油墨废水池中未经药剂处理时的废水混合液的状态，此时的柔性版印刷废水是一种介于胶体溶液和悬浊液之间的一种混合液体。

图3给出的是在加入了絮凝药剂处理后的柔性版印刷废水在分离槽中的状态；此时这种经处理后的柔性版印刷废水，已经出现了明显的分层状态，上层成比较清晰的近似清水层，下部则为经絮凝处理后的絮凝物。

实施例1

这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，由聚丙烯酰胺、三氯化铁、硫酸铝、壳聚糖、白云石粉、黏土混合组成；并且各组合物按下述重量比配制，其中聚丙烯酰胺0.5％；三氯化铁10％；硫酸铝30％；壳聚糖9.5％；白云石粉30％；黏土20％。

所采用的聚丙烯酰胺可以是阳离子聚丙酰胺、阴离子聚丙酰胺或者是非离子聚丙烯酰胺。

实施例2

这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，由聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、聚合氯化铝、壳聚糖、白云石粉、黏土混合组成；并且各组合物按下述重量比配制，其中聚丙烯酰胺0.5％；硫酸亚铁10％；氯化铝30％；壳聚糖9.5％；白云石粉30％；黏土20％。

所采用的聚丙烯酰胺可以是阳离子聚丙酰胺、阴离子聚丙酰胺或者是非离子聚丙烯酰胺。

采用上述材料配制的这种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其中的水处理絮凝剂聚丙稀酰胺主要由阳离子型、阴离子型和非离子型，在这几种类型中，非离子型聚丙烯酰胺用途面也没有那么宽。在水处理中非离子聚丙烯酰胺是较好的絮凝剂，它可以对水中的固体粒子进行吸附，从而使水中的固体粒子凝聚成一个比较大的絮状物。

由于非离子聚丙烯酰胺是高分子聚合物，在水处理中由于非离子是较好的絮凝剂，它可以对水中的固体粒子进行吸附，从而使水中的固体粒子凝聚成一个比较大的絮状物。由于非离子聚丙烯酰胺是高分子聚合物，其分子链中含有一定量的极性基因能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。它加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清、促进过滤等效果。作为交联剂的非离子聚丙烯酰胺对有机胶体状悬浮物有特效，能迅速促进污泥脱水过滤，脱水时不沾滤布，压滤时不松散。

此外，在上述技术方案中采用的壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，它是一种自然资源十分丰富的线性聚合物——甲壳素，在酸性介质中，壳聚糖的分子中的-NH₂被质子化为(R-NH₃ ⁺)_n,产生酸性溶解；而未被脱N-乙酰基的甲壳质无溶解性。因此，壳聚糖的溶解性与脱乙酰度密切相关。脱乙酰度在60％以下的壳聚糖只有部分离析溶解于稀醋酸溶液中；脱乙酰度为80％以上的则以油性状清澈地溶于稀醋酸溶液中。壳聚糖经稀醋酸的溶解，可实现其不同于脱乙酰度的分离；溶液在加碱过程中控制不同的工艺条件。可制备如粉粒、凝胶、多孔粒状等不同状态的青白色壳聚糖纯品。壳聚糖由于分子的基本单元是带有氨基的葡萄糖，分子中同时含有氨基和羟基，性质比较活泼，可修活化和偶联。表现如下：

1)壳聚糖分子中的活性侧基——NH₂,可酸化成盐类，导入羟基官能团，取代合成侧链铵盐、混合醚、聚氧乙烯醚等，制备具有水溶性、醇溶性、有机溶剂溶解性、表面活性剂以及纤维性等各种衍生物；

2)壳聚糖分子中的-OH和HN₂具有配位鳌合功能；

3)壳聚糖分子中的-OH和HN₂均可与交联剂进行交联接枝改性成网状聚合物；

4)壳聚糖分子中的-HN₂先与过渡金属离子形成配合物，再与交联剂进行交联，具有“模板剂”的“记忆力“和选择吸附性能；

5)壳聚糖在适当条件下进行酰基化，可制备具有低碳数溶生物和高碳数水性衍生物。

近年来，国外已普遍将壳聚糖絮凝剂用于水处理技术中，壳聚糖在进行水处理中的最大优点在于：可生物降解，不带来二次污染。

本技术方案选用的白云石粉，其主要成分为碳酸钙镁，中和硫酸时，最好采用白云石作为滤料，反应产生的硫酸镁易溶于水，不致影响中和反应的继续进行，而生成的石膏(CaSO₄)量也较少，仅为石灰石与硫酸反应生成物的一半，不过白云石成本高，反应速度慢，反应式为：

2H₂SO₄+CaCO₃﹒MgCO₃→CaSO₄+MgSO₄+2H₂O+2CO₂

2H₂SO₄+CaCO₃→CaSO₄+H₂O+CO₂

本技术方案中采用的三氯化铁和硫酸亚铁都是水处理工艺中常用的絮凝剂，三氯化铁在饮用水处理中用作净水剂，在环保废水中作絮凝剂，污泥脱水中脱水剂。三氯化铁在水中与氢氧化物碱度作用后生成了多种水解物，结合生成了氢氧化铁。这种水解产物带有很多正电荷，所以能和胶体微粒上的负电荷，并且与带负电荷的颗粒物和三氧化铁相结合，所以具有絮凝能力并形成矾花。同时三氧化铁与水中的硫化氢、磷酸盐以及氢氧化物碱度(OH)发生化学反应生成沉淀物，它能将废水中的重金属和硫化物沉淀出来，其生成的氧化铁矾花又可吸附水中难以降解的物质。因此它是一种处理城市废水和工业废水的处理想絮凝剂，具有显著沉淀重金属及硫化物、脱色、脱臭、除油、杀菌、降低出水中COD及BOD等功能。

同时，在上述水化学处理过程中，所生成的矾花大且密实，所以沉淀快，这种密实的矾花正电荷多，所以与水中胶体微粒的作用强。由于三氯化铁水解物生成物上的电荷受与其质量相比的比值大，故其对水中乳化和半乳化的有机物的作用及吸附能力也强。

同样，本技术方案中采用的聚合氯化铝和硫酸铝也都是水处理工艺中常用的絮凝剂，聚合氯化铝有较强的架桥吸附性能，在水解过程中伴随发生凝聚、吸附和沉淀等物处理化学过程。

硫酸铝在水处理中用作絮凝剂，一旦水中有杂质微粒(泥土)，则会显示水体混浊，因为AL³⁺水解得到Al(OH)₃胶体，可以吸附水体中的杂质沉降。硫酸铝以去除溶液中的有机物为主，当PH为5.7-7.8时，以去除水溶液中的悬浮物为主，当PH为6.4-7.8时，可以处理高混浊废水和低色度废水。

硫酸铝常用于净水，在水体净化过程中可以使杂质凝结，从而更加有利于水中含有的杂质沉淀或得到过滤，此外硫酸铝可以溶解于大量的中性或微碱性水中，从而产生氢氧化化铝。

硫酸铝溶于水中后，因水解作用而放出硫酸，固水溶液呈酸反应。

在本技术方案中，白云石粉末中CaCO₃和MgCO₃与溶解在混合溶液中SO₄起反应生成CaSO₄和MgSO_4.等沉淀物，起到帮助已生成的絮凝物沉淀的作用。

本技术方案中采用的黏土，其主要的作用是夹杂在絮凝状态生成物中，帮助絮凝物下沉，在这里后它和经过化学反应后的白云石粉的反应生成物CaSO₄和MgSO_4.的作用一样，使生成的云雾状絮凝物沉淀。

经目前在国内几个省的推广使用表明：采用这种单一复合絮凝药粉进行印刷废水处理比较传统四步法加药处理具有以下优点：

①传统的化学絮凝方法需要三种至四种加药桶(槽)。单一复合药粉絮凝过程只需要一个药桶(槽)，减少了计量泵，搅拌机等装置，简化了工艺与设备。

②原废水中无论是酸性还是碱性液体加入复合药粉后能够发挥调节作用；应用领域广泛，该工艺具有独创之处。

③传统的化学絮凝方法不仅与投加量有关，而且还与废水溶液初始PH值密切相关，必须用酸或碱溶液来调节。而单一复合药粉作为最佳的药粉是不需要考虑这些因素的。

④化学絮凝方法针对油类废水，脱色废水必须加入特殊的破乳剂和脱色剂。单一复合药粉具有多功能的作用。

⑤化学絮凝方法加药剂的量明显高于单一复合药粉，大大节约了运行成本。

以上仅是本申请人依据本发明的基本创意给出的基本实施方式，并不代表本发明的全部，任何依照本发明构思给出的不具备实质性创新内容的技术方案，均应视为属于本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其特征在于：它包括聚丙烯酰胺、铁盐、铝盐、壳聚糖、白云石粉、黏土混合组成；并且各组合物按下述重量比配制，其中

2.如权利要求1所述的一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其特征在于：所述的聚丙烯酰胺为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺，或者非离子聚丙烯酰胺中的任意一种。

3.如权利要求1所述的一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其特征在于：所述的铁盐为三氯化铁、硫酸亚铁或聚铁中的任意一种。

4.如权利要求1所述的一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其特征在于：所述的铝盐为聚合氯化铝或硫酸铝中的任意一种。

5.如权利要求1所述的一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其特征在于：所述的壳聚糖包括壳聚糖及其衍生物中的任意一种。

6.如权利要求1所述的一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉，其特征在于：所述的黏土为高岭土或有机膨润土中的任意一种。

7.如权利要求1所述的一种用于柔性版印刷水墨废水处理的复合絮凝药粉的使用方法如下：

1)将上述配比的各原料经充分混合后形成的絮凝处理剂，一次性地投入到油墨废水池1中的柔性版印刷水墨废水中进行柔性版印刷水墨废水的絮凝处理；

2)将经絮凝处理的柔性版印刷水墨废水经输送泵排入分离槽(2)中，使位于分离槽(2)中的柔性版印刷水墨废水在水中分离成上层清水和下层絮凝混合水；

3)将分离槽(2)上层的已处理清水和下层絮凝混合水分别进行深度处理：使已处理上层清水经深度处理后作为合乎排放的清水，将下层絮凝混合水送入脱水机；

4)将絮凝混合水经脱水机(4)处理后变成泥渣废弃物输入泥渣槽(5)；

5)将脱水机处理后外排的废水经回流槽(6)输入油墨废水槽(1)进入下一循环。