CN111039373A - 一种净化黑臭水体的絮凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种净化黑臭水体的絮凝剂及其制备方法和应用。以净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，该净化黑臭水体的絮凝剂包括硅酸钠4wt％～6wt％，碱性沸石粉25wt％～30wt％，羧甲基壳聚糖3wt％～6wt％，木质素磺酸盐4wt％～7wt％，氧化钙12wt％～14wt％，陶瓷粉12wt％～15wt％，淀粉黄原酸酯15wt％～20wt％，以及碳酸钙5wt％～10wt％。本发明还提供了一种净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法及其应用。本发明提供的絮凝剂可以通过吸附、絮凝等作用将黑臭水体中的溶解有机物、悬浮污泥、胶体、重金属离子、磷、氮等污染物进行有效去除，达到净化水体的目的。

Description

一种净化黑臭水体的絮凝剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及黑臭水体处理技术领域。更具体地，涉及一种净化黑臭水体的絮凝剂及其制备方法和应用。

背景技术

当自然水体中接收了超量的有机物，如生活污水、禽畜粪便、屠宰废水等，水体中的溶解氧会被大量消耗，进而使得厌氧菌变得活跃。厌氧菌消耗有机物产生甲烷、硫化氢、氨等难闻气体。这些气体上浮过程中裹挟底泥，使得水体发黑。

黑臭水体的治理方法可以归纳为“截、引、净、减、调、养、测”的综合治理法。其中，“净”的意思是净化处理水体，而“减”的意思是减少水中有机物的含量。絮凝法是一种有效地快速净化水体的方法。好的絮凝剂不仅可以实现“净”的目标，更可以完成“减”的任务，从而将悬浮污泥、溶解有机物、磷、氮等从水体中分离出去。然而，目前并无絮凝剂能够达到上述目标。

因此，本发明提供了一种净化黑臭水体的絮凝剂及其制备方法和应用，解决了上述问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种净化黑臭水体的絮凝剂，该絮凝剂不仅可以实现水体的净化，也可以降低水体中的富营养化物质含量。

本发明的第二个目的在于提供一种净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种净化黑臭水体的絮凝剂的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种净化黑臭水体的絮凝剂，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，包括：

本发明所述的净化黑臭水体的絮凝剂中，硅酸钠俗称水玻璃，在水中可以形成胶体，对碱土金属有极好的去除效果，有利于降低水的硬度；

碱性沸石粉是一种高效吸附剂，它有良好的对黑臭水体中的溶解有机物的吸附能力，可以吸附黑臭水体中的磷、氮污染物；

羧甲基壳聚糖是一种天然有机高分子絮凝剂，壳聚糖分子中有大量的酰胺基、羟基，具有良好的吸附、絮凝能力，原料完全取自于自然界，羧甲基改性后的壳聚糖可溶于水，絮凝能力大大增强；

木质素也是一种天然有机高分子物质，其经过磺酸盐改性后，拥有极好的吸附、絮凝能力，可以对水中的有机污染物、重金属离子等进行网捕、卷扫，进行有效去除；

淀粉黄原酸酯与羧甲基壳聚糖和木质素磺酸盐拥有类似的功能，三者共同使用，可以大大提高药剂的适用范围，提高絮凝剂对不同污染物的有效性；

氧化钙是一种灭菌剂，可以使水体的pH呈现弱碱性，提高絮凝剂的絮凝能力，其产生的氢氧化钙胶体也可以对水体中的污染物进行捕捉；

碳酸钙和陶瓷粉用于增强絮体的紧致度，使絮体快速结团并沉降，后续易与水分离；

上述组分相互配合，协同作用，使其不仅可以实现水体的净化，也可以降低水体中的富营养化物质含量，缺少任一组分或者任一组分的含量改变都会导致本发明在某些方面有不同程度的减弱。

优选地，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，其包括：

优选地，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，其包括：

优选地，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，其包括：

优选地，所述硅酸钠的目数为不低于300目。

优选地，所述碱性沸石粉的目数为不低于300目。

优选地，所述氧化钙的目数为不低于300目。

优选地，所述陶瓷粉的目数为不低于300目。

优选地，所述碳酸钙的目数为不低于300目。

优选地，所述羧甲基壳聚糖的目数为不低于100目。

优选地，所述木质素磺酸盐的目数为不低于100目。

优选地，所述淀粉黄原酸酯的目数为不低于100目。

优选地，所述硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙的目数比为300：300:100:100:300:300:100:300。

作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

将硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙混合均匀，得到所述净化黑臭水体的絮凝剂。

优选地，所述硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙的混合均匀度为97％以上。

在上述步骤中，混合为本领域的常规技术手段，混合过程中可以进行搅拌，搅拌的目的是使各组分混合得更加充分，防止局部出现结块；此外，应当理解的是，上述混合步骤是在室温下进行的。

优选地，所述将硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙混合均匀具体包括如下步骤：

1)将羧甲基壳聚糖、淀粉黄原酸酯和木质素磺酸盐分别投入混合器中进行混合；

2)再将氧化钙和碳酸钙分别投入混合器中进行混合；

3)最后将碱性沸石粉和陶瓷粉投入混合器中进行混合。

其中，对步骤1)、2)和3)中各投入组分的投入顺序不作要求，本领域技术人员可以现场作业需要合理调整该些原料的加入顺序。

作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种上述净化黑臭水体的絮凝剂在黑臭水体治理中的应用。

另外，如无特殊说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的净化黑臭水体的絮凝剂，可以通过吸附、絮凝等作用将黑臭水体中的溶解有机物、悬浮污泥、胶体、重金属离子、磷、氮等污染物进行有效去除，达到净化水体的目的。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法；所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得。

实施例1

本实施例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本实施例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐和淀粉黄原酸酯分别磨成100目粉末，将碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、碱性沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

实施例2

本实施例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本实施例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐和淀粉黄原酸酯分别磨成100目粉末，将硅酸钠、碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、碱性沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

对比例1

本对比例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本对比例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐和淀粉黄原酸酯分别磨成100目粉末，将氯化钠、碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将氯化钠粉末、碱性沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

对比例2

本对比例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本对比例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将壳聚糖、木质素磺酸盐和淀粉黄原酸酯分别磨成100目粉末，将硅酸钠、碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、碱性沸石粉粉末、壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

对比例3

本对比例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本对比例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐和淀粉黄原酸酯分别磨成100目粉末，将硅酸钠、沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

对比例4

本对比例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本对比例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、氯化钠和淀粉黄原酸酯分别磨成100目粉末，将硅酸钠、碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、碱性沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、氯化钠粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

对比例5

本对比例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本对比例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐和氯化钠分别磨成100目粉末，将硅酸钠、碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、碱性沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、氯化钠粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

对比例6

本对比例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本对比例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐和淀粉黄原酸酯分别磨成400目粉末，将碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成1000目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、碱性沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到97％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

对比例7

本对比例提供了一种用于净化黑臭水体的絮凝剂，其中，以该絮凝剂的总重量为100wt％计，该絮凝剂包含：

本对比例还提供了上述净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：

1)室温下，将羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐和淀粉黄原酸酯分别磨成100目粉末，将碱性沸石粉、氧化钙、陶瓷粉和碳酸钙分别磨成300目粉末；

2)在室温下，将硅酸钠粉末、碱性沸石粉粉末、羧甲基壳聚糖粉末、木质素磺酸盐粉末、氧化钙粉末、陶瓷粉粉末、淀粉黄原酸酯粉末以及碳酸钙粉末按比例投入混合器中进行搅拌，当混合均匀度达到80％以上时，得到净化黑臭水体的絮凝剂。

测试例1

本测试例提供了絮凝剂在黑臭水体治理工程中的应用，其包括以下步骤：

将实施例1、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4制得的絮凝剂，以及包括市售的聚合氯化铝及聚丙烯酰胺的组合物分别与某河道获取的黑臭河道污水于烧杯中混合搅拌，进行烧杯实验；

其中，市售的聚合氯化铝及聚丙烯酰胺的投加量经试验，分别为20mg/L和0.5mg/L时，对黑臭水体的污染物去除效果最佳，搅拌时间为2min；

实施例1及对比例1-4制得的絮凝剂的投加量均为3mg/L，搅拌时间为2min；

其投加效果结果对比如表1所示。可见，将本发明的絮凝剂应用于黑臭河道净化，水体中的COD、BOD、总磷、总氮等都得到了有效去除。实施例1中的絮凝剂取得了最佳的污染物去除效果，其出水水质最好。市售聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的组合试验证明，本发明提出的一种净化黑臭水体的絮凝剂具有更高的污水处理效率。本絮凝剂的投加量更小，因此污泥产出率也会相应下降，降低污泥的处理成本。对比例1所提出的絮凝剂取得了与实施例1中的絮凝剂近似的试验结果，说明硅酸钠成分对表1中的污染物的去除并没有起到关键作用，但是，我们对处理后的黑臭水体进行了硬度测量，实施例1和对比例1的出水总硬度分别为564mg/L和217mg/L，这说明硅酸钠的存在大大降低了水体的总硬度。对比例2的结果说明在羧甲基壳聚糖被替换为壳聚糖后，药剂的絮凝和吸附能力有所降低，这是因为壳聚糖不易溶于水，且絮凝能力大大弱于羧甲基壳聚糖。对比例3的结果说明碱性沸石粉不可被替代为普通沸石粉，否则将导致絮凝剂对有机污染物的吸附能力下降。对比例4的结果说明，木质素磺酸盐不可被替代，该絮凝剂中的各有机高分子成分相互配合，将絮凝剂对有机污染物、胶体、悬浮物的去除效率做到最佳去除率。

表1黑臭水治理烧杯实验结果

测试例2

本测试例提供了絮凝剂在含有大量腐植酸的黑臭水体治理工程中的应用，其包括以下步骤：

将实施例2、对比例5、对比例6和对比例7制得的絮凝剂分别与含有大量腐植酸的黑臭水体于烧杯中混合搅拌，进行烧杯实验；

实施例2及对比例5-7制得的絮凝剂的投加量均为4mg/L，搅拌时间为5min；

其投加效果结果对比如表2所示。可见，将本发明的絮凝剂应用于黑臭河道净化，水体中的COD、BOD、悬浮颗粒物浓度和腐植酸浓度等都得到了有效去除。实施例2中的絮凝剂取得了最佳的污染物去除效果，其出水水质最好，污水中的主要污染物都得到了有效的去除，腐植酸浓度甚至降至9mg/L。对比例5的试验结果表明淀粉黄原酸酯在本絮凝剂中不可或缺，缺少淀粉黄原酸酯后，絮凝剂对COD、BOD、悬浮颗粒物及腐植酸的去除效果都大打折扣。对比例6的试验结果表明，本絮凝剂各组分的颗粒度不能过大，否则将降低絮凝剂的吸附絮凝能力。对比例7的试验结果表明，本絮凝剂的各组分需要得到有效混合，否则由于成分分布不均匀，同样会导致本絮凝剂不能得到理想的效果。

表2黑臭水治理烧杯实验结果

综上所述，本发明的各组分之间相互配合，协同作用，使其对黑臭水体中污染物的吸附、絮凝的作用效果最优，缺少硅酸钠导致处理后的水体总硬度过高，缺少羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、淀粉黄原酸酯中的一种或几种，都会降低本絮凝剂的絮凝能力，从而导致残留的COD、BOD、悬浮颗粒物、总氮、总磷、腐植酸等偏高。值得一提的是，本絮凝剂组分中，碳酸钙和陶瓷粉具有增加絮体紧实度、迅速凝聚絮体的功能，同样不可或缺。通常，缺少碳酸钙和陶瓷粉将导致絮体的沉降时间下降95％以上，而且所形成的絮体极易破碎。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种净化黑臭水体的絮凝剂，其特征在于，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，其包括：

2.根据权利要求1所述的净化黑臭水体的絮凝剂，其特征在于，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，其包括：

3.根据权利要求1所述的净化黑臭水体的絮凝剂，其特征在于，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，其包括：

4.根据权利要求1所述的净化黑臭水体的絮凝剂，其特征在于，以所述净化黑臭水体的絮凝剂的总重量为100wt％计，其包括：

5.根据权利要求1～4任一项所述的净化黑臭水体的絮凝剂，其特征在于，所述硅酸钠的目数为不低于300目；所述碱性沸石粉的目数为不低于300目；所述氧化钙的目数为不低于300目；所述陶瓷粉的目数为不低于300目；所述碳酸钙的目数为不低于300目；所述羧甲基壳聚糖的目数为不低于100目；所述木质素磺酸盐的目数为不低于100目；所述淀粉黄原酸酯的目数为不低于100目。

6.根据权利要求1所述的净化黑臭水体的絮凝剂，其特征在于，所述硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙的目数比为300：300:100:100:300:300:100:300。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙混合均匀，得到所述净化黑臭水体的絮凝剂。

8.根据权利要求7所述的净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙的混合均匀度为97％以上。

9.根据权利要求8所述的净化黑臭水体的絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述将硅酸钠、碱性沸石粉、羧甲基壳聚糖、木质素磺酸盐、氧化钙、陶瓷粉、淀粉黄原酸酯以及碳酸钙混合均匀具体包括如下步骤：

1)将羧甲基壳聚糖、淀粉黄原酸酯和木质素磺酸盐分别投入混合器中进行混合；

2)再将氧化钙和碳酸钙分别投入混合器中进行混合；

3)最后将碱性沸石粉和陶瓷粉投入混合器中进行混合。

10.一种如权利要求1～6任一项所述的净化黑臭水体的絮凝剂在黑臭水体治理中的应用。