CN111875017A - 一种造纸废水处理药剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸废水处理药剂及其制备方法，属环境污染治理及造纸废水处理领域。该造纸废水处理药剂由以下按照重量份的原料组成：工业水玻璃0.5～2份、铁盐2～7份、硫酸铝45～65份、盐酸2～4份、氧化剂0.2～1份，经搅拌混匀制备出一种造纸废水处理药剂，并用于造纸废水的混凝深度处理。本发明还提供了所述用于造纸废水的处理药剂制备方法，所述药剂各成分之间配置合理，制备工艺简单，且相比传统工业废水处理方法投入成本明显降低，处理效果好，可有效提高造纸废水的COD去除率，使得COD去除率达到75％左右，在造纸废水处理领域具有广泛的应用前景。

Description

一种造纸废水处理药剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种絮凝性能优异使用成本低廉特别适用于造纸废水处理的造纸废水处理药剂及其制备方法。

背景技术

水是大自然赋予地球的宝贵财富，随着人类的发展，科技的进步，人口的增加，工农业经济得到迅猛的建设和发展，人类对水资源的需求也大幅增加，这一系列的发展变化使得污水排放量日益增长，然而人类对生态系统的管理并未完善，导致水环境污染日益严重，如今世界各国正面临着水环境污染的严重水危机。

据统计，废水排放总量中，工业废水占70％以上，造纸工业是世界六大工业污染源之一。造纸废水排放量大，污染物浓度高，生物降解性差，毒性强，并且其中包含大量的苯酚，卤代烃和许多其他种类的持久性有机污染物。因此，解决造纸废水的污染问题引起了社会的广泛关注。絮凝作为一种物理化学方法，由于其工艺简单，对某些细小颗粒，色度和浊度高的持久性有机污染物有突出作用，且具有成本低等优点而被广泛用于造纸废水处理。当前的絮凝剂通常分为三类，无机，有机和复合絮凝剂，无机絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)等的明显缺点是使用量大且处理效果不理想。对于具有良好净水能力的有机絮凝剂，如聚丙烯酰胺(PAM)，其处理后残留单体具有毒性，且剩余部分不易进行生物降解，甚至有“三致效应”(致畸、致癌、致突变)，使其应用范围受到限制。对于包括聚丙烯酰胺和聚合氯化铝在内的复合絮凝剂，尽管具有出色的处理效果，但仍存在诸如残留有毒化学物质和成本偏高等不利因素。

发明内容

本发明根据造纸废水的水质特征，针对现有技术的缺陷和不足，提供一种成分简单，设计合理、配置方便的造纸废水处理药剂，使其COD去除率高，且对环境污染程度小，具有良好的经济效益和社会效益，实用性更强。

为实现本发明目的，本发明针对造纸废水的水质特征，以工业水玻璃、硫酸铝、盐酸、铁盐、氧化剂为主要原料，经混合、搅拌制备出一种造纸废水处理药剂，用于造纸废水的混凝深度处理，使得造纸废水中细小纤维素、木质素、水溶性COD等去除率显著提高，在充分利用污水处理厂现有污水处理设施，不影响企业生产的条件下，经济、合理、快速、有效的提高造纸废水的处理效果，使外排水满足环保排放标准要求。

一种造纸废水处理药剂，其特征在于由以下重量份物质组成：工业水玻璃稀释液0.5-2份、铁盐2-7份、硫酸铝45-65份、盐酸2-4份、氧化剂0.2-1份；所述造纸废水处理药剂的制备方法如下：

步骤一：称取工业水玻璃并在其中加入适量水，将工业水玻璃稀释2-8倍，得到工业水玻璃稀释液；

步骤二：在搅拌设备不断搅拌的情况下，取硫酸铝、盐酸加入步骤一中制备的工业水玻璃稀释液中，混合均匀制得混合液；

步骤三：取铁盐、氧化剂加入步骤二所得混合液中，搅拌混合均匀，陈化，得造纸废水处理药剂原液；

步骤四：在步骤三所得的造纸废水处理药剂原液中加入等体积的水，对药剂进行稀释促进药品溶解获得造纸废水处理药剂。

优选地，所述硫酸铝为7.5％的液态硫酸铝。

优选地，所述盐酸为30％的工业盐酸。

优选地，所述铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁、聚合硫酸铁中的至少一种。

优选地，所述氧化剂为氯酸钠、过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、次氯酸钠中的至少一种。

一种造纸废水处理药剂的絮凝试验，其特征在于：利用上述方法制备的造纸废水处理药剂进行的絮凝试验的步骤如下：将装有一定量造纸废水的烧杯置于六联同步电动搅拌器上，向造纸废水中投加0.5‰-1.8‰的造纸废水处理药剂，在100r/min的低速条件下搅拌1小时；随后向废水中加入1‰的聚丙烯酰胺，低速条件下搅拌2分钟，随后静置1小时取上清液测定COD及pH指标。

优选的，所述造纸废水为二沉池出水，COD为120-430mg/L，pH值约为7.5。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益结果：

本发明造纸废水处理药剂的制备方法工艺简单、易操作、效果好。所需成本较低，仅为芬顿技术的1/3-2/3。各成分之间配置合理，絮凝效率高。对环境污染程度小。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

造纸废水处理药剂由以下按照重量份的原料组成：工业水玻璃稀释液1份、铁盐4份、硫酸铝55份、盐酸3份、氧化剂0.6份。

造纸废水处理药剂的制备仪器为磁力搅拌器85-1。

造纸废水处理药剂，其制备方法包括如下步骤：

步骤一：工业水玻璃中加入适量水，将工业水玻璃稀释4倍，得到工业水玻璃稀释液，取其重量份1份。

步骤二：在磁力搅拌器85-1持续搅拌条件下，按份数取硫酸铝55份、盐酸3份加入步骤一制得的工业水玻璃稀释液1份中，搅拌均匀制得混合液。其中硫酸铝为7.5％的液态硫酸铝，盐酸为工业级30％的盐酸。

步骤三：取铁盐4份、氧化剂0.6份加入步骤二所得混合液中，搅拌混合均匀，陈化，得造纸废水处理药剂原液。其中铁盐为硫酸亚铁，氧化剂为氯酸钠。

步骤四：在步骤三所得造纸废水处理药剂原液中加入等体积的水，对药剂进行稀释促进药品溶解获得造纸废水处理药剂。

本发明实施例1中造纸废水处理药剂与现有市售絮凝剂，在相同条件下处理相同量的造纸废水的深度处理效果对比见下方表1：药剂的添加量均为1‰，造纸废水的COD为192.6mg/L，pH值为7.32。

表1

实施例2

造纸废水处理药剂由以下按照重量份的原料组成：工业水玻璃稀释液2份、铁盐7份、硫酸铝65份、盐酸4份、氧化剂1份。

造纸废水处理药剂的制备仪器为磁力搅拌器85-1。

造纸废水处理药剂，其制备方法包括如下步骤：

步骤一：工业水玻璃中加入适量水，将工业水玻璃稀释4倍，得到工业水玻璃稀释液，取其重量份2份。

步骤二：在磁力搅拌器85-1持续搅拌条件下，按份数取硫酸铝65份、盐酸4份加入步骤一制得的工业水玻璃稀释液2份中，搅拌均匀制得混合液。其中硫酸铝为7.5％的液态硫酸铝，盐酸为工业级30％的盐酸。

步骤三：取铁盐7份、氧化剂1份加入步骤二所得混合液中，搅拌混合均匀，陈化，得造纸废水处理药剂原液。其中铁盐为聚合硫酸铁，氧化剂为过硫酸钾。

步骤四：在步骤三所得造纸废水处理药剂原液中加入等体积的水，对药剂进行稀释促进药品溶解获得造纸废水处理药剂。

实施例3

造纸废水处理药剂由以下按照重量份的原料组成：工业水玻璃0.5份、铁盐2份、硫酸铝45份、盐酸2份、氧化剂0.2份。

造纸废水处理药剂的制备仪器为磁力搅拌器85-1。

造纸废水处理药剂，其制备方法包括如下步骤：

步骤一：工业水玻璃中加入适量水，将工业水玻璃稀释6倍，得到工业水玻璃稀释液，取其重量份0.5份。

步骤二：在磁力搅拌器85-1持续搅拌条件下，按份数取硫酸铝45份、盐酸2份加入步骤一制得的工业水玻璃稀释液0.5份中，搅拌均匀制得混合液。其中硫酸铝为7.5％的液态硫酸铝，盐酸为工业级30％的盐酸。

步骤三：取铁盐2份、氧化剂0.2份加入步骤二所得混合液中，搅拌混合均匀，陈化，得造纸废水处理药剂原液。其中铁盐为硫酸铁，氧化剂为过硫酸钠。

步骤四：在步骤三所得造纸废水处理药剂原液中加入等体积的水，对药剂进行稀释促进药品溶解获得造纸废水处理药剂。

采用上述实施例1-3所制备的造纸废水处理药剂，对某造纸厂二沉池出水进行处理实验，药剂投加量均为1.6‰，造纸废水COD为386.8mg/L，pH为7.2，处理结果如下表2所示：

表2

从上表可以看出，本发明造纸废水处理药剂对造纸废水有较好的处理效果，对于COD含量高达386.8mg/L的造纸废水处理出水COD可降至91mg/L左右，COD去除率约为76.47％，处理出水可达到国家排放标准实现达标排放。此外，本发明制备的造纸废水处理药剂制备成本较低，可有效降低污水处理厂的废水处理成本，有效降低造纸企业的环保压力，有利于提高其经济效益。

改变造纸废水处理药剂中铁盐使用类别，说明了硫酸亚铁、硫酸铁、聚合硫酸铁三种铁盐所配置造纸废水处理药剂对造纸废水的COD去除率效果影响。如下方表3所示，整体来说铁盐使用种类的变化对造纸废水处理药剂的COD去除效果影响不大，造纸废水的COD含量均由420.5mg/L下降至94mg/L左右，COD去除率约为77.5％。具体来说，铁盐为聚合硫酸铁时的COD去除率最高，可以达到78.17％。

聚合硫酸铁能强烈吸引胶体微粒，通过黏附、架桥和交联作用，促进胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低ξ电位，从而使胶体离子发生互相吸引作用，破坏了胶团的稳定性。促进胶体微粒碰撞，形成了絮状沉淀。

表3

铁盐使用种类	硫酸亚铁	硫酸铁	聚合硫酸铁	造纸废水水样
					COD(mg/L)	93.31	97.6	91.8	420.5
pH	4.78	4.62	4.68	7.38

改变造纸废水处理药剂中氧化剂使用类别，说明了氯酸钠、过氧化氢、过硫酸钾、次氯酸钠所配置造纸废水处理药剂对造纸废水的COD去除率效果影响。如下方表4所示，可知不同种类氧化剂所配置絮凝剂对造纸废水的COD去除率整体来说相差不大，具体来说氯酸钠作为氧化剂时的COD去除效率最高，COD含量386.8mg/L的造纸废水出水可降低至82.77mg/L，COD去除率达到78.6％；其他种类氧化剂的出水COD基本在92mg/L上下，去除率约为76.22％。由此可知，当对COD去除率要求较高时，选择氯酸钠为氧化剂效果更为理想，否则可选择多种氧化剂中的任意一种或几种。但不同种类氧化剂中由于氯酸钠为固体，具有易操作、方便运输等优点因此更易用于工程应用。

此外，氧化剂用量并非越大，造纸废水COD去除效率越高，这是由于氯酸钠用量较低时，体系中氧化性能不够，导致药剂絮凝效果较差；随着氯酸钠用量的增加，较多的氯酸钠会与药剂中的强酸发生反应，生成一定量的二氧化碳和氯气，促进造纸废水COD去除率的增加；而当氯酸钠使用量过高时，药剂体系中的铁离子会发生部分水解生成黄色沉淀，与药剂中的铝形成复合絮凝剂的效率降低，使得絮凝效果降低。

表4

氧化剂使用种类	氯酸钠	过氧化氢	过硫酸钾	次氯酸钠	造纸废水水样
						COD(mg/L)	82.77	94.81	93.31	91.8	386.8
pH	5.64	5.77	5.78	5.89	7.2

本发明废水处理药剂引入了氧化剂，可以通过化学反应把污水中呈溶解状态的无机和有机物氧化或还原成无害的化合物和无机盐等，转化成容易与水分离的物质形态，破坏其发色基团，从而实现水中污染物的去除、脱色和无害化。此外工业水玻璃的加入可以与铝及其水解的羟基络合物之间存在着相互作用，这些相互作用不仅延缓、阻止了主体成分硅酸盐胶粒之间以滚雪球方式直接聚合为尺寸更大的非晶态，提高了硅酸盐的稳定性，而且还使絮凝剂成为具有更大分子结构的铝硅聚合物，吸附架桥和粘结卷裹能力提高，从而表现出更好的絮凝效能和絮体沉降性能。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种造纸废水处理药剂，其特征在于由以下重量份物质组成：工业水玻璃稀释液0.5-2份、铁盐2-7份、硫酸铝45-65份、盐酸2-4份、氧化剂0.2-1份；所述造纸废水处理药剂的制备方法如下：

步骤一：称取工业水玻璃并在其中加入适量水，将工业水玻璃稀释2-8倍，得到工业水玻璃稀释液；

步骤二：在搅拌设备不断搅拌的情况下，取硫酸铝、盐酸加入步骤一中制备的工业水玻璃稀释液中，混合均匀制得混合液；

步骤三：取铁盐、氧化剂加入步骤二所得混合液中，搅拌混合均匀，陈化，得造纸废水处理药剂原液；

步骤四：在步骤三所得的造纸废水处理药剂原液中加入等体积的水，对药剂进行稀释促进药品溶解获得造纸废水处理药剂。

2.根据权利要求1所述的一种造纸废水处理药剂，其特征在于：所述硫酸铝为7.5％的液态硫酸铝。

3.根据权利要求1所述的一种造纸废水处理药剂，其特征在于：所述盐酸为30％的工业盐酸。

4.根据权利要求1所述的一种造纸废水处理药剂，其特征在于：所述铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁、聚合硫酸铁中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种造纸废水处理药剂，其特征在于：所述氧化剂为氯酸钠、过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、次氯酸钠中的至少一种。

6.一种造纸废水处理药剂的絮凝试验，其特征在于：利用权力要求1制备的造纸废水处理药剂进行的絮凝试验的步骤如下：将装有一定量造纸废水的烧杯置于六联同步电动搅拌器上，向造纸废水中投加0.5‰-1.8‰的造纸废水处理药剂，低速条件下搅拌1小时；随后向废水中加入1‰的聚丙烯酰胺，低速条件下搅拌2分钟，随后静置1小时取上清液测定COD及pH指标。

7.根据权利要求6所述的造纸废水处理药剂的絮凝试验，其特征在于：所述造纸废水为二沉池出水，COD为120-430mg/L，pH值为7.5。

8.根据权利要求6所述的造纸废水处理药剂的絮凝试验，其特征在于：所述低速条件为100r/min。