CN113023943A

CN113023943A - 一种污水处理方法、累托石原矿混凝剂及其应用

Info

Publication number: CN113023943A
Application number: CN202110277328.8A
Authority: CN
Inventors: 张术旺; 邱心泓; 陈金毅
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2021-06-25

Abstract

本发明提供了一种污水处理方法、累托石原矿混凝剂及其应用，涉及污水处理技术领域，包括如下步骤：S1、向污水中加入聚合氯化铝，搅拌第一时长；S2、继续加入累托石原矿，搅拌第二时长；S3、继续加入助凝剂，先以第一搅拌速度搅拌第三时长，再以第二搅拌速度搅拌第四时长，所述第一搅拌速度大于所述第二搅拌速度；S4、沉降，得到澄清液。本发明针对多种废水，可在5‑10分钟内使污水固液分离，液液分离，产出清水，高效快捷，另外，作为黏土矿物之一的累托石，本发明所述的累托石原矿混凝剂并未造成废水悬浮浓度的增大，反而作为混凝剂的协同剂提高了悬浮物的沉降效果，并且较大的比表面积提高了重金属等污染物的吸附效果。

Description

一种污水处理方法、累托石原矿混凝剂及其应用

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，涉及混凝剂，尤其是一种污水处理方法、累托石原矿混凝剂及其应用。

背景技术

我国是一个水资源比较贫乏的国家，近年来随着国民经济和社会的快速发展，工业化和城市化步伐的加快，用水量更是急剧增加。尤其是大量工业水的使用导致了工业废水量也相应增加，加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染，使得地表水，尤其是城市河流水质逐年变差，水质恶化失去了水源水的利用价值，水处理已经成为环境保护工作中刻不容缓的重点内容之一。

国内外在水处理方面做了大量工作，开发了很多水处理技术，如物理法、氧化还原法、离子交换法、吸附法、电渗析法以及生物处理方法。与这些方法相比，混凝沉淀法以其处理效率高、经济、简便的特点成为世界各国普遍使用的一种水质处理技术。其水处理效果的好坏很大程度上取决于混凝剂的性能，混凝剂的是混凝法的核心。

聚合氯化铝(PAC)是一种应用十分广泛的无机高分子混凝剂，它主要通过吸附电中和、压缩双电层、吸附架桥、网捕等作用，使水体中难以沉降的胶体颗粒脱稳、碰撞、聚集、沉淀，以达到净水的目的。但存在很大的缺点：其残留的铝离子会导致二次污染，投加量大，处理效果不理想等。合成有机高分子絮凝剂，聚丙烯酰胺(PAM)絮凝速度快、用量少、针对性强，但也有缺点：如PAM单体有神经毒性和“三致”效应。因此使用有机无机高分子复合型混凝剂，既有无机基团，又有有机基团，具有有机和无机的双重优点而又避免了各自的不足，还具有某些独特的优点，是净水效果得到高发挥。

目前，冶炼、电镀、纺织和印染等行业生产过程中排放的废水中含有大量的重金属离子，如铬、镉、镍等，会通过食物链富集并进入人体，对人体产生负面影响。由于BPA主要应用于化学工业中的工程塑料生产中,因而,污染物主要在剥落涂层、加热、处置及事故泄漏中产生。双酚A(BPA)作为增塑剂，阻燃剂等被广泛应用，这些生产废水排入河流后造成了水体污染。

然而复合型混凝剂(PAC,PAM)对重金属离子等废水的处理存在局限性，且一般化学沉淀法、电解法和氧化还原法等通常耗资巨大而且可能造成二次污染。因此需要开发一种吸附能力强、廉价易得的水处理材料。

累托石是一种由二八面体云母单元层和二八面体蒙脱土单元层组成的硅酸盐粘土矿物。由于累托石层间的Na+可以和无机或有机阳离子发生离子交换,因而可以吸附重金属离子和阳离子染料,但是对于阴离子和中性有机物的去除效果很差。由于累托石具有较大的比表面积、层间距可变性和阳离子交换性等特性，将累托石与复合型混凝剂结合使用能提高混凝沉淀效果，固液分离更彻底,在废水处理方面会有广阔的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种无生物毒性的累托石原矿混凝剂，改善传统混凝剂各自的缺点，并应用于各种废水处理的一种水质净化剂。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种污水处理方法，包括如下步骤：

S1、向污水中加入聚合氯化铝，搅拌第一时长；

S2、继续加入累托石原矿，搅拌第二时长；

S3、继续加入助凝剂，先以第一搅拌速度搅拌第三时长，再以第二搅拌速度搅拌第四时长，所述第一搅拌速度大于所述第二搅拌速度；

S4、沉降，得到澄清液。

可选地，所述第一时长在1.5min至2.5min范围内。

可选地，所述第二时长在1.5min至2.5min范围内。

可选地，所述第一搅拌速度在650rpm至750rpm范围内，所述第二搅拌速度在450rpm至550rpm范围内。

可选地，所述第三时长在0.5min至1.5min范围内，所述第四时长在0.5min至1.5min范围内。

可选地，所述助凝剂包括聚丙烯酰胺。

可选地，所述聚合氯化铝、所述累托石与所述助凝剂的添加质量比在(0.004-0.006)：(0.2-1)：(0.005-0.007)范围内。

可选地，所述聚合氯化铝、所述累托石与所述助凝剂组合而成的混凝剂与所述污水的质量比在2-3范围内。

本发明的另一目的在于提供一种累托石原矿混凝剂，用于实现上述任一项所述的污水处理方法，所述累托石原矿混凝剂包括聚合氯化铝、累托石原矿与助凝剂。

本发明第三目的在于提供一种累托石原矿混凝剂的应用，所述累托石原矿混凝剂用于污水处理。

相对于现有技术，本发明提供的污水处理方法、累托石原矿混凝剂及其应用具有以下优势：

(1)本发明提供的累托石原矿混凝剂进行污水处理，可在5-10分钟内使污水固液分离，液液分离，产出清水，高效快捷。

(2)本发明提供的工艺过程生产成本较低，易于操作、控制，高效低毒，具有一定的商业前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例4所述的重金属离子废水去除率；

图2为本发明实施例5所述的有机污染废水去除率；

图3为本发明实施例6所述的含磷废水去除率；

图4为本发明实施例所述的污水处理方法的流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语均属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。

本发明实施例提供一种污水处理方法，结合图4所示，包括如下步骤：

步骤S1、向污水中加入聚合氯化铝，搅拌第一时长；

步骤S2、继续加入累托石，搅拌第二时长；

步骤S3、继续加入助凝剂，先以第一搅拌速度搅拌第三时长，再以第二搅拌速度搅拌第四时长，所述第一搅拌速度大于所述第二搅拌速度；

步骤S4、沉降，得到澄清废水。

具体地，所述第一时长在1.5min至2.5min范围内，较好地为2min。所述第二时长在1.5min至2.5min范围内，较好地为2min。

可选地，所述第三时长在0.5min至1.5min范围内，较好地为1min；所述第四时长在0.5min至1.5min范围内；较好地为1min。

具体地，本实施例优选聚合氯化铝作为混凝剂，使用pH为6至8，使用时且对污水的pH影响不大。可选地，也可选择一些铁盐(如硫酸亚铁与氯化铁等)，使用pH为9至11。

具体地，所述助凝剂包括聚丙烯酰胺，在使用时可先溶解为质量含量为0.6％的水溶液。可选地，所述助凝剂还可选用聚乙烯亚胺季盐。

具体地，本实施例所述的第一搅拌速度在650rpm至750rpm范围内，优选700rpm；第二搅拌速度在450rpm至550rpm范围内，优选500rpm。

较好地，先将聚合氯化铝加入到废水中，以700rpm的转速搅拌2min后，再加入原矿累托石，以700rpm的转速搅拌2min，加入助凝剂聚丙烯酰胺溶液，先以700rpm的转速搅拌1min，再以500rpm的转速搅拌1min，沉降10min即可得到澄清废水。第一搅拌速度较大，目的是为了药剂和污水充分混合均匀，后面第二搅拌速度的慢速搅拌是为了药剂絮凝的稳定进行，不破坏其分子结构，使其形成絮凝体快速沉淀。

具体地，所述聚合氯化铝、所述累托石与所述助凝剂的添加质量比在(0.004-0.006)：(0.2-1)：(0.005-0.007)范围内；所述聚合氯化铝、所述累托石与所述助凝剂组合而成的混凝剂与所述污水的质量比在0.004-0.006范围内。

本实施例还提出一种累托石原矿混凝剂，用于实现如上述任一项所述的污水处理方法，包括聚合氯化铝、累托石原矿与助凝剂。所述聚合氯化铝、所述累托石原矿与所述助凝剂的质量比在(0.004-0.006)：(0.2-1)：(0.005-0.007)范围内。所述累托石原矿混凝剂用于污水处理，包括水性漆废水净化、重金属废水净化、含有机污染物废水净化、含磷污染废水净化与小球藻废水净化等。

下面依据上述累托石原矿混凝剂与污水处理方法，给出如下具体实施方式。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按质量计算。

实施例1

本实施例提供了累托石原矿混凝剂在水性漆废水净化中的应用，针对COD大于几十万的水性漆原液废水：

步骤M1、取0.4mL水性漆原液，加入200mL去离子水，得到水性漆水溶液；

步骤S1、向上述水性漆水溶液中加入0.005g聚合氯化铝，以700rpm的转速搅拌2min；

步骤S2、继续加入1g累托石原矿，以700rpm的转速搅拌2min；

步骤S3、继续加入1g质量分数为0.6％的聚丙烯酰胺水溶液，以700rpm的转速搅拌1min后，再以500rpm的转速搅拌1min；

步骤S4、沉降10min，得到澄清液。

按上述的方法添加混凝剂对水性漆废水进行处理，漆渣含水率约为65％，浊度和COD去除效果如表1所示。

表1.浊度和COD去除率

	COD去除率％	浊度去除率
			水性漆废水	88.11％	95.24％

如表1所示，COD去除率约为88.11％，浊度去除率为95.24％，浑浊度降低为16度。

实施例2

步骤S1、向上述水性漆水溶液中加入0.004g聚合氯化铝，以700rpm的转速搅拌2.5min；

步骤S2、继续加入0.2g累托石原矿，以700rpm的转速搅拌2.5min；

步骤S3、继续加入1g质量分数为0.5％的聚丙烯酰胺水溶液，以700rpm的转速搅拌1.5min后，再以500rpm的转速搅拌1.5min；

步骤S4、沉降10min，得到澄清液。

实施例3

步骤S1、向上述水性漆水溶液中加入0.006g聚合氯化铝，以700rpm的转速搅拌1.5min；

步骤S2、继续加入1g累托石原矿，以700rpm的转速搅拌1.5min；

步骤S3、继续加入1g质量分数为0.7％的聚丙烯酰胺水溶液，以700rpm的转速搅拌0.5min后，再以500rpm的转速搅拌0.5min；

步骤S4、沉降10min，得到澄清液。

实施例4

本实施例提供了累托石原矿混凝剂在重金属废水净化中的应用，针对含铬的废水：

步骤M1、分别制备20mg/L的Cr⁶⁺和50mg/L的Cr⁶⁺废水；

步骤S1、各取200mL废水，分别加入0.005g聚合氯化铝，以700rpm的转速搅拌2min；

步骤S2、继续分别加入1g累托石原矿，以700rpm的转速搅拌2min；

步骤S3、继续分别加入1g质量分数为0.6％的聚丙烯酰胺水溶液，先以700rpm的转速搅拌30min，再以500rpm的转速搅拌30min；

步骤S4、沉降10min，得到两个澄清液。

取上述两个澄清液，通过注射器用0.45μm滤头过滤，用火焰原子吸收分光光度法测定清液中六价铬离子的浓度，得到如图1所示的对Cr⁶⁺的去除率，对于20mg/L的Cr⁶⁺废水去除率达到35％，对于50mg/L的Cr⁶⁺废水去除率达到50％。

需要说明的是，第三时长与第四时长的具体时间并不限定，不同的搅拌时长达到的污水处理效果不同，如上述实施例所述第三时长在0.5min至1.5min范围内，所述第四时长在0.5min至1.5min范围内，对去除悬浮物具有较好地处理效果，当需要对污水中的污染元素(如Cr⁶⁺与磷等)进行吸附去除时，搅拌时间可加长，如本实施与下述实施例所述的30min与1h等。

实施例5

累托石原矿混凝剂在含有机污染物废水净化中的应用，选取双酚A为目标污染物：

步骤M1、制备5mg/L的双酚A污染废水，取200mL双酚A污染废水；

步骤S1、向上述200mL双酚A污染废水中加入0.005g聚合氯化铝，搅拌2min；

步骤S2、继续加入1g累托石原矿，搅拌2min；

步骤S3、继续加入1g质量分数为0.6％的聚丙烯酰胺水溶液，先以700rpm的转速搅拌30min，取部分样品进行步骤S4，剩余样品继续以500rpm的转速再搅拌30min，取部分样品进行步骤S4；两种样品中一种搅拌了30min，另一种搅拌了1h；

步骤S4、沉降10min，得到澄清液。

取上部澄清液通过注射器用0.45μm滤头过滤，用紫外分光光度计对双酚A溶液对100-800nm范围内扫描，测得双酚A的最大吸收波长在276nm左右，所以选用276nm的波长，配置标准曲线。测定反应前后溶液吸光度并计算其去除率如图2所示，搅拌30min的去除率为69.5％；搅拌1h后，去除率可达71.9％。

实施例6

累托石原矿混凝剂在含磷污染废水净化中的应用，以邻苯二甲酸氢钾为含磷废水：

步骤M1、制备5mg/L的总磷污染废水，取200mL总磷污染废水；

步骤S1、向上述200mL总磷污染废水中加入0.005g聚合氯化铝，搅拌2min；

步骤S2、继续加入1g累托石原矿，搅拌2min；

步骤S3、继续加入1g质量分数为0.6％的聚丙烯酰胺水溶液，先以700rpm的转速搅拌1h，再以500rpm的转速搅拌1h；

步骤S4、沉降10min，得到澄清液。

取澄清液通过注射器用0.45μm滤头过滤，用钼酸铵分光光度法测定水质中的总磷含量。如图3为含累托石原矿混凝剂对含磷废水的去除效果，去除率达到88.25％。

实施例7

累托石原矿混凝剂在小球藻废水净化中的应用，以虾蟹养殖小球藻藻种浓缩藻种复合藻种为目标废水：

步骤M1、取200mL小球藻藻源水做废水；

步骤S1、向上述200mL小球藻废水中加入0.005g聚合氯化铝，搅拌2min；

步骤S2、继续加入1g累托石原矿，搅拌2min；

步骤S3、继续加入1g质量分数为0.6％的聚丙烯酰胺水溶液，先以700rpm的转速搅拌1h，再以700rpm的转速搅拌1h；

步骤S4、沉降10min，得到澄清液。

测定上述浊度去除率；并取上清液通过注射器用0.45μm滤头过滤，用快速消解法测定其COD，测得结果如表2所示。

表2.浊度和COD去除率

	COD去除率％	浊度去除率
			水性漆废水	98.9％	96.23％

如表2所示，COD去除率约为98.9％，浊度去除率为96.23％。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种污水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、向污水中加入聚合氯化铝，搅拌第一时长；

S2、继续加入累托石原矿，搅拌第二时长；

S4、沉降，得到澄清液。

2.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述第一时长在1.5min至2.5min范围内。

3.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述第二时长在1.5min至2.5min范围内。

4.根据权利要求1所述的污水处理方法，其特征在于，所述第一搅拌速度在650rpm至750rpm范围内，所述第二搅拌速度在450rpm至550rpm范围内。

5.根据权利要求4所述的污水处理方法，其特征在于，所述第三时长在0.5min至1.5min范围内，所述第四时长在0.5min至1.5min范围内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的污水处理方法，其特征在于，所述助凝剂包括聚丙烯酰胺。

7.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，所述聚合氯化铝、所述累托石与所述助凝剂的添加质量比在(0.004-0.006)：(0.2-1)：(0.005-0.007)范围内。

8.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于，所述聚合氯化铝、所述累托石与所述助凝剂组合而成的混凝剂与所述污水的质量比在2-3范围内。

9.一种累托石原矿混凝剂，用于实现如权利要求1-8任一项所述的污水处理方法，其特征在于，所述累托石原矿混凝剂包括聚合氯化铝、累托石原矿和助凝剂。

10.一种如权利要求9所述累托石原矿混凝剂的应用，其特征在于，所述累托石原矿混凝剂用于污水处理。