CN113772779B - 实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂剂制备方法，所述药剂按重量份数计包括如下组分：吸附体40‑60份、黄花婆罗门参果实10‑15份、生石灰2‑5份、肉挂酸钾1‑5份、碱水解聚丙烯酰胺粉末0.5‑1份、水化碳酸氢氧化镁铝10‑15份、乙酸锌7‑15份。本发明能实现低浓度含氰焦化废水去色、降氯、污泥减量化，对于焦化废水处理后中水回用，大大提高水资源的利用率，实现节水减排、以及降低污泥处理成本具有非同凡响的意义。本发明中的复配药剂成本低、性质稳定、效果显著；同时合理利用了钛白副产品、黄花婆罗门参果实等，实现了资源的再利用。

Description

实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂及制备方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的脱色、降氯药剂及其制备方法。

背景技术

焦化厂运行会排放大量工业废水，一座设计能力为4×10⁵t/a的焦化厂排放废水量将超出1000t/d。排放的焦化废水中含种类繁多的多环芳烃类有机物和氰化物、硫化物等无机物，毒性大、难处理，不但对环境造成严重污染，也直接威胁到人类健康，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。焦化废水的处理一直是国内外污水处理领域的研究热点和难点，几十年来已经取得了突破性进展和成果，但目前大部分焦化废水主要采用预处理、生化处理和深度处理的模式，总体来说处理效果比较稳定，但存在出水色度高、无法去除氯离子、以及污泥产量大的弊端。

含氰废水色度的降低主要依靠活性炭吸附和深度氧化等工艺，处理成本高、能耗大；而水中氯离子的去除大多数依赖于生化处理、深度处理之后的反渗透工艺技术，由于焦化废水成分复杂，即使处理后也含有多种有机物，极易堵塞膜系统，这给应用反渗透技术去除焦化废水中的氯离子增加了难度。

研究证明焦化废水生化处理后出水达到回用标准，需进行大量的药剂投加和工艺处理，设备多、成本高，广泛应用难度大。

朝阳某钢铁焦化废水的处理工艺主要是预处理、生化处理、混凝处理、臭氧氧化，其在正常运行阶段，生化处理后pH值6.76，总氰化物约为1.0mg/L，色度为100-200倍，COD200-300mg/L，氯离子为978mg/L。目前对于生化处理后的焦化废水主要依赖于投加除氰剂和后端臭氧氧化两部工艺来实现，总体来说处理成本高、产生污泥量大、能耗大、对设备自身要求严格，操作复杂，且存在水质参数不达标情况、水中氯离子无法降低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂及制备方法，本发明能实现低浓度含氰焦化废水去色、降氯、污泥减量化，对于焦化废水处理后中水回用，大大提高水资源的利用率，实现节水减排、以及降低污泥处理成本具有非同凡响的意义。本发明中的复配药剂成本低、性质稳定、效果显著；同时合理利用了钛白副产品、黄花婆罗门参果实等，实现了资源的再利用。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂，所述药剂按重量份数计包括如下组分：吸附体40-60份、黄花婆罗门参果实10-15份、生石灰2-5份、肉挂酸钾1-5份、碱水解聚丙烯酰胺粉末0.5-1份、水化碳酸氢氧化镁铝10-15份、乙酸锌7-15份。

所述吸附体是由如下重量份数的原料制备而成：碳酸氢钠3-10份、七水硫酸亚铁5-15份、海藻酸钠1-5份、无水硫酸铜2-10份、水60-89份。

所述七水硫酸亚铁为钛白生产副产品。

所述吸附体的制备方法如下：在水中加入碳酸氢钠，待充分溶解后，用微波处理器将海藻酸钠均匀的分散到溶液中，之后迅速投加钛白副产品-七水硫酸亚铁和无水硫酸铜，搅拌均匀并消泡30-60分钟，得到的充满丰富空隙的凝胶态物质，将其于真空干燥箱30-40℃条件下干燥48-60小时，粉碎过100目筛，得到微细粉末态吸附剂。

实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂的制备方法，包括如下方法：

1)将黄花婆罗门参果实与肉挂酸钾经厌氧发酵后，向其中投加生石灰，振荡均匀后烘干、粉碎，过50目筛得粉状体产物；

2)将步骤1)得到粉状体与碱水解聚丙烯酰胺粉末、吸附体、水化碳酸氢氧化镁铝和乙酸锌混合均匀制得所述药剂。

本本发明以新的吸附材料为主体复配一种深度处理剂，应用到生化处理后的低浓度含氰(总氰化物约为0.5mg/L左右)焦化废水中，处理后出水色度与纯净水等同，氯离子去除率达到63％-66％，污泥减量1/4左右。

碱水解聚丙烯酰胺依据现有方法制备，方法如下：将阴离子聚丙烯酰胺按照占总质量0.1wt％-0.2wt％的剂量溶解于浓度为3wt％的氢氧化钠溶液中，制得澄清均质液体，于40℃下干燥，之后研磨得微小颗粒，过100目筛取筛下物。

海藻酸钠是褐藻类物质中提取碘和甘露醇之后的副产品，来源广泛、获得成本低、与环境友好，其特殊的结构特点以及独特的传质性、亲水性、稳定性、凝胶性，使得海藻酸钠在水处理领域用途广泛。钛白生产大部分采用硫酸法工艺，副产品七水硫酸亚铁，每生成1t钛白粉产生副产物七水硫酸亚铁(铁矾,FeSO₄·7H₂O)3t左右，按粗略估计，全国钛白粉厂每年至少产生200kt以上的副产物七水硫酸亚铁，除少量应用外，大部分没有使用价值，长期堆放既浪费资源，又易产生污染事件。经过特定的处理和复合，海藻酸钠和七水硫酸亚铁等辅助药剂能形成具有良好吸附效果的微粒粉末。

本发明的药剂由新型吸附材料和强化体组成。以碳酸氢钠、海藻酸钠、钛白副产品、无水硫酸铜合成的新材料吸附性能显著。吸附材料与强化体-黄花婆罗门参果实、肉挂酸钾、生石灰、碱水解聚丙烯酰胺粉末、水化碳酸氢氧化镁铝、乙酸锌复配成深度处理剂。经试验验证深度处理剂脱色、除氯效果好，处理后焦化废水达到中水回用标准；使用后污泥量减少1/4左右，有效地降低了污泥处理成本。

本发明中碳酸氢钠作为pH调节剂和引泡剂使用，为整个吸附材料的形成提供合适的pH值环境及微孔形成条件；钛白副产品和无水硫酸铜为吸附体支撑、延展性材料，两者提供大量的Fe²⁺和Cu²⁺，在吸附体中形成特殊占位，能够使得吸附体孔隙更好延展，同时嫁连上的Fe和Cu也能与废水中部分污染离子反应，使得水体净化；海藻酸钠是整个吸附体的骨架结构提供体，其作为载体具有很强的传质性，结构中含有大量的羧基和羟基，在3-10份的碳酸氢钠环境下，其能和支撑材料形成稳定、多孔的吸附体。

黄花婆罗门参果实和肉桂酸钾经过发酵，生成蓬松、孔隙增多的发酵产物，其含有大量羟基结构、酮类和多糖类物质，极大地满足焦化废水脱色除氯所需要的络合、交联结构。生石灰加入既改变反应后的酸性环境，又可以和发酵反应物形成稳定络合体；焦化废水中污染物密度小，吸附沉降处理就极易上浮，影响沉降效果，钙离子的介入，减轻了这种现象，强化了沉降效果；与其他组分共同作用最大程度的保证了氯离子的去除。水化碳酸氢氧化镁铝的主要作用，一方面是与形成废水中真色度的污染物质反应，加强脱色效果，另一方面，是其能和废水中多种阴离子反应，形成稳定的化合物。乙酸锌属于协同作用剂，作为深度处理剂中的一部分，进入废水后，能迅速和组成物形成网络吸附结构，强化废水脱除氯离子的效果。碱水解聚丙烯酰胺粉末的主要作用是强化深度处理剂吸附、脱色和沉降效果，其最大的特点是迅速桥接其它组分进入水体中形成的网状结构，能快速使其从水体中分离除，减少上浮的可能性。

本发明的药剂应用于焦化废水生化处理后低浓度含氰废水的脱色，降氯和污泥减量，结合现场实际情况，在生化处理后和投加深度处理剂之前需要对生化处理出水投加液体聚合硫酸铁进行初步降氰处理，保证投加深度处理时废水含总氰化物不大于0.55mg/L。

工业液体聚合硫酸铁投加量计算：

T_PFS＝800/1.3×C₁

T_PFS—工业液体聚合硫酸铁投加量，mg/L；

C₁—为生化出水总氰化物含量,mg/L。

深度处理剂投加量计算：

T_S＝500/0.5×C₂

T_S—深度处理剂投加量，mg/L；

C₂—为一沉池出水总氰化物含量，mg/L。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明有效的解决了生化处理后低浓度含氰焦化废水脱色、除氯问题，为焦化废水低浓度含氰废水的脱色、降氯提供了新的思路。

2)本发明脱色、降低氯离子效果显著，氯离子去除率达到63％-66％。

3)本发明的新型吸附剂是可降解物质海藻酸钠和钛白副产品七水硫酸亚铁为主料制成，实现资源再利用的同时，极大的保护了环境；本发明中的黄花婆罗门参易于获得，成本低廉。

4)本发明深度处理剂各组分环保、易降解、对环境友好。

5)本发明的组分之间具有良好的协同性、互促性，性质稳定。

6)本发明的应用实现了污泥减量化，极大的节省了污泥处理成本。

附图说明

图1是本发明中吸附体的电镜图(20μm)。

图2是本发明中吸附体的电镜图(50μm)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

在实施例中分别投加了聚合硫酸铁，目的在于降低生化出水中总氰离子的含量，使得试验水样总氰离子为0.5mg/L左右，并不构成本专利技术内容部分。

实施例1：

本实施例中的实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂按照以下配比和方法获得：在76g水中，加入5g碳酸氢钠，待充分溶解后，用微波处理器将4g海藻酸钠均匀的分散到溶液中，之后迅速投加9g钛白副产品-七水硫酸亚铁、5g无水硫酸铜，搅拌均匀并消泡45分钟，得到的充满丰富空隙的凝胶态物质，将其于真空干燥箱40℃下干燥60小时，粉碎过100目筛，制得吸附剂。将10份黄花婆罗门参果实与4份肉挂酸钾经厌氧发酵后，向其中投加6份生石灰，振荡均匀后烘干、粉碎，过50目筛得粉状体产物，之后将其与0.8份碱水解聚丙烯酰胺粉末、55份吸附体、12份水化碳酸氢氧化镁铝、10份乙酸锌混合均匀得到深度处理药剂。

试验条件和方法如下：取2L试验水样，按照公式计算得出聚合硫酸铁投加量1280mg，于混凝试验仪下按照70r/min的转速搅拌15s，沉淀15分钟后取上清液测定总氰化物0.5204mg/L；按照公式计算得出药剂投加量为520mg/L，向1L上清液中投加药剂520mg，之后以80r/min的速度搅拌15s，静置60分钟后测定色度和氯离子。试验水样pH为6.71，总氰化物1.0408mg/L，Cl^-978mg/L、色度100倍。处理后总氰化物为0.13mg/L、色度与纯水色度等同、氯离子326mg/L，氯离子去除率为66.67％。

实施例2：

本实施例中的实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂按照以下配比和方法获得：在73g水中，加入7g碳酸氢钠，待充分溶解后，用微波处理器将3.5g海藻酸钠均匀的分散到溶液中，之后迅速投加10g钛白副产品-七水硫酸亚铁、6.5g无水硫酸铜，搅拌均匀并消泡45分钟，得到的充满丰富空隙的凝胶态物质，将其于真空干燥箱40℃下干燥60小时，粉碎过100目筛，制得吸附剂。将8份黄花婆罗门参果实与3份肉挂酸钾经厌氧发酵后，向其中投加4份生石灰，振荡均匀后烘干、粉碎，过50目筛得粉状体产物，之后将其与0.9份碱水解聚丙烯酰胺粉末、50份吸附体、10份水化碳酸氢氧化镁铝、12份乙酸锌混合均匀得到深度处理药剂。

试验条件和方法如下：取2L试验水样，按照公式计算得出聚合硫酸铁投加量1600mg，于混凝试验仪下按照75r/min的转速搅拌10s，沉淀15分钟后取上清液测定总氰化物约为0.5854mg/L；按照公式计算得出深度处理剂投加量为585mg/L，向1L上清液中投加深度处理剂585mg，之后以90r/min的速度搅拌15s，静置60分钟后测定色度和氯离子。试验水样pH为6.58，总氰化物1.3010mg/L，Cl^-1152mg/L、色度100倍。处理后总氰化物为0.1951mg/L、色度与纯水色度等同、氯离子387mg/L，氯离子去除率为66.40％。

实施例3：

本应用中的深度处理剂按照以下配比和方法获得：在73g水中，加入8g碳酸氢钠，待充分溶解后，用微波处理器将5g海藻酸钠均匀的分散到溶液中，之后迅速投加8.5g钛白副产品-七水硫酸亚铁、7.5g无水硫酸铜，搅拌均匀并消泡45分钟，得到的充满丰富空隙的凝胶态物质，将其于真空干燥箱40℃下干燥60小时，粉碎过100目筛，制得吸附剂。将12份黄花婆罗门参果实与4份肉挂酸钾经厌氧发酵后，向其中投加5份生石灰，振荡均匀后烘干、粉碎，过50目筛得粉状体产物，之后将其与1.0份碱水解聚丙烯酰胺粉末、48份吸附体、11份水化碳酸氢氧化镁铝、11份乙酸锌混合均匀得到深度处理药剂。

试验条件和方法如下：取2L试验水样，按照公式计算得出聚合硫酸铁投加量1243mg，于混凝试验仪下按照80r/min的转速搅拌15s，沉淀15分钟后取上清液测定总氰化物约为0.4554mg/L；按照公式计算得出深度处理剂投加量为455mg/L，向1L上清液中投加深度处理剂455mg，之后以100r/min的速度搅拌10s，静置60分钟后测定色度和氯离子。试验水样pH为6.67，总氰化物1.0100mg/L，Cl^-978mg/L、色度100倍。处理后总氰化物为0.1852mg/L、色度与纯水色度等同、氯离子360mg/L，氯离子去除率为63.19％。

3个实施例中污泥量的计算方法如下：以直径5cm的刻度量杯为实验工具，取2L试验水样，投加目前朝阳某钢铁厂应用的除氰剂，按照药剂使用说明书确定投加量，于混凝试验仪下按照90r/min的转速搅拌30s，之后按照0.8mg/L的投加量投加0.1％聚丙烯酰胺，搅拌10秒后，沉淀同实施例中等同的时间后，通过体积计算污泥量。经体积测算，可知应用本发明中的处理药剂和方法使得污泥量减少约1/4。

Claims (3)

1.实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂，其特征在于，所述药剂按重量份数计包括如下组分：吸附体40-60份、黄花婆罗门参果实10-15份、生石灰2-5份、肉桂酸钾1-5份、碱水解聚丙烯酰胺粉末0.5-1份、水化碳酸氢氧化镁铝10-15份、乙酸锌7-15份；

所述吸附体是由如下重量份数的原料制备而成：碳酸氢钠3-10份、七水硫酸亚铁5-15份、海藻酸钠1-5份、无水硫酸铜2-10份、水60-89份；

所述七水硫酸亚铁为钛白生产副产品。

2.根据权利要求1所述的实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂，其特征在于，所述吸附体的制备方法如下：在水中加入碳酸氢钠，待充分溶解后，用微波处理器将海藻酸钠均匀的分散到溶液中，之后投加七水硫酸亚铁和无水硫酸铜，搅拌均匀并消泡30-60分钟，得到凝胶态物质，将其于真空干燥箱30-40℃条件下干燥48-60小时，粉碎过100目筛，得到吸附剂。

3.如权利要求1或2所述的实现低浓度含氰焦化废水污泥减量化的药剂的制备方法，其特征在于，包括如下方法：

1)将黄花婆罗门参果实与肉桂酸钾经厌氧发酵后，向其中投加生石灰，振荡均匀后烘干、粉碎，过50目筛得粉状体产物；

2)将步骤1)得到粉状体与碱水解聚丙烯酰胺粉末、吸附体、水化碳酸氢氧化镁铝和乙酸锌混合均匀制得所述药剂。

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