CN115947430A - 一种处理低温低浊水的复合絮凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种处理低温低浊水的复合絮凝剂及制备方法，属于城镇水环境治理和污水处理技术领域。所述复合絮凝剂由纳米改性天然丝光沸石、水玻璃、纳米天然磁黄铁矿和纳米四氧化三铁组成，该复合絮凝剂适用于旁侧净化受污染河水，特别是低温低浊河水，具有絮凝和沉降时间快、净化效率高的特点，可以氧化有机物和脱氮除磷，对氨氮的去除率可达到30％以上，可投加在二沉池进水，可有效提高污泥的沉降性能。
Description
技术领域
本发明属于城镇水环境治理和污水处理技术领域，具体涉及一种处理低温低浊水的复合絮凝剂及制备方法。
背景技术
水环境治理是我国污染防治攻坚战的重要任务之一。絮凝是一种非常重要和经典的水处理技术，是通过电中和、网捕、吸附架桥等原理实现水的净化作用。应用絮凝技术可以在较短时间内去除水体中的悬浮物胶体物质，恢复水体的透明度，但对于有机物和氨氮的去除效率一直以来都是需要解决的难题之一。目前常用的絮凝剂是铝盐和铁盐，比如聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁、聚合铁等。这些絮凝剂在水处理中得到了广泛的应用，但在处理低温低浊时，沉淀时间较长，并且去除有机物和氨氮等污染物的效率不高。因此，研发去除水中有机物、氨氮和总磷效率较高的、同时在自身重力作用下可加速沉降进行泥水分离的、特别是适用于低温低浊水的絮凝剂，将成为水处理絮凝技术的新途径。
发明内容
上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种处理低温低浊水的复合絮凝剂及制备方法。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种处理低温低浊水的复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.利用稀盐酸对纳米初改性沸石进行二次改性，得到二次改性沸石，然后加入水玻璃原液，搅拌，用蒸馏水稀释后继续搅拌，熟化1-2天，得到改性沸石复配活化硅酸；
S2.在改性沸石复配活化硅酸中加入纳米天然磁黄铁矿和纳米四氧化三铁，搅拌，超声振荡1-2h，即得到处理低温低浊水的复合絮凝剂。
进一步地，S1中所述稀释倍数为3.5-4倍。
进一步地，所述S1中所述纳米初改性沸石的制备方法为：
1)将原料天然丝光沸石加入到氯化钠溶液中，在搅拌状态下进行水浴加热处理，得到初改性沸石；
2)将初改性沸石进行研磨和风选，得到纳米初改性沸石。
进一步地，步骤1)中所述天然丝光沸石粒径为1-3mm；所述天然丝光沸石与浓度为100g/L氯化钠溶液的用量比为1g∶20mL；所述水浴加热温度为70-80℃，时间为3-4h。
进一步地，步骤2)中所述纳米初改性沸石的粒径为40-80nm。
进一步地，S1中所述纳米初改性沸石与体积分数为10％的稀盐酸的用量比为1g∶10mL。
进一步地，所述水玻璃为工业级水玻璃原液；所述纳米天然磁黄铁矿的粒径为20-30nm；所述纳米四氧化三铁的粒径为20-30nm。
本发明还提供一种利用上述制备方法制备得到的处理低温低浊水的复合絮凝剂，所述复合絮凝剂由二次改性沸石、稀盐酸、水玻璃、纳米天然磁黄铁矿和纳米四氧化三铁组成，其用量比为2g∶20mL∶12mL∶1g∶1g。
本发明还提供一种处理低温低浊水的复合絮凝剂在低温低浊废水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、适用于旁侧净化受污染河水，特别是低温低浊河水，具有絮凝和沉降时间快、净化效率高的特点，可以氧化有机物和脱氮除磷，对氨氮的去除率可达到30％以上。
2、也适用于解决城镇污水处理厂冬季污泥膨胀导致的二沉池跑泥问题，其可投加在二沉池进水，30分钟污泥沉降比可由85％降低到42％，同时强化了除磷功能。
3、可以单独使用，也可以与铝盐混凝剂或铁盐混凝剂联合使用。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明所用原料均从市场上购买。
本发明所述的“室温”，若无特别说明，是指25±2℃。
一种处理低温低浊水的复合絮凝剂，所述复合絮凝剂由纳米初改性沸石、稀盐酸、水玻璃、纳米天然磁黄铁矿和纳米四氧化三铁组成，其用量比为2g∶20mL∶12mL∶1g∶1g。
本发明还提供一种处理低温低浊水的复合絮凝剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.纳米改性天然丝光沸石的制备方法为：
1)将100g粒径为1-3mm的原料天然丝光沸石加入到2L、浓度为100g/L的氯化钠溶液中，水浴温度70-80℃，中速(400rpm)搅拌3-4h，过滤后用蒸馏水清洗3-5次，在烘箱中于80-90℃下烘至恒重，冷却至室温，得到初改性沸石；
2)将初改性沸石进行研磨和风选，得到纳米初改性沸石，当量粒径为纳米级；
3)取100g纳米初改性沸石缓慢加入1L、体积分数为10％的稀盐酸溶液中，室温下中速(转速为400rpm)搅拌2-3h，即得到二次改性沸石；
稀盐酸的作用是对纳米初改性沸石进行二次改性，改性后得到的二次改性沸石中既有被再次改性的沸石，还含有稀盐酸本身，当稀盐酸随着二次改性沸石与水玻璃接触时，会将水玻璃活化为“活化硅酸”，即稀盐酸即要改性沸石，也要活化水玻璃，起到双重作用。
S2.在快速(转速为800rpm)搅拌状态下，在二次改性沸石(含有稀盐酸)中快速加入工业级水玻璃原液600mL，继续快速(转速为800rpm)搅拌2-3h，用蒸馏水稀释3.5-4倍后中速(转速为400rpm)搅拌1-2h，熟化1-2天，完成水玻璃的硅酸活化，得到改性沸石复配活化硅酸；
S3.在改性沸石复配活化硅酸中加入50g纳米天然磁黄铁矿和50g纳米四氧化三铁，快速(转速为800rpm)搅拌1-2h，超声振荡1-2h，即得到处理低温低浊水的复合絮凝剂。
在一些优选实施例步骤1)中所述天然丝光沸石与浓度为100g/L氯化钠溶液的用量比为1g∶20mL。
在一些优选实施例步骤2)中所述纳米初改性沸石的粒径为40-80nm。
在一些优选实施例步骤3)中所述稀盐酸的体积分数为10％。
在一些优选实施例中，选取天然磁黄铁矿和四氧化三铁时，先分别对其进行研磨和风选，经研磨和风选后的天然磁黄铁矿和四氧化三铁的当量粒径为纳米级。所述纳米天然磁黄铁矿的粒径为20-30nm；所述纳米四氧化三铁的粒径为20-30nm。
本发明还提供一种处理低温低浊水的复合絮凝剂在低温低浊废水处理中的应用。
以下实施例作为本发明技术方案的进一步说明。
实施例1
一种处理低温低浊水的复合絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
S1.纳米改性天然丝光沸石的制备方法为：
1)将1000g粒径为1-3mm的原料天然丝光沸石加入到20L、浓度为100g/L的氯化钠溶液中，水浴温度70℃，中速(转速为400rpm)搅拌3h，过滤后用蒸馏水清洗4次，在烘箱中于85℃下烘至恒重，冷却至室温，得到初改性沸石；
2)将初改性沸石进行研磨和风选，得到初改性沸石，当量粒径为纳米级，具体平均粒径为60nm；
3)取1000g纳米初改性沸石缓慢加入10L、10％的稀盐酸溶液中，室温下中速(转速为400rpm)搅拌2h，即得到二次改性沸石(含有稀盐酸)。
S2.在快速(转速为800rpm)搅拌状态下，在上述二次改性沸石(含有稀盐酸)中快速加入工业级水玻璃原液6000mL，继续快速(转速为800rpm)搅拌2h，用蒸馏水稀释4倍后中速(转速为400rpm)搅拌1.5h，熟化1天，完成水玻璃的硅酸活化，得到改性沸石复配活化硅酸；
S3.在改性沸石复配活化硅酸中加入500g平均粒径为30nm的纳米天然磁黄铁矿和500g平均粒径为30nm的纳米四氧化三铁，快速(转速为800rpm)搅拌1h，超声振荡1.5h，即得到处理低温低浊水的复合絮凝剂。
实施例2
一种处理低温低浊水的复合絮凝剂的制备方法，具体步骤如下：
S1.纳米改性天然丝光沸石的制备方法为：
1)将1000g粒径为1-3mm的原料天然丝光沸石加入到20L、浓度为100g/L的氯化钠溶液中，水浴温度75℃，中速(转速为400rpm)搅拌4h，过滤后用蒸馏水清洗5次，在烘箱中于90℃下烘至恒重，冷却至室温，得到初改性沸石；
2)将初改性沸石进行研磨和风选，得到初改性沸石，当量粒径为纳米级，具体平均粒径为60nm；
3)取1000g纳米初改性沸石缓慢加入10L、10％的稀盐酸溶液中，室温下中速(转速为400rpm)搅拌3h，即得到二次改性沸石(含有稀盐酸)。
S2.在快速(转速为800rpm)搅拌状态下，在上述二次改性沸石(含有稀盐酸)中快速加入工业级水玻璃原液6000mL，继续快速(转速为800rpm)搅拌3h，用蒸馏水稀释3.5倍后中速(转速为400rpm)搅拌2h，熟化2天，完成水玻璃的硅酸活化，得到改性沸石复配活化硅酸；
S3.在改性沸石复配活化硅酸中加入500g平均粒径为30nm的纳米天然磁黄铁矿和500g粒径为平均粒径为30nm的纳米四氧化三铁，快速(转速为800rpm)搅拌2h，超声振荡2h，即得到处理低温低浊水的复合絮凝剂。
对比例1
同实施例1，区别在于，将S1中盐酸改性纳米天然丝光沸石替换成纳米天然丝光沸石，具体纳米天然丝光沸石的制备方法为：将粒径为1-3mm的原料天然丝光沸石经过研磨和风选，当量粒径为纳米级，具体平均粒径为60nm。
对比例2
同实施例1，区别在于，将S1中盐酸改性纳米天然丝光沸石替换成纳米初改性沸石，具体是在纳米改性天然丝光沸石的制备过程中不进行步骤3)。
对比例3
同实施例1，区别在于，S3中不添加纳米四氧化三铁。
对比例4
从市场上购买的铁盐混凝剂。
应用例1
净化受污染河水。
取受污染的劣Ⅴ类河水1L，水温5℃，其中污染含量为：化学需氧量50mg/L、氨氮3.2mg/L、总磷0.55mg/L；投加本发明实施例、对比例和对照组(表中对照组显示的30mg投加量是指：20mg实施例1制备的复合絮凝剂+10mg市场上购买的铁盐混凝剂)的联合絮凝剂，快速(转速为600rpm)搅拌1min，慢速(转速为200rpm)搅拌2min，静沉20min，取上清液测得污染物的含量，结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，以本发明实施例1制备的复合絮凝剂进行污水处理时，对氨氮的去除率可达到43％，最高可达到62％。
应用例2
解决污水处理厂二沉池跑泥问题。
取某城镇污水处理厂冬季污泥膨胀的好氧池末端混合液，水温7-8℃，分为两组，一组：倒入1L量筒中，静沉30min后，污泥沉降比为85％；二组：在1L混合液中加入本发明实施例1制备的复合絮凝剂20mg，搅拌均匀后，倒入1L量筒中，静沉30min后，污泥沉降比为42％。由此说明，实际应用时，投加在污水处理厂二沉池进水处，可解决二沉池跑泥的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种处理低温低浊水的复合絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.利用稀盐酸对纳米初改性沸石进行二次改性，得到二次改性沸石，然后加入水玻璃原液，搅拌，用蒸馏水稀释后继续搅拌，熟化1-2天，得到改性沸石复配活化硅酸；
S2.在改性沸石复配活化硅酸中加入纳米天然磁黄铁矿和纳米四氧化三铁，搅拌，超声振荡1-2h，即得到处理低温低浊水的复合絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中所述稀释倍数为3.5-4倍。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中所述纳米初改性沸石的制备方法为：
1)将原料天然丝光沸石加入到氯化钠溶液中，在搅拌状态下进行水浴加热处理，得到初改性沸石；
2)将初改性沸石进行研磨和风选，得到纳米初改性沸石。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述天然丝光沸石粒径为1-3mm；所述天然丝光沸石与浓度为100g/L氯化钠溶液的用量比为1g∶20mL；所述水浴加热温度为70-80℃，时间为3-4h。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述纳米初改性沸石的粒径为40-80nm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S1中所述稀盐酸的体积分数为10％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水玻璃为工业级水玻璃原液；所述纳米天然磁黄铁矿的粒径为20-30nm；所述纳米四氧化三铁的粒径为20-30nm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的处理低温低浊水的复合絮凝剂，其特征在于，所述复合絮凝剂由纳米初改性沸石、稀盐酸、水玻璃、纳米天然磁黄铁矿和纳米四氧化三铁组成，其用量比为2g∶20mL∶12mL∶1g∶1g。
9.一种如权利要求8所述的处理低温低浊水的复合絮凝剂在低温低浊废水处理中的应用。
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