CN117185443A - 复合型新型污水脱泥剂及其智能化制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供复合型新型污水脱泥剂及其智能化制备方法，属于固体废物处理技术领域，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺20‑40份，聚合氯化铝10‑25份，硫酸铝5‑10份，钛白粉20‑40份，硫酸亚铁30‑50份，硫酸银2‑8，硫化氢5‑10份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水40‑80份，本发明中，通过制备得到的复合型新型污水脱泥剂，其在溶入污水中时，能够更好地将污泥与水充分分离，从而使得污水在进行过滤时，其中的污泥能够被滤下，使得污水与污泥分离效果明显，污水处理效果更好，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于固体废物处理技术领域，具体涉及复合型新型污水脱泥剂及其智能化制备方法。
背景技术
随着城市化进程的加快和工业活动的增加，废水处理中的固体废物成为了一个重要的环境保护问题。例如在大部分污水中，都会有污泥的存在，使得污水处理起来较为麻烦，废水中的污泥是废水处理过程中产生的含有悬浮固体的物质，它不仅对环境造成污染，还占据了大量的资源和处理成本。
目前，已经存在许多废水处理技术和脱泥剂，但仍然存在一些问题。例如，传统的脱泥剂在处理废水中的污泥时，往往需要使用大量的化学药剂，不仅造成了二次污染，还增加了处理成本。此外，一些脱泥剂在处理过程中存在处理效率低、处理周期长、处理效果不稳定等问题。因此，亟需一种复合型新型污水脱泥剂来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保、污染小的复合型新型污水脱泥剂及制备方法，旨在解决现有技术中的大部分污水中，其中都会有污泥的存在，由于污泥的存在，使得污水处理起来较为麻烦，使得污水在处理中，其中含有的的泥使得污水无法处理的较为完善的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺20-40份，聚合氯化铝10-25份，硫酸铝5-10份，钛白粉20-40份，硫酸亚铁30-50份，硫酸银2-8，硫化氢5-10份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水40-80份。
作为本发明一种优选的方案，所述脱脂剂由母料、纯碱和硅酸钠中的一份或多份原料按任意比例混合制成。
作为本发明一种优选的方案，所述破乳剂为氯化钙废水处理破乳化剂。
作为本发明一种优选的方案，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺23-37份，聚合氯化铝12-23份，硫酸铝6-9份，钛白粉23-37份，硫酸亚铁33-47份，硫酸银3-7份，硫化氢6-9份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水46-74份。
作为本发明一种优选的方案，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺27-33份，聚合氯化铝15-20份，硫酸铝7-8份，钛白粉27-33份，硫酸亚铁37-42份，硫酸银4-6份，硫化氢7-8份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水54-66份。
作为本发明一种优选的方案，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺30份，聚合氯化铝17份，硫酸铝7.5份，钛白粉30份，硫酸亚铁40份，硫酸银5份，硫化氢7.5份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水60份。
一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入水并搅拌，进行热熔，在过程中加入硫酸银，并通入蒸汽，待反应1-2h后，放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和完成后蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
作为本发明一种优选的方案，在步骤S1中，所述硫酸亚铁与水的重量比为1:2。
作为本发明一种优选的方案，在步骤S1中，与所述硫酸亚铁混合的水的温度为70℃-80℃。
作为本发明一种优选的方案，所述步骤S4中通过纯硫酸调整PH值。
在步骤S1和S4中，通过粒子群算法调整调和剂的种类、用量以确保混合液的pH值达到最佳状态，具体过程为：
首先，确定需要调和的混合液组分及其pH值目标，步骤S1中的反应液为硫酸亚铁-硫酸银-水的混合液，其pH值目标为6-8;步骤S2中的反应液为混合液A,其pH值目标为7-9;步骤S3中的反应液为聚丙烯酰胺-聚合氯化铝-硫酸铝的水解液，其pH值目标为7-9；
根据目标pH值和各组分的化学性质，选择合适的酸碱调节剂，对于S1中的混合液，使用氢氧化钠(NaOH)进行酸碱调节；对于S2中的混合液A,使用碳酸氢钠(NaHCO3)进行酸碱调节；对于S3中的混合液，使用醋酸钠(NaC2H3O2)进行酸碱调节；
定义问题：将选择合适的酸碱调节剂作为一个优化问题，将目标pH值和各组分的化学性质作为问题的输入，需要定义优化目标函数和决策变量；
定义决策变量：将每种酸碱调节剂的用量作为决策变量；定义目标函数：目标函数是需要优化的指标，可以是目标pH值与实际pH值之间的差异，目标函数应该具备可测性和可优化性；
目标函数的定义： 目标函数可以定义为目标pH值与实际pH值之间的差异，使用如下的目标函数：
f(x) = sum_{i=1}^{n} |pH_{target} - pH_{i}|
其中，n是酸碱调节剂的数量，pH_{target}是目标pH值，pH_{i}是实际pH值；
随机生成一组粒子，每个粒子代表一个可能的解，包含各酸碱调节剂的用量；
根据鸟群觅食行为的模拟，通过计算每个粒子的速度和位置，来更新粒子的状态；
公式推导过程包括目标函数的定义和粒子位置、速度的更新公式的推导：
假设有n个粒子，每个粒子的速度为v_i,位置为x_i,适应度函数为fitness_function(v_i)；则第i个粒子的适应度值为：
fitness_value = fitness_function(v_i) = f(x_i) + g(x_i)
其中f(x_i)表示当前粒子状态的适应度值，g(x_i)表示当前粒子状态的惩罚项，如果某个粒子的适应度值大于其他所有粒子的适应度值之和，那么该粒子就是最优解；
根据目标函数计算每个粒子的适应度值；
记录全局最优解，即适应度值最小的粒子的位置和适应度值；
检查是否达到终止条件，例如达到最大迭代次数或满足精度要求；
根据粒子的速度和位置，更新粒子群的状态；
返回全局最优解，即适应度值最小的粒子的位置；
确定酸碱调节剂的使用量：S1中，使用NaOH进行酸碱调节，则NaOH的加入量为每升溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液100mL左右；S2中，使用碳酸氢钠(NaHCO3)进行酸碱调节，则NaHCO3的加入量为每升溶液中加入0.4mol/L的NaOH溶液250mL左右；S3中，使用醋酸钠(NaC2H3O2)进行酸碱调节，则NaC2H3O2的加入量为每升溶液中加入0.6mol/L的NaOH溶液300mL左右；
确定酸碱调节剂的加入速度，调节剂应该逐渐加入，以避免剧烈反应和热量释放导致的温度升高；以S1为例，将NaOH溶液缓慢滴加到硫酸亚铁-硫酸银-水的混合液中，搅拌均匀后继续滴加NaOH溶液直至达到目标pH值为止；
确定酸碱调节的时间，调节时间应该足够长。
进一步，还包括步骤S5，添加一些吸附剂、催化剂，以增强其对废水中有害物质的去除能力，具体过程为：
5.1、首先通过吸附剂作用将污染物质固定在其表面，从而实现去除的目的，本发明的吸附剂为活性炭；催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，通过提供合适的反应条件，降低反应的活化能，本发明的催化剂为氧化剂；
5.2、对于吸附剂和催化剂的用量优化，使用粒子群优化算法来确定最佳的用量；
假设有N个粒子，每个粒子的位置和速度分别用向量表示，各个粒子的最优位置和全局最优位置分别用向量表示；
第t个粒子的位置和速度分别为Xt和Vt，最优位置为Pit，全局最优位置为Pg；
吸附剂和催化剂的用量可以用一个向量表示，记为Xt = [x1, x2, ..., xn]，其中xi表示第i种添加剂的用量；
定义适应度函数f(Xt)表示吸附剂和催化剂的用量对废水处理效果的影响；
粒子更新的过程可以分为两个部分，位置更新和速度更新；
位置更新公式为：Xt = Xt + Vt
速度更新公式为：Vt+1 = w * Vt + c1 * rand() * (Pit - Xt) + c2 * rand() * (Pg - Xt)
其中，w为惯性权重，c1和c2为学习因子，rand()为0到1之间的随机数；
通过迭代更新粒子的位置和速度，直到达到停止条件，最终得到最优解；
5.3、优化后的吸附剂和催化剂的用量可以通过粒子群优化算法得到：
假设废水中含有大量的有机物，添加活性炭每立方米废水中添加10-20克；选用高锰酸钾（KMnO4）为氧化剂，添加氧化剂的用量为每立方米废水中添加5-10克；
5.4、将吸附剂和催化剂按照一定比例混合均匀，将吸附剂和催化剂按照一定比例混合均匀，以确保它们能够充分地发挥作用；
5.5、将混合好的吸附剂和催化剂加入到废水处理设备中，将混合好的吸附剂和催化剂加入到废水处理设备中，如曝气池、沉淀池等，以便与废水中的有害物质发生反应；
5.6、在添加吸附剂和催化剂后，需要对废水处理效果进行监测和评估，通过检测废水中的有害物质浓度、水质指标等方式来评估处理效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本方案中，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺30份，聚合氯化铝17份，硫酸铝7.5份，钛白粉30份，硫酸亚铁40份，硫酸银5份，硫化氢7.5份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水60份，该实施例通过制备得到的复合型新型污水脱泥剂，其在溶入污水中时，能够更好地将污泥与水充分分离，从而使得污水在进行过滤时，其中的污泥能够被滤下，使得污水与污泥分离效果明显，污水处理效果更好，具有广阔的应用前景。
2、本方案中，通过其中制备得到的混合液C，由于其经聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝水解而成，具备较高的絮凝作用，从而使得污水中细小污泥能够凝成颗粒，使得污泥能够更好地被过滤。
3、本发明通过控制器内置双粒子群算法分别优化S1和S4中的pH数值和添加剂，pH值调和条件：在步骤S1和S4中，为了获得更好的效果，尝试调整调和剂的种类、用量参数，以确保混合液的pH值达到最佳状态；为了强化污泥处理效果：复合型新型污水脱泥剂的主要作用是去除污水中的杂质和沉淀物。为了进一步提高其废水处理效果，通过算法优化吸附剂、催化剂的用量，以增强其对废水中有害物质的去除能力，大大降低了在污水脱泥处理中引入的新的污染量，环保又节约资源。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中复合型新型污水脱泥剂的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺20份，聚合氯化铝10份，硫酸铝5份，钛白粉20份，硫酸亚铁30份，硫酸银25，硫化氢5份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水40份。
在本发明的具体实施例中，本发明中制备的复合型新型污水脱泥剂通过设有的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硫酸铝聚合水解产生正电荷且具有长链架桥作用，聚丙烯酰胺与聚合氯化铝配合，改变了污泥絮体的结构,也增强了污泥的团聚能力,同时可以吸附去除水体中氮磷等有机物，各组分和聚合氯化铝组合后，凝胶各物质之间形成了结合，从而改善了污泥的脱水性能和沉降性能，实现高效脱泥脱水以及净化污泥废水的作用，并且能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚，使得污水中污泥能够更好地被分离过滤，脱离效果更好。
具体的，所述脱脂剂由母料、纯碱和硅酸钠中的一份或多份原料按任意比例混合制成。
具体的，所述破乳剂为氯化钙废水处理破乳化剂。
具体的，本发明还提供一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入70℃-80℃的水并搅拌，使得硫酸亚铁被水溶解，进行热熔，在过程中加入少量硫酸银，并通入蒸汽，用于出去氯离子，待反应1-2h后，将氯离子合格的溶液放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，调至ph值为5～6，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和至ph值为1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
在步骤S1和S4中，为了获得更好的效果，可以通过控制器内置粒子群算法调整调和剂的种类、用量和调和时间参数，以确保混合液的pH值达到最佳状态。
首先，确定需要调和的混合液组分及其pH值目标。S1中的反应液为硫酸亚铁-硫酸银-水的混合液，其pH值目标为6-8;S2中的反应液为混合液A,其pH值目标为7-9;S3中的反应液为聚丙烯酰胺-聚合氯化铝-硫酸铝的水解液，其pH值目标为7-9。
根据目标pH值和各组分的化学性质，选择合适的酸碱调节剂。例如，对于S1中的混合液，可以使用氢氧化钠(NaOH)或氨水(NH3·H2O)进行酸碱调节；对于S2中的混合液A,使用碳酸氢钠(NaHCO3)进行酸碱调节；对于S3中的混合液，使用醋酸钠(NaC2H3O2)进行酸碱调节。
定义问题：将选择合适的酸碱调节剂作为一个优化问题。将目标pH值和各组分的化学性质作为问题的输入。需要定义优化目标函数和决策变量。
定义决策变量：将每种酸碱调节剂的用量作为决策变量。例如，在S1中，决策变量可以是NaOH和NH3·H2O的用量。
定义目标函数：目标函数是需要优化的指标，可以是目标pH值与实际pH值之间的差异。目标函数应该具备可测性和可优化性。
目标函数的定义： 目标函数可以定义为目标pH值与实际pH值之间的差异。例如，可以使用如下的目标函数： f(x) = sum_{i=1}^{n} |pH_{target} - pH_{i}|，其中，n是酸碱调节剂的数量，pH_{target}是目标pH值，pH_{i}是实际pH值。
初始化粒子群：随机生成一组粒子，每个粒子代表一个可能的解，包含各酸碱调节剂的用量。
更新粒子位置和速度：根据鸟群觅食行为的模拟，通过计算每个粒子的速度和位置，来更新粒子的状态。
公式推导过程： 公式推导过程包括目标函数的定义和粒子位置、速度的更新公式的推导。
假设有n个粒子，每个粒子的速度为v_i,位置为x_i,适应度函数为fitness_function(v_i)。则第i个粒子的适应度值为：
fitness_value = fitness_function(v_i) = f(x_i) + g(x_i)
其中f(x_i)表示当前粒子状态的适应度值，g(x_i)表示当前粒子状态的惩罚项。如果某个粒子的适应度值大于其他所有粒子的适应度值之和，那么该粒子就是最优解。
根据目标函数计算每个粒子的适应度值。
记录全局最优解，即适应度值最小的粒子的位置和适应度值。
检查是否达到终止条件，例如达到最大迭代次数或满足精度要求。
根据粒子的速度和位置，更新粒子群的状态。
返回全局最优解，即适应度值最小的粒子的位置。
以上是粒子群算法进行优化的过程和公式推导的大致步骤，具体实现时还需要根据实际情况进行调整和优化。
确定酸碱调节剂的使用量：S1中，使用NaOH进行酸碱调节，则NaOH的加入量为每升溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液100mL左右；S2中，使用碳酸氢钠(NaHCO3)进行酸碱调节，则NaHCO3的加入量为每升溶液中加入0.4mol/L的NaOH溶液250mL左右；S3中，使用醋酸钠(NaC2H3O2)进行酸碱调节，则NaC2H3O2的加入量为每升溶液中加入0.6mol/L的NaOH溶液300mL左右。
确定酸碱调节剂的加入速度。一般来说，调节剂应该逐渐加入，以避免剧烈反应和热量释放导致的温度升高。以S1为例，将NaOH溶液缓慢滴加到硫酸亚铁-硫酸银-水的混合液中，搅拌均匀后继续滴加NaOH溶液直至达到目标pH值为止。
确定酸碱调节的时间。一般来说，调节时间应该足够长。
复合型新型污水脱泥剂的主要作用是去除污水中的杂质和沉淀物。为了进一步提高其废水处理效果，可以考虑添加一些添加剂，如吸附剂、催化剂等，以增强其对废水中有害物质的去除能力。
1、吸附剂是一种能够吸附废水中的污染物质的物质，通过吸附作用将污染物质固定在其表面，从而实现去除的目的，本发明的吸附剂为活性炭。
催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，通过提供合适的反应条件，降低反应的活化能，从而加速废水中有害物质的降解或转化反应。本发明的催化剂为氧化剂；
2、粒子群优化算法是一种模拟自然界中鸟群觅食行为的优化算法，通过模拟鸟群的搜索行为来寻找最优解。对于吸附剂和催化剂的用量优化，可以使用粒子群优化算法来确定最佳的用量。
推导过程如下： 假设有N个粒子，每个粒子的位置和速度分别用向量表示，各个粒子的最优位置和全局最优位置分别用向量表示。
第t个粒子的位置和速度分别为Xt和Vt，最优位置为Pit，全局最优位置为Pg。
吸附剂和催化剂的用量可以用一个向量表示，记为Xt = [x1, x2, ..., xn]，其中xi表示第i种添加剂的用量。
定义适应度函数f(Xt)表示吸附剂和催化剂的用量对废水处理效果的影响。
粒子更新的过程可以分为两个部分，位置更新和速度更新。
位置更新公式为：Xt = Xt + Vt
速度更新公式为：Vt+1 = w * Vt + c1 * rand() * (Pit - Xt) + c2 * rand() * (Pg - Xt)
其中，w为惯性权重，c1和c2为学习因子，rand()为0到1之间的随机数。
通过迭代更新粒子的位置和速度，直到达到停止条件，最终得到最优解。
3、优化后的吸附剂和催化剂的用量可以通过粒子群优化算法得到。
假设废水中含有大量的有机物，为了增强脱泥剂对有机物的去除能力，可根据废水中有机物的浓度和特性来确定。添加活性炭每立方米废水中添加10-20克。
假设废水中含有大量的重金属离子，为了增强脱泥剂对重金属离子的去除能力，可以添加氧化剂作为催化剂。选用高锰酸钾（KMnO4）为氧化剂，添加氧化剂的用量为每立方米废水中添加5-10克。
4、将吸附剂和催化剂按照一定比例混合均匀。将吸附剂和催化剂按照一定比例混合均匀，以确保它们能够充分地发挥作用。通常情况下，可以根据实际情况进行调整，以达到最佳效果。
5、将混合好的吸附剂和催化剂加入到废水处理设备中。将混合好的吸附剂和催化剂加入到废水处理设备中，如曝气池、沉淀池等，以便与废水中的有害物质发生反应。需要注意的是，添加吸附剂和催化剂时要遵循一定的操作规程，以确保安全可靠。
6、监测废水处理效果。在添加吸附剂和催化剂后，需要对废水处理效果进行监测和评估。可以通过检测废水中的有害物质浓度、水质指标等方式来评估处理效果。如果效果不理想，可以适当调整吸附剂和催化剂的种类和数量，直到达到预期效果为止。实施例2
复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺23份，聚合氯化铝12份，硫酸铝6份，钛白粉23份，硫酸亚铁33份，硫酸银3份，硫化氢6份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水46份。
具体的，一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入70℃-80℃的水并搅拌，使得硫酸亚铁被水溶解，进行热熔，在过程中加入少量硫酸银，并通入蒸汽，用于出去氯离子，待反应1-2h后，将氯离子合格的溶液放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，调至ph值为5～6，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和至ph值为1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
实施列2的制备方法与实施例1相同，只是其中重量份原料不同。
实施例3
复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺27份，聚合氯化铝15份，硫酸铝7-8份，钛白粉27份，硫酸亚铁37份，硫酸银4份，硫化氢7份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水54份。
具体的，一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入70℃-80℃的水并搅拌，使得硫酸亚铁被水溶解，进行热熔，在过程中加入少量硫酸银，并通入蒸汽，用于出去氯离子，待反应1-2h后，将氯离子合格的溶液放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，调至ph值为5～6，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和至ph值为1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
实施列3的制备方法与实施例1相同，只是其中重量份原料不同。
实施例4
复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺30份，聚合氯化铝17份，硫酸铝7.5份，钛白粉30份，硫酸亚铁40份，硫酸银5份，硫化氢7.5份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水60份。
具体的，一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入70℃-80℃的水并搅拌，使得硫酸亚铁被水溶解，进行热熔，在过程中加入少量硫酸银，并通入蒸汽，用于出去氯离子，待反应1-2h后，将氯离子合格的溶液放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，调至ph值为5～6，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和至ph值为1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
实施列4的制备方法与实施例1相同，只是其中重量份原料不同。
实施例5
复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺33份，聚合氯化铝20份，硫酸铝8份，钛白粉33份，硫酸亚铁42份，硫酸银6份，硫化氢8份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水66份。
具体的，一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入70℃-80℃的水并搅拌，使得硫酸亚铁被水溶解，进行热熔，在过程中加入少量硫酸银，并通入蒸汽，用于出去氯离子，待反应1-2h后，将氯离子合格的溶液放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，调至ph值为5～6，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和至ph值为1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
实施列5的制备方法与实施例1相同，只是其中重量份原料不同。
实施例6
复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺37份，聚合氯化铝23份，硫酸铝9份，钛白粉37份，硫酸亚铁47份，硫酸银7份，硫化氢9份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水74份。
具体的，一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入70℃-80℃的水并搅拌，使得硫酸亚铁被水溶解，进行热熔，在过程中加入少量硫酸银，并通入蒸汽，用于出去氯离子，待反应1-2h后，将氯离子合格的溶液放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，调至ph值为5～6，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和至ph值为1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
实施列6的制备方法与实施例1相同，只是其中重量份原料不同。
实施例7
复合型新型污水脱泥剂，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺40份，聚合氯化铝25份，硫酸铝10份，钛白粉40份，硫酸亚铁50份，硫酸银8，硫化氢10份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水80份。
具体的，一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入70℃-80℃的水并搅拌，使得硫酸亚铁被水溶解，进行热熔，在过程中加入少量硫酸银，并通入蒸汽，用于出去氯离子，待反应1-2h后，将氯离子合格的溶液放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，调至ph值为5～6，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和至ph值为1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
实施列7的制备方法与实施例1相同，只是其中重量份原料不同。
在本发明中，本发明中制备的复合型新型污水脱泥剂通过设有的聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硫酸铝聚合水解产生正电荷且具有长链架桥作用，聚丙烯酰胺与聚合氯化铝配合，改变了污泥絮体的结构,也增强了污泥的团聚能力,同时可以吸附去除水体中氮磷等有机物，各组分和聚合氯化铝组合后，凝胶各物质之间形成了结合，从而改善了污泥的脱水性能和沉降性能，实现高效脱泥脱水以及净化污泥废水的作用，并且能提供大量的络合离子，且能够强烈吸附胶体微粒，通过吸附、桥架、交联作用，从而使胶体凝聚，使得污水中污泥能够更好地被分离过滤，脱离效果更好。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (11)
1.复合型新型污水脱泥剂，其特征在于，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺20-40份，聚合氯化铝10-25份，硫酸铝5-10份，钛白粉20-40份，硫酸亚铁30-50份，硫酸银2-8份，硫化氢5-10份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水40-80份。
2.根据权利要求1所述的复合型新型污水脱泥剂，其特征在于，所述脱脂剂由母料、纯碱和硅酸钠中的一份或多份原料按任意比例混合制成。
3.根据权利要求2所述的复合型新型污水脱泥剂，其特征在于，所述破乳剂为氯化钙废水处理破乳化剂。
4.根据权利要求3所述的复合型新型污水脱泥剂，其特征在于，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺23-37份，聚合氯化铝12-23份，硫酸铝6-9份，钛白粉23-37份，硫酸亚铁33-47份，硫酸银3-7份，硫化氢6-9份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水46-74份。
5.根据权利要求4所述的复合型新型污水脱泥剂，其特征在于，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺27-33份，聚合氯化铝15-20份，硫酸铝7-8份，钛白粉27-33份，硫酸亚铁37-42份，硫酸银4-6份，硫化氢7-8份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水54-66份。
6.根据权利要求5所述的复合型新型污水脱泥剂，其特征在于，该脱泥剂包括如下重量份原料：聚丙烯酰胺30份，聚合氯化铝17份，硫酸铝7.5份，钛白粉30份，硫酸亚铁40份，硫酸银5份，硫化氢7.5份，脱脂剂5份，破乳剂5份，水60份。
7.一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，基于权利要求1-6任意一项所述的复合型新型污水脱泥剂中，其特征在于，包括如下步骤：
S1、首先在反应釜中加入硫酸亚铁，然后注入水并搅拌，进行热熔，在过程中加入硫酸银，并通入蒸汽，待反应1-2h后，放置冷却，制得混合液A，待用；
S2、将步骤S1中制得的混合液A进行PH值调和，然后通入硫化氢，待反应完成后进行过滤，获取的滤液放置于反应釜中通入蒸汽煮沸，待沉淀完全后，过滤，对滤液再次进行PH值调和，调和完成后蒸发浓缩至38～40℃，制得混合液B，待用；
S3、在新的反应釜中依次加入聚丙烯酰胺、聚合氯化铝和硫酸铝，然后通入水，在转速200r/min的速度下搅拌15min，进行水解，搅拌完成后制得混合液C，待用；
S4、将混合液C注入值步骤S2中装有混合液B的反应釜中，在转速300r/min的速度下搅拌5min，然后加入依次加入钛白粉、脱脂剂和破乳剂，对反应釜进行加热搅拌30分钟，趁热抽滤，滤后的溶液进行PH值调和，调和完成后加入钛白粉，在转速300r/min的速度下搅拌1-1.5h，静置30～40min，随后进行过滤，收集过滤物，即可得到复合型新型污水脱泥剂。
8.根据权利要求7所述的一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述硫酸亚铁与水的重量比为1:2。
9.根据权利要求8所述的一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，与所述硫酸亚铁混合的水的温度为70℃-80℃。
10.根据权利要求9所述的一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中通过纯硫酸调整PH值。
11.根据权利要求7所述的一种复合型新型污水脱泥剂的制备方法，其特征在于，在步骤S1和S4中，通过粒子群算法调整调和剂的种类、用量以确保混合液的pH值达到最佳状态，具体过程为：
首先，确定需要调和的混合液组分及其pH值目标，步骤S1中的反应液为硫酸亚铁-硫酸银-水的混合液，其pH值目标为6-8;步骤S2中的反应液为混合液A,其pH值目标为7-9;步骤S3中的反应液为聚丙烯酰胺-聚合氯化铝-硫酸铝的水解液，其pH值目标为7-9；
根据目标pH值和各组分的化学性质，选择合适的酸碱调节剂，对于S1中的混合液，使用氢氧化钠(NaOH)进行酸碱调节；对于S2中的混合液A,使用碳酸氢钠(NaHCO3)进行酸碱调节；对于S3中的混合液，使用醋酸钠(NaC2H3O2)进行酸碱调节；
定义问题：将选择合适的酸碱调节剂作为一个优化问题，将目标pH值和各组分的化学性质作为问题的输入，需要定义优化目标函数和决策变量；
定义决策变量：将每种酸碱调节剂的用量作为决策变量；定义目标函数：目标函数是需要优化的指标，可以是目标pH值与实际pH值之间的差异，目标函数应该具备可测性和可优化性；
目标函数的定义： 目标函数可以定义为目标pH值与实际pH值之间的差异，使用如下的目标函数：
f(x) = sum_{i=1}^{n} |pH_{target} - pH_{i}|
其中，n是酸碱调节剂的数量，pH_{target}是目标pH值，pH_{i}是实际pH值；
随机生成一组粒子，每个粒子代表一个可能的解，包含各酸碱调节剂的用量；
根据鸟群觅食行为的模拟，通过计算每个粒子的速度和位置，来更新粒子的状态；
公式推导过程包括目标函数的定义和粒子位置、速度的更新公式的推导：
假设有n个粒子，每个粒子的速度为v_i,位置为x_i,适应度函数为fitness_function(v_i)；则第i个粒子的适应度值为：
fitness_value = fitness_function(v_i) = f(x_i) + g(x_i)
其中f(x_i)表示当前粒子状态的适应度值，g(x_i)表示当前粒子状态的惩罚项，如果某个粒子的适应度值大于其他所有粒子的适应度值之和，那么该粒子就是最优解；
根据目标函数计算每个粒子的适应度值；
记录全局最优解，即适应度值最小的粒子的位置和适应度值；
检查是否达到终止条件，例如达到最大迭代次数或满足精度要求；
根据粒子的速度和位置，更新粒子群的状态；
返回全局最优解，即适应度值最小的粒子的位置；
确定酸碱调节剂的使用量：S1中，使用NaOH进行酸碱调节，则NaOH的加入量为每升溶液中加入0.1mol/L的NaOH溶液100mL左右；S2中，使用碳酸氢钠(NaHCO3)进行酸碱调节，则NaHCO3的加入量为每升溶液中加入0.4mol/L的NaOH溶液250mL左右；S3中，使用醋酸钠(NaC2H3O2)进行酸碱调节，则NaC2H3O2的加入量为每升溶液中加入0.6mol/L的NaOH溶液300mL左右；
确定酸碱调节剂的加入速度，调节剂应该逐渐加入，以避免剧烈反应和热量释放导致的温度升高；以S1为例，将NaOH溶液缓慢滴加到硫酸亚铁-硫酸银-水的混合液中，搅拌均匀后继续滴加NaOH溶液直至达到目标pH值为止；
确定酸碱调节的时间，调节时间应该足够长；
本发明还包括步骤S5，添加一些吸附剂、催化剂，以增强其对废水中有害物质的去除能力，具体过程为：
5.1、首先通过吸附剂作用将污染物质固定在其表面，从而实现去除的目的，本发明的吸附剂为活性炭；催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，通过提供合适的反应条件，降低反应的活化能，本发明的催化剂为氧化剂；
5.2、对于吸附剂和催化剂的用量优化，使用粒子群优化算法来确定最佳的用量；
假设有N个粒子，每个粒子的位置和速度分别用向量表示，各个粒子的最优位置和全局最优位置分别用向量表示；
第t个粒子的位置和速度分别为Xt和Vt，最优位置为Pit，全局最优位置为Pg；
吸附剂和催化剂的用量可以用一个向量表示，记为Xt = [x1, x2, ..., xn]，其中xi表示第i种添加剂的用量；
定义适应度函数f(Xt)表示吸附剂和催化剂的用量对废水处理效果的影响；
粒子更新的过程可以分为两个部分，位置更新和速度更新；
位置更新公式为：Xt = Xt + Vt
速度更新公式为：Vt+1 = w * Vt + c1 * rand() * (Pit - Xt) + c2 * rand() *(Pg - Xt)
其中，w为惯性权重，c1和c2为学习因子，rand()为0到1之间的随机数；
通过迭代更新粒子的位置和速度，直到达到停止条件，最终得到最优解；
5.3、优化后的吸附剂和催化剂的用量可以通过粒子群优化算法得到：
假设废水中含有大量的有机物，添加活性炭每立方米废水中添加10-20克；选用高锰酸钾（KMnO4）为氧化剂，添加氧化剂的用量为每立方米废水中添加5-10克；
5.4、将吸附剂和催化剂按照一定比例混合均匀，将吸附剂和催化剂按照一定比例混合均匀，以确保它们能够充分地发挥作用；
5.5、将混合好的吸附剂和催化剂加入到废水处理设备中，将混合好的吸附剂和催化剂加入到废水处理设备中，如曝气池、沉淀池等，以便与废水中的有害物质发生反应；
5.6、在添加吸附剂和催化剂后，需要对废水处理效果进行监测和评估，通过检测废水中的有害物质浓度、水质指标等方式来评估处理效果。
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