CN1740099A - 用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是不影响自然环境，在提高凝集力的同时还可以去除重金属类，既可以连续的短时间内处理污浊水或污染水，又可以简单有效的对污泥进行脱水。本发明中用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂是通过由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂与pH调节剂、比重增加剂、螯合促进剂均匀分散混合后制成的。其中的pH调节剂可以使用水泥，比重增加剂可以使用水泥或者磁性材料。磁性材料可以使用铁氧体。螯合促进剂可以使用铁粉、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸粉末。

Description

用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂

技术领域

本发明涉及净化处理污浊水或污染水的凝集剂的改良，例如，往产业废弃物处理场所发生的污浊水或污染水里投入凝集剂后，凝集污浊水或污染水里含有的污浊物或污染物，净化水质。特别是在短时间内使其形成污浊物等固体漂浮物(block)，使之沉淀的同时，使被处理水中的重金属类以及卤、类金属类元素不再溶出到水分。

背景技术

一般，通过把污浊水或污染水等被处理水中的污浊物凝集成固体漂浮物来进行的净化水质的凝集剂分为有机凝集剂和无机凝集剂。其中，有机凝集剂是以有机高分子为主剂(参见专利文献1)，因处理后的被处理水里会遗留下大量的有机物，处理后的排水如果排放的话，通过氧化很容易形成新的污染。同时还存在的问题就是如果排放含有大量有机物的排水的话，自然界的微生物环境会受到破坏，也会成为严重阻碍通过微生物来分解除去污泥的这种自然的净化作用的原因。

另外，有机凝集剂在处理污浊水或污染水时，为了大幅度的改变这些被处理水中的pH值，在处理工序方面就必须要设置通过药品来中和pH值的中和槽。因此存在的问题便是随着增加净化处理工序而需要更多的处理时间的同时，特别是通过添加药品要使pH值达到中性需要相当多的时间。另外还有一个问题就是净化处理后的排水必须在中和槽中充分放置后才能排放，这样就不能连续的排出处理被处理水。

不仅如此，因为使用有机凝集剂净化后的水分、固体漂浮物的粘度都有变高的倾向，水分不易脱干，即便是以后通过各种脱水工序，也不能将固体漂浮物充分脱水减容，以至于存在最终不能减少回收的固体污泥量的问题。

另一方面，无机凝集剂主要是利用铝离子或铁离子的正电离子的凝集力(参见专利文献2)，与有机凝集剂相比有凝集力弱的倾向。因此，在后面的各种脱水工序中，会有固体漂浮物被破坏，在处理后的水里混入微粒子化的悬浮物质的问题。另外，无机凝集剂通常由于降低被处理水的pH值，与有机凝集剂一样仍然存在着因设置中和槽需花费的大量的时间的问题。

特别是不管是有机还是无机，以前的凝集剂虽然提高了凝集力，但是因为通过凝集产生的固体漂浮物和水分不能充分的分离，在以后的脱水工程中，必须经过污泥浓缩工程后，再次脱水，最终作为脱水固体污泥回收污浊成分。也就是说，必须要使用昂贵而且复杂的脱水系统，需要高成本和花费大量工夫的同时，脱水处理也需要时间。

并且，以前的凝集剂不管是有机还是无机，凝集剂自身也不能充分的除去油分、汞、镉、铅、六价铬，砷等重金属类，卤元素的氟、介于金属和非金属之间的中间元素的类金属的硼等，为了除去这些油分、重金属类就必须通过借助于其它的各种药剂、处理工序。

【专利文献1】   (日本)特开2001-129311号公报

【专利文献2】   (日本)特开平7-299500号公报

发明内容

【发明想要解决的课题】

本发明想要解决的课题是，鉴于以上的问题，提供拥有坚固的凝集力的同时可以去除重金属类，不给自然环境带来不良影响的同时可以连续的短时间内处理污浊水或污染水，并且可以简单有效的对污泥进行脱水的综合性能优越的净化处理污浊水或污染水的凝集剂。

【解决课题的手段】

本发明解决上述课题的第一手段便是提供用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，是由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂与pH调节剂、比重增加剂混合而制成的。

本发明解决上述课题的第二手段便是提供用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，是由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂与pH调节剂、比重增加剂、螯合促进剂混合而制成的。

本发明解决上述课题的第三手段便是提供在上述第一手段或第二手段所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述pH调节剂是用于中和被处理水中的pH值的。

本发明解决上述课题的第四手段便是提供在上述第一手段至第三手段中任一项所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述pH调节剂是水泥。

本发明解决上述课题的第五手段便是提供在上述第一手段至第四手段中任一项所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述比重增加剂是水泥或磁性材料中的一种或两种。

本发明解决上述课题的第六手段便是提供在上述第五手段中记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述磁性材料是铁氧体。

本发明解决上述课题的第七手段便是提供在上述第二手段至第五手段中任一项所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述螯合促进剂由铁、硫代氧化钠(チオ酸化ナトリゥム)、甲壳素、柠檬酸构成。

本发明解决上述课题的第八手段便是提供用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于是在由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂中添加水泥粉、铁氧体粉以及由铁、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸的粉末构成的螯合促进剂混合而制成的。

本发明解决上述课题的第九手段便是提供用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于是由20～50重量份的硫酸铝、10～40重量份的硫酸钙、5～20重量份的碳酸钠混合后制成的主剂与5～20重量份的水泥粉、5～10重量份的铁氧体粉等磁性材料粉末、5～20重量份的铁粉、5～20重量份的硫代氧化钠、1～10重量份的甲壳素、5～20重量份的柠檬酸混合而制成的。

本发明解决上述课题的第十手段便是提供在上述第八手段中记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，是将硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠、水泥粉、铁氧体粉等磁性材料粉末、铁粉、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸均匀分散混合而制成的。

【发明的效果】

本发明如上所述，因为使用硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠等无机天然矿物为主原料，因此处理后的废水里不会遗留有机物，即使排放到自然界也不会破坏微生物环境，实现了环境保护。同时因有硫酸钙和碳酸钠的大幅度的电位差与硫酸铝的电位相对峙，通过由碱、酸或者具有数值相隔甚远电位的物质的彼此冲突而产生的凝结效果形成坚固的凝集力，能有效地将污浊物等凝集起来。另外，因为只需投入少量的凝集剂便能有效的处理污浊水等被处理水，有着可以降低成本的实际利益。

本发明如上所述，因为添加了水泥等pH调节剂的缘故，可以中和主要因硫酸铝而降低的被处理水的pH值，在用凝集剂净化处理的前后，无需在另外的中和槽里用药剂进行中和处理，不仅削减了成本和工程可以进行简单的操作，还省掉了为了中和被处理水在中和槽中的放置时间，有着可以连续处理污浊水或污染水并有效净化的实际利益。

本发明如上所述，因为添加了水泥，水泥可以强化因凝集产生的固体漂浮物本身，因此在之后的脱水工序中固体漂浮物不会受到破坏而再度的混入到水分，在提高凝集效率的同时，水泥构成固体漂浮物的核心，加快由水泥自身的高比重引起的固体漂浮物的下沉速度，进而使固体漂浮物和水分充分的分离。因此无需再另外通过污泥浓缩工程便可充分的脱水，有着使处理工程或处理设备大幅度的简单化的实际利益。

本发明如上所述，因为混合了铁氧体等磁性材料，在通过铝多价离子的交联作用进行凝集时，交联作用后的固体漂浮物中拉拢的无数的磁性粉体通过微弱的磁力(铁氧体粉自身的微弱磁力)互相牵扯，可以形成更大的固体漂浮物的同时，因为铁氧体等磁性材料所拥有的高比重可以大幅度地提高固体漂浮物整体的比重，因此无需通过磁力的吸引也能加快凝集后的固体漂浮物的下沉速度，更进一步的促进了固体漂浮物与水分的分离。

并且，本发明如上所述，因为使用无机天然矿物作为主原料，与有机凝集剂不同，不会提高固体漂浮物的粘度，可以得到脱水优良的含水率很低的固体漂浮物，大幅度的缩短脱水时间的同时只需简单的处理便可以将污泥充分减容，特别是与上述的加快下沉相互结合可以得到很高的脱水效果。

另外，本发明如上所述，因为进一步混入了由铁、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸的粉末构成的螯合促进剂，通过对被处理水中所含的油分或金属元素有着很高的吸附能力的甲壳素和铁粉吸附油分或使金属元素与柠檬酸发生反应而吸附，因硫代硫酸钠能促进解毒作用，在除去油分、重金属类元素、部分卤素、类金属类元素的同时，变成氧化物的金属元素等又进一步的变成碱性氧化物，具有离子性较强的共价键性而稳定下来，因为覆盖了这些元素，这些元素不会再次溶出，因此以前的凝集剂不能处理的油分、重金属、卤元素的氟、或类金属元素的硼等，现在只需凝集处理便可以除去。

具体实施方式

以下详细说明本发明的实施方案。本发明是用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂中pH调节剂、比重增加剂、螯合促进剂混合后制成。

由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂是凝集被处理水中的污浊物然后从被处理水中除去污浊物的中心成分，因为是无机天然矿物，处理后的废水里不会遗留有机物，将废水放出到自然界也不会破坏微生物环境、最适于实现环境保护。

另外，与有机凝集剂不同，因为不会提高处理后的固体漂浮物的粘性，可以得到含水率较低的固体漂浮物，因此大幅度的缩短了脱水时间，同时，只需要简单的处理便可以将污泥充分减容。

这种场合，将硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠作为主剂使用是因为有硫酸钙和碳酸钠的大幅度的电位差与硫酸铝的电位相对，通过由碱、酸或者具有数值相隔甚远电位的物质彼此的冲突而产生的凝结效果可以形成坚固的凝集力。因此，在保持以前的无机凝集剂所拥有的很高的环保性的同时也克服了以前的无机凝集剂的凝集力较弱的这一弱点，这样，在有效的凝集污浊物的同时，只需投入少量的凝集剂便可有效的处理污浊水等被处理水，进而降低成本。

pH调节剂是用来中和因主剂成分的硫酸铝而具有降低倾向的被处理水的pH值的，具体的可以使用水泥。这种场合，虽然pH调节剂可以左右被处理水中的原来的pH值，但是以将被处理水的pH值稳定在对自然界无影响的中性区域4.0～9.0调整其成分或成分所占的比例(相对于凝集剂整体的重量比)。

通过这种pH调节剂，在凝集处理的同时可以将被处理水的pH值调整到中性区域，因此在使用凝集剂进行净化处理的前后，无需通过另外的中和槽使用药剂来进行中和处理，不仅削减了成本和工序可以进行简单的操作，而且不必为了中和使被处理水长时间滞留，可以连续处理污浊水或污染水并有效净化。也就是说，本发明是一种既可以保持以前的无机凝集剂所拥有的很高的环保性的同时又解决了以前的凝集剂(无论是无机凝集剂还是有机凝集剂)的pH值变动(降低)的弱点的凝集剂。

另外，使用水泥作为pH调节剂的场合，水泥可以强化因凝集产生的固体漂浮物，因此在之后的脱水工程中固体漂浮物不会受到破坏再度的混入水分，在提高凝集效率的同时，水泥构成固体漂浮物的核心，加快由水泥自身的高比重引起的固体漂浮物的下沉速度，进而使固体漂浮物和水分充分的分离。也就是说，水泥不仅有防止被处理水的pH值下降的pH调节剂(中和剂)的作用，还有如下所述的比重增加剂的作用，即同时有强化因凝集产生的固体漂浮物和加快固体漂浮物的下沉速度的双重作用。

比重增加剂可以促进因凝集产生的固体漂浮物变得粗大，加快固体漂浮物的下沉速度，促进水分和固体漂浮物的分离，具体使用铁氧体等磁性材料。铁氧体在通过铝多价离子的交联作用进行凝集时，交联作用后的固体漂浮物中拉拢的无数的磁性粉体通过微弱的磁力(铁氧体粉自身的微弱磁力)互相牵扯，可以形成更大的固体漂浮物的同时，因为铁氧体等磁性材料所拥有的高比重(高过固体漂浮物)可以大幅度的提高固体漂浮物整体的比重，因此无需通过磁力的吸引也能大幅度的加快凝集后的固体漂浮物的下沉速度，更进一步的促进了固体漂浮物与水分的分离。

因为通过比重增加剂可以充分的分离固体漂浮物和水分，后面无需再通过另外的污泥浓缩工程便可以充分的脱水，以前在凝集后所进行的污泥浓缩以及脱水工序，现在只需要脱水工序便可以确保减容率，大幅度的简化了处理工序和处理设备。

另外，如果用磁性材料做比重增加剂，并不仅限于铁氧体，只要能发挥同样的凝聚作用的话，也可以使用其他的磁性材料。另外，如上面所述的水泥既可以单独作为比重增加剂，也可以与磁性材料一起作为比重增加剂使用。

鳌合促进剂是由铁、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸构成，可以去除油分和金属元素以及通过鳌合反应，防止这些成分再次溶出到水分，可以去除以前的凝集剂不能去除的这些被处理水中的成分。

具体来说，这种螯合促进剂通过对被处理水中所含的油分或金属元素有着很高的吸附能力的甲壳素和铁粉吸附油分或使金属元素与柠檬酸发生反应而吸附，由硫代硫酸钠促进解毒作用，在除去油分、重金属类元素、部分卤素、类金属类元素的同时，变成氧化物的金属元素等又进一步的变成碱性氧化物，以离子性较强的共价键性而稳定下来，因为覆盖了这些元素，这些元素不会再次溶出，因此以前的凝集剂不能处理的油分、重金属、卤元素的氟、类金属元素的硼等，现在只需凝集处理便可以除去。

综上所述，本发明凝集剂是由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂里添加水泥粉、铁氧体粉和由铁、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸粉末构成的鳌合促进剂混合后制成，这是实施发明的最佳形态。

接下来，说明一下这些成分的优选比例，20～50重量份的硫酸铝(相对于凝集剂整体的重量份，本发明中各处均同)、10～40重量份的硫酸钙、5～20重量份的碳酸钠混合后制成的主剂，向其中加入5～20重量份的水泥粉、5～10重量份的铁氧体粉等磁性材料粉末、5～20重量份的铁粉、5～20重量份的硫代氧化钠、1～10重量份的甲壳素、5～20重量份的柠檬酸，混合后制成。

这种场合，特别是关于起凝集作用的中心成分硫酸铝，之所以占上述的调配比例，是因为已经证实如果取硫酸铝的量在20重量份以下的话，凝集力会降低，而取50重量份以上的话会使被处理水变得白浊。

为了适当的发挥上述各成分的作用，希望将上述各成分均匀的分散混合。另外在实际制作时，虽然可以先将硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠生成主剂后，再添加水泥粉、铁氧体粉、鳌合促进剂混合后生成本发明的凝集剂，也可以把所有的成分同时混合后生成。

下面说明一下为了确认本发明所含的各种成分的功能的几个实施例。具体设定为4种凝集剂，将这4种凝集剂分别取20ppm添加到1升1000ppm的泥沙溶液(被处理水)后，确认了固体漂浮物的凝集作用。针对这些凝集剂分别设定了本发明的实施例和为了确认凝集剂功效的比较例。具体便是设定了比较例1的由硫酸铝单独生成的凝集剂(A剂)，比较例2的由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠混合后生成的凝集剂(B剂：即本发明的主剂)，本发明的实施例1将上述的B剂(本发明的主剂)里添加水泥粉生成的凝集剂(C剂)，本发明的实施例2将上述的C剂里加入磁性材料的铁氧体粉生成的凝集剂(D剂)

这种场合，实施例2的D剂是由40重量份的硫酸铝、30重量份的硫酸钙、10重量份的碳酸钠、10重量份的水泥粉、10重量份的铁氧体粉均匀的分散混合后生成。

然后，将这4例添加到上述的被处理水里，凝集产生的固体漂浮物的状态(直径)及凝集后的上面的澄清水的清澈度进行了确认。其结果如表1所示。

固体漂浮物与上面的澄清水的清澈度的关系(无机质)

	固体漂浮物	清澈度
			A剂	×	×
B剂	△	△
			C剂	○	○
D剂	◎	◎

◎非常良好  ○良好  △有点不良  ×不良

①只含有硫酸铝......................A剂

②硫酸铝+硫酸钙+碳酸钠..............B剂

③②的混合+水泥粉...................C剂

④通过本发明生成的凝集剂............D剂

通过表1得知，由硫酸铝生成的凝集剂(A剂)，虽然有凝集效果，但是生成的固体漂浮物非常细小，证实其不能使固体漂浮物充分的巨大化。另外上面的澄清水部分有微粒子漂浮，证实其没有很快的下沉速度及坚固的凝集力。

这方面，在比较例1的A剂里加入了硫酸钙和碳酸钠的比较例2的B剂(相当于本发明的主剂)与A剂相比固体漂浮物的直径很大，说明其凝集力很高。也因此证实了通过往硫酸铝里加入硫酸钙和碳酸钠便可以提高凝集力。这是因为有硫酸钙和碳酸钠的大幅度的电位差与硫酸铝的电位相对，通过由碱、酸或者具有数值相隔甚远电位的物质的彼此冲突而产生的凝结效果可以形成坚固的凝集力。但是因为上面的澄清水部分有若干漂浮的微粒子，说明通过比较例2的B剂产生的固体漂浮物的比重小，在下沉的速度方面没有得到很好的效果。

下面再来看一下实施例1的C剂，与B剂相比固体漂浮物的状态及上面的澄清水部分都很良好。这是因为水泥形成固体漂浮物的核心，坚固固体漂浮物的同时提高了固体漂浮物的比重，加快了下沉速度。这说明作为pH调节剂的水泥粉也可以兼作为比重增加剂，并不是一定要增加其他磁性材料的比重增加剂。在B剂里只添加具有pH调节剂和比重增加剂双重功能的水泥粉便取得了令人基本满意的效果。

接下来，在C剂里添加了作为比重增加剂的磁性材料铁氧体粉的实施例2的D剂的实验结果证明，固体漂浮物充分的变大，通过坚固的凝集力使固体漂浮物巨大化的同时进一步提高了固体漂浮物的比重，上面的澄清水部分也比C剂有了显著的提高，取得了非常良好的效果。这说明通过本发明可以得到足够的凝集力和下沉速度。特别是实施例2的D剂不仅提高了凝集力和下沉速度还可以作为最好的实施例。

【在产业上的可利用性】

本发明可用于各种各样的水的净化处理。不仅可用于食品加工厂、金属加工厂、电镀工厂、化学工厂等各种工厂排出的工业废水，还可用于隧道废水，伴随钻井、打桩、采石等土木工程产生的排水以及伴随渔业洗净、鱼加工、养猪场、养鸡场等水产、畜产产生的排水的净化处理。并且，因为不会影响环境还可用于河流、湖泊水质的净化有益于环保。

Claims (10)

1.用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，是由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂与pH调节剂、比重增加剂混合而制成的。

2.用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，是由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂与pH调节剂、比重增加剂、螯合促进剂混合而制成的。

3.权利要求1或2所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述pH调节剂是用于中和被处理水中的pH值的。

4.权利要求1至3中任一项所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述pH调节剂是水泥。

5.权利要求1至4中任一项所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述比重增加剂是水泥或磁性材料中的一种或两种。

6.权利要求5记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述磁性材料是铁氧体。

7.权利要求2至6中任一项所记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于所述螯合促进剂由铁、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸构成。

8.用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于是在由硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠构成的主剂中添加水泥粉、铁氧体粉以及由铁、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸的粉末构成的螯合促进剂混合而制成的。

9.用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，其特征在于是由20～50重量份的硫酸铝、10～40重量份的硫酸钙、5～20重量份的碳酸钠混合后制成的主剂与5～20重量份的水泥粉、5～10重量份的铁氧体粉等磁性材料粉末、5～20重量份的铁粉、5～20重量份的硫代氧化钠、1～10重量份的甲壳素、5～20重量份的柠檬酸混合而制成的。

10.权利要求9中记载的用于净化处理污浊水或污染水的凝集剂，是将硫酸铝、硫酸钙、碳酸钠、水泥粉、铁氧体粉等磁性材料粉末、铁粉、硫代氧化钠、甲壳素、柠檬酸均匀分散混合而制成的。