專利名稱：一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑及其制備方法、應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑及其制備方法、應(yīng)用，原料主要為工業(yè)廢棄物或非金屬礦物材料，適用于各種廢水的混凝凈化處理，尤其適用于生化尾水的深度處理。
背景技術(shù)：
近年來，地球的能源危機(jī)和資源短缺日益凸現(xiàn)，這些不可或缺的自然資源短缺已演變成世界倍受關(guān)注的資源環(huán)境問題。尤其是水資源的短缺不容忽視，隨著水資源危機(jī)的加劇和水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，無論是從環(huán)境角度還是企業(yè)發(fā)展的角度考慮，廢水的深度處理、回用已勢在必行。一般污水經(jīng)二級(jí)處理后的生化出水中有機(jī)污染物中各組分含量、分子量分布特點(diǎn)較處理前會(huì)發(fā)生一定變化，微生物自溶體、代謝分泌物(SMP)、胞外聚合物 (EPS)、多種代謝末端產(chǎn)物含量豐富。當(dāng)生化出水中有機(jī)物濃度以DOC表征時(shí)，水中疏水性物質(zhì)與親水性物質(zhì)各占50%，其中疏水酸濃度最高，約為42%，其次為親水酸和非酸親水物質(zhì)，分別占26%和24%，非酸疏水物質(zhì)僅為8%。其中疏水酸中的不飽和雙鍵或芳香環(huán)有機(jī)物的含量較高。二級(jí)生化出水中的DOC主要集中在分子量大于10000 D的有機(jī)物，占48.8%。 所以混凝法針對(duì)二級(jí)生化出水的處理效果、沉降性能都需要更進(jìn)一步的研究，以進(jìn)一步提高有機(jī)物的去除效率。利用工業(yè)廢棄物或非金屬礦物材料為主要原料制備高效混凝劑，充分利用可開發(fā)的資源制備混凝劑可以變廢為寶，是世界上高效混凝劑研究發(fā)展的大勢所趨。我國工業(yè)硫酸主要是焙燒硫鐵礦而制得，在焙燒過程中產(chǎn)生大量的紅色廢渣，如不加以處理，不僅占用土地、污染環(huán)境，而且造成地下水污染。它已成為硫酸生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)難題。我國化工企業(yè)， 每年都要產(chǎn)生上千萬噸粉煤灰、近百萬噸廢硫酸和數(shù)萬噸廢鐵屑。迄今為止，對(duì)它們的利用率還不到30%，大部分仍露天堆放或作為廢棄物出售掉，不僅加劇了對(duì)環(huán)境的污染，也造成了能源和資源的巨大浪費(fèi)。我國的礦產(chǎn)資源豐富，探明礦產(chǎn)資源總量的潛在價(jià)值約占世界的12%，局世界第三位，而我國礦產(chǎn)資源的深度開發(fā)，層次利用遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其它發(fā)展國家。利用這些工業(yè)廢棄物或非金屬礦物材料中的鐵、鋁、硅、硼等元素制備高效穩(wěn)定混凝劑已經(jīng)是近年來混凝劑領(lǐng)域的新的研究方向。方月梅等.新型絮凝劑含硼聚硅鋁鐵的制備和性能研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2008，2 (12)，余
瑩等.無機(jī)高分子絮凝劑聚硅鋁鐵硼的制備及其絮凝性能研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2003，3 (2)，舒陳華等.含硼聚硅鋁鐵絮凝劑預(yù)處理皂素廢水[J].水處理技術(shù)，2009，35(12)等文獻(xiàn)報(bào)道了含硼聚硅鋁鐵、聚硅鋁鐵硼、含硼聚硅鋁鐵的研究成果。但是針對(duì)生化尾水的深度處理，以工業(yè)廢棄物如廢硫酸、硫鐵礦渣、廢鐵屑、粉煤灰、生產(chǎn)硼砂的廢棄物硼泥或非金屬礦物材料含硅鋁礦物如膨潤土、高嶺土、葉臘石、云母、長石、霞石、 三水鋁石為主要原料制備含硼、硅、鋁、鐵的復(fù)合混凝劑，在國內(nèi)外文獻(xiàn)及專利數(shù)據(jù)庫中，未見相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)上述不足之處，提供一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑及其制備方法、應(yīng)用，針對(duì)各種廢水的混凝凈化處理，尤其是生化尾水的深度處理，以廉價(jià)易得的工業(yè)廢棄物或非金屬礦物材料為主要原料，通過簡單的工藝，制備出一種含硼、硅、鋁、鐵的高效復(fù)合混凝劑。通過鋁鹽、鐵鹽在水中形成的的系列帶正電荷的水解羥基離子，具有較強(qiáng)的電中和能力，能壓縮膠體粒子的雙電層，使水中膠體脫穩(wěn)；帶負(fù)電的聚合態(tài)硅、硼具有較高的穩(wěn)定性和相對(duì)分子質(zhì)量，對(duì)水體中的膠體顆粒具有很強(qiáng)的吸附架橋能力。在膠體脫穩(wěn)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮網(wǎng)捕和架橋功能的協(xié)同作用。本發(fā)明一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑及其制備方法、應(yīng)用是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑，其特征在于使用工業(yè)廢棄物或非金屬礦物材料為主要原料，在加熱條件下經(jīng)過堿解、酸浸氧化、水解和聚合制備出無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑，制備出的復(fù)合混凝劑含硅20%-35%，含鋁15%-25%，含鐵6%_11%，含硼 3%-6%。其中所述的工業(yè)廢棄物為廢硫酸、硫鐵礦渣、廢鐵屑、粉煤灰、生產(chǎn)硼砂的廢棄物硼泥中的一種或幾種。所述的非金屬礦物為含硅鋁礦物，是膨潤土、高嶺土、三水鋁石中的一種或幾種。一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑制備方法如下
(1)加熱堿解將4-6mol/L的燒堿溶液和粉煤灰或含硅鋁礦物質(zhì)混合攪拌反應(yīng)，燒堿溶液與粉煤灰或含硅鋁礦物質(zhì)的質(zhì)量比為3:1-6:1，溫度150°C -200°C，反應(yīng)時(shí)間4h_8h，收集上清液調(diào)整PH值至6-7，陳化90min-360min后即得到堿解物質(zhì)。(2)酸浸氧化在步驟(1)的殘?jiān)屑尤肓蜩F礦或廢鐵屑、4-6mol/L的廢硫酸及氧化劑氯酸鈉、氯酸鈣或雙氧水混合攪拌反應(yīng)，廢硫酸溶液與步驟1的殘?jiān)?、硫鐵礦或廢鐵屑的液固比為3:1-6:1，溫度100°C _150°C，反應(yīng)時(shí)間4h_8h收集上清液即得到酸浸物質(zhì)。(3)逐滴濃縮聚合將酸浸物質(zhì)、生產(chǎn)硼砂的廢棄物硼泥逐滴緩慢加入到堿解物質(zhì)中，快速攪拌聚合反應(yīng)30min-60min，所述的酸浸物質(zhì)、堿解物質(zhì)、生產(chǎn)硼砂的廢棄物硼泥的體積比為1:1:1-1 2:1，反應(yīng)溫度80°C -IOO0C，調(diào)整溶液pH值至2_3，即得到所述的液體復(fù)合混凝劑。所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑應(yīng)用，其特征在于所述的復(fù)合混凝劑適用于廢水處理領(lǐng)域。所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑應(yīng)用，其特征在于所述的復(fù)合混凝劑適用生活污水、石油化工廢水、印染廢水或焦化廢水處理。所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑應(yīng)用，其特征在于所述的復(fù)合混凝劑適用于生化尾水的深度處理。通過上述步驟得到所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑含硅 20%-35%，含鋁15%-25%，含鐵6%_11%，含硼3%_6%，廣泛適用于廢水處理領(lǐng)域，例如生活污水、石油化工、印染、造紙、焦化廢水，尤其適用于生化尾水的深度處理。一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑，其廢水處理的工藝過程為按照質(zhì)量濃度0. 2-0. 5g/L加入到待處理的廢水中，快速攪拌2min-8min，在PH5-10的范圍內(nèi)進(jìn)行混凝，緩慢攪拌10-20min后停止，靜置10-20min，沉淀即可完全。與現(xiàn)有的技術(shù)相比較，本發(fā)明所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑是以聚硅鋁鐵硼聚合物為主的復(fù)合物，硼、鋁、鐵及其水解產(chǎn)物、聚硅酸之間相互作用，形成了含B—0—Fe、B—0—A1、B—0—Si等鍵的螯合物，使該復(fù)合混凝劑形成大量分子鏈長、相對(duì)分子質(zhì)量大的多核聚合物。同時(shí)具有聚硅酸的凝聚粘結(jié)，吸附架橋網(wǎng)捕能力強(qiáng)，鋁鹽鐵鹽電中和能力強(qiáng)，在水中可以水解形成系列帶正電荷的水解羥基離子，使水體中的膠體脫穩(wěn)， 以及鋁鹽混凝劑絮體大、鐵鹽混凝劑絮體密實(shí)、沉降速度快、含硼脫色能力強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)。所述的復(fù)合混凝劑其他成分與聚硅鋁鐵硼等多種組分之間相互作用，形成了尺度更大的聚集單元，所以混凝效果好、脫色作用顯著、生成的絮體粗大；產(chǎn)品聚合度高、貯存穩(wěn)定性好；制備原料易得、成本低、使用量少，適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需要。所述的復(fù)合混凝劑針對(duì)生化尾水處理時(shí)COD去除率基本達(dá)到55%以上，利于廢水的進(jìn)一步回用。下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的范圍并不以具體實(shí)施方式
為限，而是由權(quán)利要求的范圍加以限定。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例1，利用膨潤土、廢鐵屑、硼泥制備含硼聚硅鋁鐵，具體步驟如下 (1)加熱下堿解將4mol/L的燒堿溶液和膨潤土混合攪拌反應(yīng)，燒堿溶液與膨潤土的
液
固比為3 1，溫度150°C，反應(yīng)時(shí)間4h，收集上清液調(diào)整pH值至7，陳化90min后即得到堿解物質(zhì)。(2)加熱下酸浸在步驟1的殘?jiān)屑尤肓蜩F礦渣、5mol/L的廢硫酸及雙氧水，混合攪拌反應(yīng)，廢硫酸溶液與步驟1的殘?jiān)?、硫鐵礦渣的液固比為3:1，溫度100°C，反應(yīng)時(shí)間 4h，收集上的清液即為酸浸物質(zhì)。(3)緩慢濃縮聚合將酸浸物質(zhì)、硼泥、緩慢加入到堿解物質(zhì)中，快速攪拌聚合反應(yīng) 30min,所述的酸浸物質(zhì)、堿解物質(zhì)、硼泥的體積比為1 1 1，反應(yīng)溫度100°C，調(diào)整溶液pH至 3即得到所述的液體復(fù)合混凝劑。實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例2利用高嶺土、廢鐵屑、硼泥制備含硼聚硅鋁鐵，具體步驟如下
(1)加熱下堿解將6mol/L的燒堿溶液和高嶺土混合攪拌反應(yīng)，燒堿溶液與高嶺土的
液
固比為6:1，溫度180°C，反應(yīng)時(shí)間6h，收集上清液調(diào)整pH值至6，陳化180min后即得到堿解物質(zhì)。(2)加熱下酸浸在步驟1的殘?jiān)屑尤霃U鐵屑、6mol/L的廢硫酸及次氯酸鈉，混合攪拌反應(yīng)，廢硫酸溶液與步驟1的殘?jiān)?、廢鐵屑的液固比為6 1，溫度150°C，反應(yīng)時(shí)間6h， 收集上的清液即為酸浸物質(zhì)。(3)緩慢濃縮聚合將酸浸物質(zhì)、硼泥、緩慢加入到堿解物質(zhì)中，快速攪拌聚合反應(yīng) 40min，所述的酸浸物質(zhì)、堿解物質(zhì)、硼泥的體積比為1:2:1，反應(yīng)溫度80°C，調(diào)整溶液pH至3即得到所述的液體復(fù)合混凝劑。

實(shí)施例3
(1)加熱下堿解將5mol/L的燒堿溶液和三水鋁石混合攪拌反應(yīng)，燒堿溶液與三水鋁石的液固比為5:1，溫度200°C，反應(yīng)時(shí)間8h，收集上清液調(diào)整pH值至6，陳化360min后即得到堿解物質(zhì)。(2)加熱下酸浸在步驟1的殘?jiān)屑尤肓蜩F礦渣、5mol/L的廢硫酸及催化氧化齊U，混合攪拌反應(yīng)，廢硫酸溶液與步驟ι的殘?jiān)?、硫鐵礦渣的液固比為4 1，溫度130°C，反應(yīng)時(shí)間8h，收集上的清液即為酸浸物質(zhì)。(3)緩慢濃縮聚合將酸浸物質(zhì)、硼泥、緩慢加入到堿解物質(zhì)中，快速攪拌聚合反應(yīng) 60min，所述的酸浸物質(zhì)、堿解物質(zhì)、硼泥的體積比為1:2:1，反應(yīng)溫度90°C，調(diào)整溶液pH至 2，即得到所述的液體復(fù)合混凝劑。本發(fā)明所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑及其制備方法、應(yīng)用，用于某生活污水處理廠二級(jí)生化出水。原水COD為56mg/L，P為2. 12 mg/L、濁度為8. 3NTU。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下
I混前COD (mg/L)丨混后COD (mg/L) |C0D去除|混前P (mg/L)丨混后P (mg/L)丨混前池度(NTU)|混后濁度(NTU)~
權(quán)利要求
1.一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑，其特征在于使用工業(yè)廢棄物或非金屬礦物材料為主要原料，在加熱下經(jīng)過堿解、酸浸氧化、水解和聚合制備無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑，制備出的復(fù)合混凝劑含硅20%-35%，含鋁15%-25%，含鐵6%_11%，含硼3%_6%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑，其特征在于所述的工業(yè)廢棄物為廢硫酸、硫鐵礦渣、廢鐵屑、粉煤灰、生產(chǎn)硼砂的廢棄物硼泥中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑，其特征在于所述的非金屬礦物材料為含硅鋁礦物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑，其特征在于所述的含硅鋁礦物為膨潤土、高嶺土、三水鋁石中的一種或幾種。
5.權(quán)利要求1所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑制備方法，其特征在于具體制備方法如下(1)加熱堿解將4-6mol/L的燒堿溶液和粉煤灰或含硅鋁礦物質(zhì)混合攪拌反應(yīng)，燒堿溶液與粉煤灰或含硅鋁礦物質(zhì)的液固比為3:1-6:1，溫度150°C -200°C，反應(yīng)時(shí)間4h_8h，收集上清液調(diào)整PH值至6-7，陳化90min-360min后即得到堿解物質(zhì)；(2)酸浸氧化在步驟(1)的殘?jiān)屑尤肓蜩F礦或廢鐵屑、4-6mol/L的廢硫酸及氧化劑氯酸鈉、氯酸鈣或雙氧水混合攪拌反應(yīng)，廢硫酸溶液與步驟1的殘?jiān)?、硫鐵礦或廢鐵屑的液固比為3:1-6:1，溫度100°C _150°C，反應(yīng)時(shí)間4h_8h收集上清液即得到酸浸物質(zhì)；(3)逐滴濃縮聚合將酸浸物質(zhì)、硼泥逐滴緩慢加入到堿解物質(zhì)中，快速攪拌聚合反應(yīng)30min-60min，所述的酸浸物質(zhì)、堿解物質(zhì)、硼泥的體積比為1 1 1_1 2 1，反應(yīng)溫度 80°C -100°C，調(diào)整溶液pH值至2-3，即得到所述的液體復(fù)合混凝劑。
6.權(quán)利要求1所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑應(yīng)用，其特征在于所述的復(fù)合混凝劑適用于廢水處理領(lǐng)域。
7.權(quán)利要求6所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑應(yīng)用，其特征在于所述的復(fù)合混凝劑適用生活污水、石油化工廢水、印染廢水或焦化廢水處理。
8.權(quán)利要求7所述的一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑應(yīng)用，其特征在于所述的復(fù)合混凝劑適用于生化尾水的深度處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于深度處理生化尾水的復(fù)合混凝劑及其制備方法、應(yīng)用，其特征在于使用工業(yè)廢棄物或非金屬礦物材料為主要原料，在加熱條件下經(jīng)過堿解、酸浸氧化、水解和聚合制備出無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑。該工藝制備出的復(fù)合混凝劑含硅20%-35%，含鋁15%-25%，含鐵6%-11%，含硼3%-6%。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的混凝劑生產(chǎn)原料易得、工藝簡潔、經(jīng)濟(jì)適用。所得的無機(jī)高分子復(fù)合混凝劑吸附架橋、電中和、粘結(jié)聚集及脫色能力好，絮體大沉降速度快，用量少。廣泛適用于廢水處理領(lǐng)域，尤其適用于生化尾水的深度處理。
文檔編號(hào)C02F1/52GK102219290SQ201110091778
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月13日
發(fā)明者劉臻臻, 沈樹寶, 王哲明, 王孫崯, 王桂林, 章繼龍, 羅翔, 郭玉旗, 陳英文, 韓曉磊, 黃勇 申請(qǐng)人:中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司, 中國石油化工股份有限公司