一種多相多功能聚合鈦鐵復(fù)合藥劑在處理低溫低濁二級(jí)生化出水中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多相多功能復(fù)合藥劑，尤其是涉及一種聚合鈦鐵復(fù)合藥劑在處理低溫低濁二級(jí)生化出水中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在冬天，一些工業(yè)廢水的二級(jí)生化出水具有顆粒濃度低、濁度低等特征，同時(shí)可能還具有色度較高的特征，若需要三級(jí)處理或深度處理，則與低溫低濁水的特征有些類似，如染料廢水的二級(jí)生化出水。低溫低濁水是比較難處理的一種水，具有粘度大、顆粒尺寸小且分布均勻、絮凝反應(yīng)慢、礬花不易沉降等特征。影響低溫低濁水處理的原因主要有溫度、顆粒濃度、有機(jī)物等因素。較低的溫度使藥劑水解緩慢，水的粘度增大，顆粒碰撞幾率降低，不利于礬花的成長；低濁水意味著水中顆粒的濃度較低，部分顆粒會(huì)失去碰撞機(jī)會(huì)；有機(jī)物使膠體表面電荷增加，小尺寸顆粒則進(jìn)一步強(qiáng)化了膠體的穩(wěn)定性。
[0003]染料在人類社會(huì)的使用已有數(shù)千年之久，目前在全球的使用量非常大，具有極難生化處理的特性。使用染料最多的行業(yè)為紡織品、染色、造紙、皮革及涂料等工業(yè)，每年因使用的染料進(jìn)入環(huán)境中而造成的污染占染料使用量的10~15%，對環(huán)境造成了不可估量的污染后果，三級(jí)處理或深度處理則是進(jìn)一步去除有機(jī)物、色度、SS等污染物以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用的最后屏障。
[0004]工業(yè)廢水三級(jí)處理或深度處理技術(shù)中，混凝單元是首選方法之一。而目前處理低溫低濁類水的技術(shù)涉及混凝劑的優(yōu)選、助凝劑的使用、加載絮凝，其中混凝藥劑的選擇及升級(jí)始終是該類水處理的重點(diǎn)技術(shù)。目前，對于該類技術(shù)中的混凝藥劑一般為鐵系和鋁系，前者略優(yōu)于后者，但是由于該類水的獨(dú)特性質(zhì)以及這兩類藥劑各自的缺陷，使其處理效果一直不盡人意。
[0005]鈦白粉是目前世界上性能最好的一種白色顏料，我國不僅是世界最大的鈦白粉生產(chǎn)國，也是世界最大的鈦白粉消費(fèi)國。目前，我國多采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉，該方法工藝技術(shù)成熟，設(shè)備簡單，成本低，但是生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物及副產(chǎn)品，其中廢酸壓濾餅是其廢棄物之一，主要以鈦、鐵等為主要元素，該廢料附加值較低。鈦是水處理藥劑中的嶄新元素，無毒，目前關(guān)于含鈦水處理劑的專利，涉及CN 101870512 A、CN 100406396 C、CN102976462A等，分別以含鈦高爐渣和四價(jià)鈦鹽為主要原料。專利2014104566155以偏鈦酸廢料(即廢酸壓濾餅)為主要原料。這些水處理藥劑雖然含有鈦元素，但是均為單相組成，水處理效果較單一，因此為提高其多功能效果并拓展其在較難處理水中的應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)一種無毒、低成本、多功能的含鈦水處理藥劑很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，以及為拓展含鈦水處理藥劑在水處理中的應(yīng)用，提供了一種多相多功能聚合鈦鐵復(fù)合藥劑在處理二級(jí)生化出水處理中的應(yīng)用，該聚合鈦鐵復(fù)合藥劑以鈦白粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸壓濾餅為主要原料，以粉末活性炭、高錳酸鉀和聚丙烯酸鈉為添加劑，兼具金屬元素鈦、鐵的絮凝功能，高錳酸鉀殘余的氧化功能及其反應(yīng)后產(chǎn)生的微細(xì)顆粒的初級(jí)核子作用，粉末活性炭的吸附作用，對于二級(jí)生化出水具有良好的處理效果，該藥劑經(jīng)檢測為無毒。
[0007]本發(fā)明提供了一種多相多功能聚合鈦鐵復(fù)合藥劑，由廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉、粉末活性炭、聚丙烯酸鈉組成，其中各組分的質(zhì)量百分比組成為73~94.5%、4.5-26%,
0.5-1.5%。
[0008]其中所述的廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉，其制備方法如下:
首先在攪拌速度為200~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為35~40°C的條件下，將廢酸壓濾餅與水混合，獲得一種粘稠狀白色乳濁液，將溫度提高到90~100°C，將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70~90%的硫酸溶液加入到上述粘稠狀白色乳濁液中浸取，浸取時(shí)間為0.5~1小時(shí)，過濾，獲得濾液；然后在攪拌速度為600~800轉(zhuǎn)/分鐘及室溫的條件下，將17mol/L的氫氧化鈉溶液加入到上述濾液中，調(diào)節(jié)PH值為2~4，獲得混合液；在200~300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫下，將高錳酸鉀加入到上述混合液中，攪拌4 ~7分鐘，停止攪拌，靜置聚合24~36小時(shí)，得到聚合液；應(yīng)用逆向接觸噴霧干燥方法將上述聚合液固化，熱空氣流量為120~170m3/h，熱空氣進(jìn)口溫度為110~120°C，制成廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉；
其中聚合液的各組分的質(zhì)量百分比組成為:廢酸壓濾餅7~27.5%、水7~27.5%、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70~90%的硫酸溶液12~34.5%、17mol/L的氫氧化鈉溶液10.5-32%,高錳酸鉀3~14%，所述的百分比為各組分質(zhì)量占所述聚合液總質(zhì)量的百分比。
[0009]所述的廢酸壓濾餅為鈦白粉生產(chǎn)水洗工藝中產(chǎn)生的濕式固體廢棄物；
所述的粉末活性炭、聚丙烯酸鈉、硫酸溶液、氫氧化鈉溶液、高錳酸鉀均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
[0010]在本發(fā)明一較佳的實(shí)施例中，所述的聚合鈦鐵復(fù)合藥劑由廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉、粉末活性炭、聚丙烯酸鈉組成，其中各組分的質(zhì)量百分比組成為73~94.5%、
4.5?26%、0.5-1.5% ；
其中所述的廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉，其制備方法如下，所述的百分比為各組分質(zhì)量占所述聚合液總質(zhì)量的百分比:
首先在攪拌速度為200~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為35~40°C的條件下，將7~27.5%的廢酸壓濾餅與7~27.5%的水混合，獲得一種粘稠狀白色乳濁液，將溫度提高到90~100°C，將12-34.5%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70~90%的硫酸溶液加入到上述粘稠狀白色乳濁液中浸取，浸取時(shí)間為0.5~1小時(shí)，過濾，獲得濾液；然后在攪拌速度為600~800轉(zhuǎn)/分鐘及室溫的條件下，將10.5-32%的17mol/L的氫氧化鈉溶液加入到上述濾液中，調(diào)節(jié)pH值為2~4，獲得混合液；在200-300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫下，將3~14%的高錳酸鉀加入到上述混合液中，攪拌4~7分鐘，停止攪拌，靜置聚合24~36小時(shí)，得到聚合液；應(yīng)用逆向接觸噴霧干燥方法將上述聚合液固化，熱空氣流量為120~170m3/h，熱空氣進(jìn)口溫度為110~120°C，制成廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉。
[0011]在本發(fā)明另一較佳的實(shí)施例中，所述的聚合鈦鐵復(fù)合藥劑由廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉、粉末活性炭、聚丙烯酸鈉組成，其中各組分的質(zhì)量百分比組成為75.8%、23%、
1.2% ；
其中所述的廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉，其制備方法如下: 首先在攪拌速度為200~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為35~40°C的條件下，將5Kg的廢酸壓濾餅與6.5L的水混合，獲得一種粘稠狀白色乳濁液，將溫度提高到90~100°C，將2.5L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的硫酸溶液加入到上述粘稠狀白色乳濁液中浸取，浸取0.5小時(shí)，過濾，獲得濾液；然后在攪拌速度為600~800轉(zhuǎn)/分鐘及室溫的條件下，將3.2L的17mol/L的氫氧化鈉溶液加入到上述濾液中，調(diào)節(jié)PH值為4，獲得混合液；在200~300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫下，將3Kg高錳酸鉀加入到上述混合液中，攪拌7分鐘，停止攪拌，靜置聚合24小時(shí)，得到聚合液；應(yīng)用逆向接觸噴霧干燥方法將上述聚合液固化，熱空氣流量為120m3/h，熱空氣進(jìn)口溫度為110°C，制成廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉。
[0012]在本發(fā)明又一較佳的實(shí)施例中，所述的聚合鈦鐵復(fù)合藥劑由廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉、粉末活性炭、聚丙烯酸鈉組成，其中各組分的質(zhì)量百分比組成為75.8%、23%、1.2% ；
其中所述的廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉，其制備方法如下:
首先在攪拌速度為200~300轉(zhuǎn)/分鐘及溫度為35~40°C的條件下，將5Kg的廢酸壓濾餅與5L的水混合，獲得一種粘稠狀白色乳濁液，將溫度提高到90~100°C，將2.5L的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的硫酸溶液加入到上述粘稠狀白色乳濁液中浸取，浸取I小時(shí)，過濾，獲得濾液；然后在攪拌速度為600~800轉(zhuǎn)/分鐘及室溫的條件下，將2.3L的17mol/L的氫氧化鈉溶液加入到上述濾液中，調(diào)節(jié)pH值為2.5，獲得混合液；在200~300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫下，將0.SKg高錳酸鉀加入到上述混合液中，攪拌4分鐘，停止攪拌，靜置聚合36小時(shí)，得到聚合液；應(yīng)用逆向接觸噴霧干燥方法將上述聚合液固化，熱空氣流量為140m3/h，熱空氣進(jìn)口溫度為120°C，制成廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉。
[0013]本發(fā)明還提供了一種上述聚合鈦鐵復(fù)合藥劑的合成技術(shù)方案，所述的合成技術(shù)方案步驟如下:
(1)在100~300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫的條件下，將聚丙烯酸鈉加入到所述的廢酸壓濾餅與高錳酸鉀合成粉中，混合攪拌均勻，控制攪拌時(shí)間為8~15分鐘，獲得混合粉；
(2)在100~300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度及室溫的條件下，將粉末活性炭加入到上述混合粉中，混合攪拌均勻，控制攪拌時(shí)間為5~10分鐘，即得聚合鈦鐵復(fù)合藥劑；
步驟(2)中，所述的混合攪拌均勻結(jié)束后較佳地將所述聚合鈦鐵復(fù)合藥劑置于干燥密封容器中，于陰涼處存放。
[0014]本發(fā)明人還提供了一種上述聚合鈦鐵復(fù)合藥劑在三級(jí)處理或深度處理低溫低濁二級(jí)生化出水中的應(yīng)用:
所述的聚合鈦鐵復(fù)合藥劑三級(jí)處理或深度處理低溫低濁二級(jí)生化出水時(shí)作為混凝劑以固體形式直接投加；
所述的聚合鈦鐵復(fù)合藥劑在三級(jí)處理或深度處理低溫低濁二級(jí)生化出水時(shí)采用的混凝沉淀過程為:首先采用300轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20s，然后分別以70轉(zhuǎn)/分鐘、50轉(zhuǎn)/分鐘、30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌3分鐘、4分鐘、8分鐘，沉淀15分鐘。
[0015]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:
1、本發(fā)明以廢酸壓濾餅、高錳酸鉀和粉末活性炭為原料合成的聚合鈦鐵復(fù)合藥劑，綜合了其各組分的絮凝、氧化、初級(jí)核子、吸附等優(yōu)勢，較單一使用聚合鈦鐵藥劑效果好。
[0016]2、本發(fā)明通過改變廢酸壓濾餅與高錳酸鉀、粉末活性炭的相對含量，可以合成傾向于其中某一種組分或某兩種組分獨(dú)特特征的水處理藥劑，進(jìn)而可以針對不同水質(zhì)的二級(jí)生化出水三級(jí)處理或深度處理的特征需求，進(jìn)行有目的的高效去除某些污染物，優(yōu)化了藥劑的有效成分，且用量小，節(jié)約成本。
[0017]3、本發(fā)明以聚丙烯酸鈉為穩(wěn)定劑和分散劑，使聚合鈦鐵復(fù)合藥劑的各組分能夠均勻混合，并延長儲(chǔ)存時(shí)間3~6個(gè)月。
[0018]4、本發(fā)明聚合鈦鐵復(fù)合藥劑產(chǎn)生的污泥經(jīng)過簡單洗滌、煅燒、再生處理后可以作為吸附劑回用。
[0019]5、本發(fā)明采用的溫度范圍為室溫~120°(:，攪拌速度范圍為100~800轉(zhuǎn)/分鐘，較節(jié)省能源，且生產(chǎn)過程為常壓，工藝簡單、很容易實(shí)現(xiàn)。
[0020]6、本發(fā)明合成的聚合鈦鐵復(fù)合藥劑，可應(yīng)用于低溫低濁水、二級(jí)生化出水等領(lǐng)域，尤其適用于色度較高、