專利名稱：固體水質(zhì)凈化劑及其制造方法、水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種用于廢水等水處理的固體水質(zhì)凈化劑及其制造方法。
背景技術(shù)：
在下水道和エ業(yè)用水的浄化處理污泥的分離步驟中，通常是在曝氣槽中把含有下水道等處的有機物用活性污泥處理分離之后，在沉淀槽中通過重力分離污泥，在此分離出的污泥移送到處理槽，這就是所謂的絮凝沉淀法。上述的絮凝沉淀法所使用的絮凝劑，可以有多種系列，大致分為無機系和有機系。無機系絮凝劑，一般使用較多的是硫酸鋁和聚合氯化鋁(PAC)的鋁系的絮凝劑。另ー方面，有機系絮凝劑，既高分子絮凝劑。高分子絮凝劑也有多種系列，如用離子性說有陰離子性、無離子性、陽離子性及兩性。無機系絮凝劑具有絮凝效果、除濁效果、處理的pH范圍寬廣等優(yōu)勢。但是，無機系絮凝劑的添加量需要很多，絮凝物(絮體)很小，所以固液分離較難。另ー方面，有機系絮凝劑具有添加量少、絮凝效果非常好的優(yōu)點，且其種類非常豐富，可根據(jù)污水選擇最適合的絮凝劑。但是，相反地，根據(jù)污水的種類，毎次都需要PH調(diào)制，需要分開使用多種絮凝劑，并且，絮體自身的含水分量較高，具有發(fā)粘、固液分離難的缺點。同時，也會產(chǎn)生處理水化學(xué)需氧量(COD)上升這樣次要的問題。由于一般使用的絮凝劑以溶液的形式使用，為了溶解絮凝劑就需要專門的裝置并花費時間精力，因此伴隨著的這些繁雜的問題也是現(xiàn)有技術(shù)中需要解決的課題之一。為解決類似上述的課題，一般是大量并用無機系絮凝劑和有機系絮凝劑。例如，在第一處理槽中添加無機系絮凝劑后，在下ー個處理槽添加有機系絮凝劑。然而，這樣的處理，需要多個處理槽，在PH調(diào)節(jié)和添加絮凝劑上要花費工夫的同時，需要為處理設(shè)備提供寬廣的設(shè)置空間。例如，公開號為CN1328970的中國專利申請?zhí)峁┝拴`種含水聚硅酸鋁鐵廢水凈化齊U，其適用于造紙廢水和印染廢水等堿性廢水的處理。但是，該專利申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案對于一般涂料廢水和含很多COD的生活污水，或者是石油等的泥水等處理效果是相當(dāng)?shù)偷摹９_號為CN1594127的中國專利申請?zhí)峁┝拴`種污水處理絮凝劑，其由海水、地下鹵水、海水制鹽后的鹵水中的ー種或兩種、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵與聚合氯化鋁混合中的ー種或兩種、2-100毫微米的ニ氧化硅、蒙脫石、高嶺土、滑石粉中的ー種或兩種所組成。該專利申請的絮凝效果不顯著，形成的絮體也小，因為能產(chǎn)生絮凝效果的被處理物有限，所以在寬廣范圍的用途上較難使用，應(yīng)用范圍有限。可見，像上述的現(xiàn)有技術(shù)，只適用于含特定被處理物質(zhì)的污水；又，為了處理被處理物質(zhì)必須大量添加處理劑，為此會產(chǎn)生大量的污泥廢棄物，所以這些處理反而成了問題。因此，在要求絮凝劑添加量少的情況下，盡可能發(fā)揮好的絮凝效果，同時又期望產(chǎn)生較少量的廢棄物，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題之一。
本發(fā)明中，有關(guān)廢水等的被處理水的處理，以提供有效的固體水質(zhì)凈化劑及其制造方法，還提供使用本水質(zhì)凈化劑的水處理方法為技術(shù)課題。即，添加量少，且可迅速分離絮凝物和被處理水，以提供污泥廢棄物少的處理劑為技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有效的固體水質(zhì)凈化劑及其制造方法，和使用本水質(zhì)凈化劑的水處理方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，實現(xiàn)添加量少、可迅速分離絮凝物和被處理水、污泥廢棄物少的目的。
本發(fā)明提供的固體水質(zhì)凈化劑含有硅酸鋁、氧化鈣和高分子絮凝劑。進(jìn)ー步地，本發(fā)明中所述固體水質(zhì)凈化劑的固體密度為0. 5 2g/ml。進(jìn)ー步地，本發(fā)明中各組分的重量百分含量為硅酸鋁50 95%，氧化鈣3 50 %，高分子絮凝劑I 20 %。進(jìn)ー步地，本發(fā)明中所述高分子絮凝劑至少包含一種陽離子性高分子絮凝劑。進(jìn)ー步地，本發(fā)明中所述硅酸鋁的非晶質(zhì)成分為主要成分。進(jìn)ー步地，本發(fā)明中所述硅酸鋁的Si、Al原子比為Si Al = 2 I 8 : I。本發(fā)明還提供上述固體水質(zhì)凈化劑的制造方法，其包括以300 800°C熱處理硅酸鋁；將熱處理完成的硅酸鋁冷卻后，向其混合入氧化鈣粉末及高分子絮凝劑；制得所述固體水質(zhì)凈化劑。本發(fā)明還提供ー種水處理方法，其包括在被處理水中添加上述固體水質(zhì)凈化劑的粉體；通過攪拌形成絮體；分離絮體和被處理水。其中，攪拌可以是快速攪拌。本發(fā)明以硅酸鋁、氧化鈣及高分子絮凝劑為主要成分的混合物形成的固體水質(zhì)凈化劑，可減少絮凝被處理物的添加量，且污泥和被處理水的分離非常有效，此外，產(chǎn)生的污泥水分量很低，污泥量也少，可以很好地適用于各種水處理中。下面將更詳細(xì)地說明本發(fā)明的特點首先，敘述關(guān)于本發(fā)明的固體水質(zhì)凈化劑。本發(fā)明的硅酸鋁化合物，能從火山灰土壌和煤灰中取得。硅酸鋁廣泛分布在海洋、湖泊、河川等處，可按照硅和鋁原子的排列大致分為規(guī)則排列的結(jié)晶質(zhì)和不規(guī)則排列的非晶質(zhì)。特別是，含有較多表面活性大粒非晶質(zhì)成分的硅酸鋁，較佳地如粘土和煤灰。本發(fā)明的固體水質(zhì)凈化劑的固體密度是0. 5 2g/ml,優(yōu)選0. 6 0. 8g/ml。若固體密度小于0. 5g/ml，則向處理槽內(nèi)投放固體水質(zhì)凈化劑的投入量將很難控制穩(wěn)定。本發(fā)明的固體水質(zhì)凈化劑的BET比表面積,優(yōu)選2 20m2/g,更優(yōu)選5 20m2/g。BET比表面積不滿2m2/g，凈化作用?。涣硪环矫?，超過20m2/g吋，則固體密度變小，向處理槽內(nèi)投放固體水質(zhì)凈化劑的投入量將很難控制穩(wěn)定。本發(fā)明固體水質(zhì)凈化劑中硅酸鋁的Si、Al原子比優(yōu)選2 : I 8 : 1，更優(yōu)選3 : I 8 : I。本發(fā)明固體水質(zhì)凈化劑中的硅酸鋁化合物的含量為50 95wt%，優(yōu)選50 90wt %，更優(yōu)選60 90wt %。若低于50wt %，絮凝被處理物的效果差，較難迅速絮凝處理；另ー方面，若超過95wt%，絮體變小，不易進(jìn)行固液分離。本發(fā)明固體水質(zhì)凈化劑中的氧化I丐含量是3 50wt %,優(yōu)選4 40wt %,更優(yōu)選5 40Wt%。若低于3wt%或超過50Wt%，絮凝被處理物的效果變差，較難迅速絮凝處理。本發(fā)明固體水質(zhì)凈化劑中的高分子絮凝劑的含量是I 20wt%，優(yōu)選I 15wt%。若低于lwt%，絮凝被處理物的效果變差，較難迅速絮凝處理；另一方面，若超越20wt%,絮體發(fā)粘，不易進(jìn)行固液分尚。本發(fā)明固體水質(zhì)凈化劑中的高分子絮凝劑，較佳地選用陽離子性高分子絮凝劑，更加地選用多胺、雙氰胺、多丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯胺或丙烯酸酯的高分子絮凝劑。最優(yōu)選為聚丙烯酰胺。應(yīng)實際需要，本發(fā)明的固體水質(zhì)凈化劑中還可以添加聚合氯化鋁和/或聚合硫酸 鐵等絮凝劑。其作用是為了促進(jìn)本發(fā)明浄化劑的絮凝作用。適用于在污水中絮凝ー些易溶解的成分，使其不溶解，從而促進(jìn)本發(fā)明處理劑的絮凝。該絮凝劑添加量是根據(jù)污水的不同而設(shè)定，一般的污水中其添加量為0. I 5wt%。在本發(fā)明中，加熱硅酸鋁，使其脫離內(nèi)部的水分子的步驟很重要。加熱溫度，優(yōu)選400 0C 800 0C，更優(yōu)選 500 V 800 V。在本發(fā)明中，除上述組分之外，也可添加從造紙エ廠產(chǎn)生的所謂紙淤渣、礦渣、煤灰等。其作用是利用紙淤渣、礦渣、煤灰等エ業(yè)廢棄物，來促進(jìn)本發(fā)明浄化劑的絮凝作用。其添加量是根據(jù)污水的不同而設(shè)定，一般的污水中其添加量為0. I 5wt%。本發(fā)明的技術(shù)效果在于組分配制簡單；處理污水時添加量少；可迅速分離絮凝物和被處理水；污泥廢棄物少；且本發(fā)明固體水質(zhì)凈化劑的配方適用于各種水處理，應(yīng)用范圍廣泛。
具體實施例方式對以下的實施例及比較例的粉末粒度，用孔徑為150 的篩子表示以下的數(shù)值。BET比表面積，采用Tri Star3000 (島津制作所制)以25°C的條件表示測量數(shù)值。Si/Al原子比，由熒光X線計算各自的強度比。實施例I預(yù)先用150 ii m篩子篩選出粒度合適的粘土 940g(其中，Si/Al原子比是
3.97 I)，用700°C的靜置爐進(jìn)行3小時加熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣40g，再添加混合20g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，CP-8558 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)。混勻后得到固體水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 ii m以下占98%，BET比表面積為3. 5m2/g，固體密度是0. 73g/ml。實施例2預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 880g，用600°C的靜置爐進(jìn)行3小時加熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣108g，再添加混合12g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，CP-8558 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)。混勻后得到固體水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 ii m以下占98%，BET比表面積為3. 2m2/g，固體密度是0. 72g/ml。實施例3
預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 625g，用650°C的靜置爐進(jìn)行3小時加熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣300g，再添加混合75g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，HANGFL0C-8513 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)?；靹蚝蟮玫焦腆w水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 U m以下占98%，BET比表面積為4. 6m2/g，固體密度是0. 70g/ml。實施例4預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 950g，用700°C的靜置爐進(jìn)行3小時加 熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣30g，再添加混合20g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑多胺，HANGFL0C-8001 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)。混勻后得到固體水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 ii m以下占98%，BET比表面積為3. 6m2/g，固體密度是0. 73g/ml。實施例5預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 900g，用700°C的靜置爐進(jìn)行3小時加
熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣50g，再添加混合50g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑雙氰胺，HANGFL0C-8032D ;上海恒力水處理材料有限公司制造)。混勻后得到固體水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 U m以下占98%，BET比表面積為3. 4m2/g,固體密度是0. 72g/ml。實施例6預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 500g，用700°C的靜置爐進(jìn)行3小時加
熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣400g，再添加混合IOOg高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑多丙烯酰胺，HANGFL0C-AP160 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)?；靹蚝蟮玫焦腆w水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 ii m以下占98%，BET比表面積為4. 9m2/g，固體密度是0. 70g/ml。實施例7預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 600g，用700°C的靜置爐進(jìn)行3小時加
熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣200g，再添加混合200g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑聚甲基丙烯胺，HANGFL0C-APH120 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)?；靹蚝蟮玫焦腆w水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 ii m以下占98%，BET比表面積為4. 8m2/g，固體密度是0. 70g/ml。實施例8預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 490g，用700°C的靜置爐進(jìn)行3小時加
熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣500g，再添加混合IOg高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑丙烯酸酷，HANGFL0C-APL120 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)。
混勻后得到固體水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 U m以下占98%，BET比表面積為4. 8m2/g，固體密度是0. 70g/ml。實施例9預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 750g，用700°C的靜置爐進(jìn)行3小時加
熱處理。然后，混合入粉碎的氧化鈣100g，再添加混合150g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，HANGFL0C-PAH ;上海恒力水處理材料有限公司制造)。
混勻后得到固體水質(zhì)凈化劑粒子粉末，粒度在150 U m以下占98%，BET比表面積為3. 3m2/g，固體密度是0. 71g/ml。比較實施例I預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 800g和粉碎氧化I丐IOOg進(jìn)行混合,獲得黃色粉末，粒度在150 iim以下占98%，BET比表面積為2. lm2/g，固體密度是0. 77g/ml。比較實施例2預(yù)先用150 U m篩子篩選出粒度合適的粘土 880g和120g高分子絮凝劑(陽離子性高分子絮凝劑聚丙烯酰胺，CP-8558 ;上海恒力水處理材料有限公司制造)進(jìn)行混合，以獲得黃色粉末，粒度在150iim以下占98%，BET比表面積為35. 6m2/g，固體密度是0. 31g/ml。性能評價把pH6. 7，n 己烷 168mg/l，COD (Cr) 925mg/l，SS10, 700mg/l 的含油廢水進(jìn)行 2 倍稀釋得到表中實驗用被處理水，分別添加0. 5g/l實施例1-3以及對比實施例I和2的浄化齊IJ，快速攪拌后，通過濾紙過濾。獲得的污泥用80°C干燥機進(jìn)行干燥，測量重量，計算被處理水的污泥量。獲得的結(jié)果及條件如表I所示。表I處理條件和效果被處理水水質(zhì)污泥
添加量------
實施例及u -,cc ^z, 污泥產(chǎn)
P n己院里CODSS 水分里外ヌ義
(g/1) (°C)(mg/1)(mg/1)(mg/1)(%)(g/1)
被處理水 -6.7804605,300-- 黃濁色混濁
實施例I0.56.829520581.01清水無混濁
實施例20.56.8310223551.02清水無混濁
實施例30.56.9412021651.03清水無混濁
比較實施例I0.56.860380180891.6清水黃色混濁
比較實施例20.56.510118452505.8清水黃色混池從表I結(jié)果可以看到，本發(fā)明實施例1-3處理后的水為無混濁的清水，n己烷量、COD和SS量均大大低于對比實施例I和2，且分離出的污泥水分量和污泥產(chǎn)生量都大大低于對比實施例I和2。エ業(yè)上的應(yīng)用可能性本發(fā)明使用硅酸鋁、氧化鈣及高分子絮凝劑為主要成分的混合物形成的固體水處理劑，可適用于有機系及無機系的廢水處理，可以以少量的添加量便發(fā)揮有效的絮凝作用，且產(chǎn)生的污泥水分率低，因此污泥量少，可綜合性地進(jìn)行有效的廢水處理。
權(quán)利要求
1.ー種固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于其含有硅酸鋁、氧化鈣和高分子絮凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于，所述固體水質(zhì)凈化劑各組分的重量百分含量為硅酸鋁50 95%，氧化鈣3 50%，高分子絮凝劑I 20%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于，所述固體水質(zhì)凈化劑各組分的重量百分含量為硅酸鋁60 90%，氧化鈣5 40%，高分子絮凝劑I 15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述高分子絮凝劑為陽離子性高分子絮凝劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述高分子絮凝劑為多胺、雙氰胺、多丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯胺或丙烯酸酷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述高分子絮凝劑為聚丙烯酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述硅酸鋁的非晶質(zhì)成分為主要成分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述硅酸鋁的Si、Al原子比為 Si : Al = 2 : I 8 : I。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述固體水質(zhì)凈化劑還含有聚合氯化招和/或聚合硫酸鐵，其總量占固體水質(zhì)凈化劑的0. I 5wt%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9任一項所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述固體水質(zhì)凈化劑的密度為0. 5 2g/ml，BET比表面積是2 20m2/g。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的固體水質(zhì)凈化劑，其特征在于所述固體水質(zhì)凈化劑的密度為0. 6 0. 8g/ml以上，BET比表面積是5 20m2/g。
12.—種權(quán)利要求I至8任ー項固體水質(zhì)凈化劑的制造方法，其特征在于，其包括以300 800°C熱處理硅酸鋁；在熱處理后的硅酸鋁中混合入氧化鈣粉末及高分子絮凝劑；制得所述固體水質(zhì)凈化劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造方法，其特征在于所述熱處理的溫度為500 700。。。
14.ー種水處理方法，其特征在于，其包括在被處理水中添加權(quán)利要求I至9任ー項所述固體水質(zhì)凈化劑；通過攪拌形成絮體；分離絮體和被處理水。
全文摘要
本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，提供了一種固體水質(zhì)凈化劑及其制造方法和該水質(zhì)凈化劑的水處理方法。其使用硅酸鋁、氧化鈣及高分子絮凝劑為主成分的混合物形成的固體水質(zhì)凈化劑，在被處理水內(nèi)添加粉體固體水質(zhì)凈化劑，通過快速攪拌形成絮體后，分離絮體和處理水，從而進(jìn)行有效的水處理。
文檔編號C02F1/52GK102616899SQ201110032119
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者尹幗英 申請人:尹幗英