一種處理城市污水絮凝劑的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種處理城市污水絮凝劑的制備方法及應(yīng)用，屬于污水的處理工藝技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 城市污水處理技術(shù)，特別是城市污水中的絮凝沉降技術(shù)，在城市污水處理設(shè)施運(yùn) 轉(zhuǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用。如今隨著人們生活水平的不斷提高，對各種食品需求量也 越來越多。目前，我國水處理技術(shù)仍存在效率低、能耗高、維修率高、自動化程度低等缺點(diǎn)。 在現(xiàn)有廣泛使用的絮凝劑中，聚鋁絮凝劑含鋁離子使其無法應(yīng)用于食品、給水絮凝過程中， 且聚鋁分子量有限導(dǎo)致絮體體積大、結(jié)構(gòu)松散；聚鐵絮凝劑含有三價鐵離子，使絮體淤泥 帶顏色，同時也存在分子量有限，造成絮體體積大、結(jié)構(gòu)松散的問題；聚丙烯酰胺作為高分 子有機(jī)絮凝劑，單獨(dú)使用效果不夠理想，且單體殘留有毒性，往往和以上無機(jī)絮凝劑搭配使 用。因此，開發(fā)新型高效絮凝劑將在生物質(zhì)分離、給水、廢水等處理方面具有特別重要的實(shí) 際應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種處理城市污水的絮凝劑及絮凝處理方法，能有效的除去污水中漂 浮的雜質(zhì)和水溶性色素。以一定模數(shù)的水玻璃為主體，通過陽離子離子交換樹脂調(diào)節(jié)PH，然 后加入硫酸鋁和鋁酸鈉，得到一種無機(jī)復(fù)合絮凝劑。該絮凝劑應(yīng)用于城市污水處理，有很好 的絮凝澄清效果。本方法操作簡單，合成的絮凝劑綠色環(huán)保無污染，澄清后在水中的殘留量 少。制備原料廉價，適用于工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。
[0004] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
[0005] -種處理城市污水絮凝劑的制備方法；步驟如下：
[0006] 1).取模數(shù)2. 8~3. 5的液體水玻璃，或者將上述模數(shù)的固體水玻璃放入高壓蒸鍋 內(nèi)通入水蒸氣后保持3~6個大氣壓進(jìn)行壓蒸反應(yīng)，生成液體水玻璃；
[0007]2).用水稀釋上述水玻璃，調(diào)整二氧化硅含量為2~10wt%，將溶液通過填裝陽離 子交換樹脂的交換柱，得到氧化鈉含量小于lwt%，pH小于〈4的硅溶膠稀溶液；
[0008] 3).保持在雷諾數(shù)高于6000的高速攪拌情況下，將上述硅溶膠稀溶液加入與硅酸 根摩爾比5~30倍的10~20wt%濃度的金屬鋁鹽中，同時將上述攪拌混合物用水冷卻，以 使混合物的溫度保持在40°C以下；
[0009]4).將上述混合物，在保持雷諾數(shù)高于6000的高速攪拌情況下，用5~10wt%濃 度的鋁酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH至5~6,制備的無機(jī)復(fù)合絮凝劑。
[0010] 所述的金屬鋁鹽的陰離子是硫酸根，氯離子，硝酸根或磷酸根。
[0011] 本發(fā)明絮凝劑可應(yīng)用于處理城市污水處理，或用于飲用水、廢水處理；紙的生產(chǎn)以 及紙漿或污泥脫水處理。
[0012] 將待處理原水，先進(jìn)行攪拌1~5min，攪拌轉(zhuǎn)速150~300r/min ;再以30~90r/ min攪拌10~30min ;加入污水比例為0. 02~0. lwt %絮凝劑；攪拌完成后靜置，得到上清 液。
[0013] 本發(fā)明絮凝劑與常規(guī)固體聚合氯化鐵或液體聚合氯化鋁絮凝劑相比，使用方法類 似，不需要對原有處理設(shè)備及流程做更多改變。所得液體絮凝劑經(jīng)噴霧干燥后，得到的固體 復(fù)合絮凝劑也不會降低該產(chǎn)品的使用效果，使用在被處理污水PH、濁度和溫度相似的條件 下，同等使用量的本發(fā)明絮凝劑可使被處理污水的濁度有更大程度的降低，同時絮凝團(tuán)塊 更大，沉降速率也更快。
[0014] 本方法采用具有各種官能團(tuán)的集合體，對多種污染物絮凝聚集，適宜于多種廢水 水質(zhì)的處理，其處理污染物范圍廣，效果好，生產(chǎn)原料來源廣，成本低，性能穩(wěn)定，不產(chǎn)生任 何環(huán)境污染，有較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但是本發(fā)明 要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
[0016] 采用如下方法：
[0017] 1).取模數(shù)2. 8~3. 5的液體水玻璃，或者將上述模數(shù)的固體水玻璃放入高壓蒸鍋 內(nèi)通入水蒸氣后保持3~6個大氣壓進(jìn)行壓蒸反應(yīng)，生成液體水玻璃；
[0018] 2).用水稀釋上述水玻璃，調(diào)整二氧化硅含量為2~10wt%，將溶液通過填裝陽離 子交換樹脂的交換柱，得到氧化鈉含量小于lwt %，pH小于〈4的硅溶膠稀溶液，其外觀清澈 透明，作為絮凝劑組分備用；
[0019] 3).保持在雷諾數(shù)高于6000的高速攪拌情況下，將上述中間體混合物加入與硅酸 根摩爾比5~30倍的10~20wt %濃度的金屬鋁鹽（其陰離子可以是硫酸根，氯離子，硝酸 根，磷酸根等，或者技術(shù)熟練人員已知的其它鹽代替部分引進(jìn)），同時冷卻，以使混合物的溫 度保持在約40°C以下，該反應(yīng)是放熱的。在這一反應(yīng)期間，碳酸鈉與酸性金屬鋁鹽溶液反 應(yīng)，生成二氧化碳?xì)怏w從溶液中逸出，但部分碳酸鹽仍有可能留在溶液中；
[0020] 4).將上述混合物，在保持上述高轉(zhuǎn)速攪拌情況下，用5~10wt %濃度的鋁酸鈉溶 液調(diào)節(jié)pH至5~6,產(chǎn)生一種清澈的溶液，即為制備的無機(jī)復(fù)合絮凝劑，可以投入使用?；?者將上述溶液進(jìn)行噴霧干燥，所得固體也具有同樣效果。
[0021] 其中，把含有Na+的硅酸溶液通過交換樹脂時，Na+取代了陽離子交換樹脂上的H +， 于是水玻璃硅酸溶液中的Na+被除去，H +陽離子與水玻璃硅酸鈉中的硅酸根生成具有活性 的硅溶膠稀溶液流出。
[0022] 本發(fā)明保持在雷諾數(shù)高于6000的高速攪拌條件是工藝一個必要組成部分。在反 應(yīng)過程中，由于硅溶膠與金屬鋁鹽、金屬鋁鹽與鋁酸鈉間反應(yīng)速度快。高轉(zhuǎn)速攪拌條件可以 瞬時高度稀釋反應(yīng)物，可以避免中間體混合物的局部過濃，從而避免了微小固體凝膠顆粒 的形成和出現(xiàn)。其次，高轉(zhuǎn)速攪拌條件也可以使任何已經(jīng)團(tuán)聚的微小凝膠顆粒重新打散，并 進(jìn)而解體成高度分散的非凝聚形式。
[0023] 本發(fā)明所得絮凝劑可用于飲用水和廢水處理，紙的生產(chǎn)以及紙漿或污泥脫水。具 體處理步驟為：將待處理原水，先進(jìn)行快速攪拌1~5min，攪拌轉(zhuǎn)速150~300r/min ;再進(jìn) 行慢速攪拌10~30min，攪拌轉(zhuǎn)速30~90r/min ;加入污水比例為0. 02~0. lwt %絮凝劑。 攪拌完成后靜置，測定上清液的濁度、UV254、pH。
[0024] 實(shí)施例1 :
[0025] 取制備得到模數(shù)2. 8的水玻璃，用水稀釋調(diào)整含量至二氧化硅含量2wt%，將溶液 通過填裝美國Amberlite IR-120陽離子交換樹脂的交換柱，得到氧化鈉含量為0. 8wt%， pH 3. 6的硅酸膠稀液。在雷諾數(shù)為7500的攪拌情況下，將上述所得混合物加入到與硅酸根 摩爾比為5倍的10wt%硫酸鋁溶液中，同時冷卻，以使混合物的溫度保持在40°C以下。再 將攪拌所得混合物用5wt%濃度的鋁酸鈉溶液調(diào)節(jié)pH至5,產(chǎn)生一種清澈的溶液，即為制備 的液體無機(jī)復(fù)合絮凝劑，可以