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一种生物复合型处理药剂及其制备方法与应用

阅读:1035发布:2020-07-18

专利汇可以提供一种生物复合型处理药剂及其制备方法与应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 生物 复合型 水 处理 药剂及其制备方法与应用,由30-40重量份复方A药剂和60-70重量份复方B药剂组成。首先制得A药剂、B药剂,再将A药剂与B药剂混合均匀经 超 声波 处理后低温聚合反应得到生物复合型水处理药剂,应用于污水治理,处理后的水质达到生活 饮用水 卫生标准。其中,A药剂与B药剂既是独立复方水处理药剂,又是制备生物复合型水处理药剂的原料,可单独、联合使用或者制成生物复合型水处理药剂应用于污水治理。药剂使用方法简单方便,应用环节不依赖于水处理复杂的设施与设备,与当前常规水处理设施投资与药剂用量比较,可减少水处理设备投资80%以上,减少 污水处理 药剂用量30-50%,经济环保、绿色高效。,下面是一种生物复合型处理药剂及其制备方法与应用专利的具体信息内容。

1.一种生物复合型处理药剂,其特征在于由30-40重量份复方药剂A剂及60-70份重量份复方药剂B剂组成;其中A药剂由聚合氯化、聚合硫酸铝、高酸钠、氯化镁、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物、三氯异氰尿酸、去离子水制成;B药剂由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-来酸酐共聚物、羧甲基纤维素、海藻酸、β-环糊精、改性聚合氯化铝、复合生物酶、去离子水制成。
2.一种生物复合型水处理药剂,其特征在于,由35重量份复方药剂A剂和65份重量份复方药剂B组成;其中A药剂由聚合氯化铝、聚合硫酸铝、高铁酸钠、氯化镁、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物、三氯异氰尿酸、去离子水制成;B药剂由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物、羧甲基纤维素、海藻酸、β-环糊精、改性聚合氯化铝、复合生物酶、去离子水制成。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物复合型水处理药剂,其特征在于,A药剂由以下重量份的组份制成:聚合氯化铝50-300份、聚合硫酸铝100-200份、高铁酸钠0.1-1份、氯化镁
0.5-1份、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物150-300份、三氯异氰尿酸0.5-2份、去离子水400-550份;
B药剂由以下重量份的组份制成:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸50-100份、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物50-100份、羧甲基纤维素0.1-1份、海藻酸0.1-1份、β-环糊精0.5-2份、改性聚合氯化铝100-200份、复合生物酶50-200份、去离子水500-650份,其中所述复合生物酶为脱色酶:脱酶:漆酶按照2.5:3:4.5的比例均匀混合而成。
4.根据权利要求1或2所述的一种生物复合型水处理药剂,其特征在于,A药剂由以下重量份的组份制成:聚合氯化铝198份、聚合硫酸铝200份、高铁酸钠0.5份、氯化镁0.5份、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物200份、三氯异氰尿酸1份、去离子水400份;
B药剂由以下重量份的组份制成:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68份、甲壳素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-木质素共聚物80份、羧甲基纤维素0.5份、海藻酸0.5份、β-环糊精1份、改性聚合氯化铝200份、复合生物酶100份、去离子水550份。
5.根据权利要求1或2所述的一种生物复合型水处理药剂的制备方法,其特征在于,制备步骤分为三大步骤完成:步骤一,A药剂制备;步骤二,B药剂剂制备;步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂。
6.根据权利要求5所述的一种生物复合型水处理药剂的制备方法,其特征在于,A药剂的制备方法如下:
(1)制备甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物
60%的DMDAAC溶液450L、甲壳素50kg、尿素0.2kg、几丁质酶0.525kg、去离子水400L,送入乳化聚合反应釜,用乙酸调节pH至2-3,通入氮气,在50-55℃条件下,搅拌转速1000-
1500r/min,反应4小时后,依次加入改性淀粉、二甲胺与甲共3.5kg,改性淀粉、二甲胺与甲醛的最佳摩尔比为2:1:1.2,继续通入氮气,用氢化钠调节pH至4.5,控制反应温度
40-45℃,继续搅拌反应时间为2h,制备得到甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物备用;
(2)将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、高铁酸钠、氯化镁、去离子水同时送入反应釜,每分钟搅拌转速为300-800转,于40-45℃内混合搅拌反应30-50分钟,混合搅拌反应结束后,称取制备好的甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物加入,通入氮气继续自然聚合,反应时间2小时,最后加入三氯异氰尿酸,继续搅拌30分钟,得到高粘度液体微黄透明成品A药剂;
B药剂的制备方法如下:
(1)木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物制备,包括下面的步骤:
1)以硝酸铈铵为引发剂,AMSD为分子调节剂,N,N-亚甲基双丙烯酰(MBA为交联剂,制备木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物;
2)以质量百分比计,在反应釜中加入72.75%的去离子水及3.5%的盐酸,先加入4.25%的木质素,然后加入5%的甲壳素,搅拌完全溶解后,再加入9.25%的分子调节链转移剂AMSD(α-甲基苯乙烯线性二聚体、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯)和4.5%的丙烯酰胺(AM)单体,待其溶解完全后再加入10%的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体,在50℃条件下搅拌均匀;
3)在氮气保护下,从搅拌开始,逐步升温至80℃,再加入相当于溶液总重量4.5%的引发剂硝酸铈铵,进行聚合反应,控制反应时间5.5小时,生成水溶性接枝共聚物;
4)向所述步骤3)制得的反应产物中加入相当于步骤2)总重量45%马来酸酐和溶液总重量0.5%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联剂,控制反应温度35-62℃,反应时间4.5小时,经过上述步骤,得到木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物成品,备用;
(2)改性聚合氯化铝制备
主要原料为分子筛(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O、铝酸粉、盐酸,先将分子筛活化、破碎、筛分得粒径小于60目的分子筛粉,再量取分子筛粉∶铝酸钙粉∶盐酸=1∶1~2∶5~6质量比,然后将铝酸钙粉和盐酸混合,搅拌2~3分钟后加入分子筛粉,96℃~98℃反应1.5~
2h;静置30min后,取上清液用酸钠溶液或碳酸氢钠溶液或氨水等弱调节pH到2~4,在
50~60℃熟化12h后,得到改性聚合氯化铝絮凝剂液体产品,将改性聚合氯化铝絮凝剂液体干燥后,即得聚合氯化铝絮凝剂固体产品备用;
(3)按照重量份数精准计量原料
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68份、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物80份、羧甲基纤维素0.5份、海藻酸0.5份、β-环糊精1份、改性聚合氯化铝
200份、复合生物酶100份、去离子水550份;
(4)向反应釜注水,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,逐步升温至50℃,搅拌转速维持在每分钟300-400转,使2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸完全溶解;
(5)在所述步骤(4)溶液中加入羧甲基纤维素,逐步升温至55-65℃,搅拌转速维持在每分钟400-500转,使羧甲基纤维素完全溶解,再加入海藻酸,充分搅拌溶解后,加入β-环糊精,继续搅拌溶解;
(6)在所述步骤(5)溶液中加入木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物,维持温度在65℃,搅拌反应1小时后,加入改性聚合氯化铝,将搅拌转速调整至每分钟600-900转,搅拌反应1.5小时,降温至30-40℃,加入复合生物酶,制得成品B药剂;
复合型水处理剂的制备步骤如下:
(1)药剂混合:将步骤一得到的A药剂与步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,得到A药剂与B药剂混合物;
(2)超声波处理:将A药剂与B药剂混合物送入超声波高压反应釜 ,超声波频率控制在
28000Hz-32000Hz内,搅拌转速控制在每分钟800-900转 ,反应温度控制在25-35℃,混合药剂反应时间为1.5-2小时;
(3)聚合反应:经超声波处理结束后的混合物降温至5℃,送入低温聚合反应釜,加入复合低温引发剂(过氧化二苯甲酰(BPO):N,N-二甲基苯胺(DMA):甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯为1:1:0.5:0.5),混合药剂与引发剂重量比为1:0.05-0.1,聚合过程控制反应温度为3-5℃内,搅拌转速维持在每分钟100-150转,低温聚合反应时间为3.5-4小时,聚合反应结束后,即完整的生物复合型水处理药剂。
7.根据权利要求1或2所述的一种生物复合型水处理药剂的应用,广泛应用于工业、农业、生活等污水治理。
8.根据权利要求1或2所述的一种生物复合型水处理药剂的应用,药剂A剂与药剂B剂既是独立复方水处理药剂,又是制备生物复合型水处理药剂的原料,可单独、联合使用或者制成生物复合型水处理药剂应用于污水治理。

说明书全文

一种生物复合型处理药剂及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明属于水处理与环境工程领域,具体涉及一种生物复合型水处理药剂及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 水资源短缺是我国面临的关系到国际民生的重大问题,而对水体污染的治理更是重中之重,我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一,从全国情况看,目前各行业缺水严重,已造成严重的经济损失和社会环境问题,节约用水、治理污水和开发新水源具有同等重要的意义,大发展水处理药剂对节约用水、治理污水起着重要的作用。
[0003] 水处理药剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中所必需使用的化学药剂,经过这些化学药剂的使用,使水达到一定的质量要求。水处理药剂的主要作用是控制水垢、污泥的形成,减少泡沫,减少与水接触的材料的腐蚀,除去水中的悬浮固体和有毒物质,除臭脱色,软化和稳定水质等,因此水处理药剂包括凝聚剂、絮凝剂、阻垢剂、缓蚀剂、分散剂、杀菌剂清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除剂及离子交换树脂
[0004] 与本发明内容相近的专利如下:CN106673208B公开了一种含酚废水处理剂及含酚废水的处理方法,原料配方包含改性废白土20-60%、水1-7%、磷酸二氢锌2-10%、微生物菌0.5-7.5%以及交联累托石15.5-
76.5%,改性废白土通过将含有油脂的废白土加热到35-80℃,加入柠檬酸搅拌反应2-3小时,加入纤维素,在60-80℃下搅拌反应得到。处理剂的制备方法包括向改性废白土中添加磷酸二氢锌,用氨水调节pH至7-9,然后加入微生物菌搅拌,在温度为28-35℃下,平衡5-6天,最后加入交联累托石,搅拌均匀即得。
[0005] CN105174500B公开了一种废水处理剂、制备方法及废水处理方法,该废水处理剂通过调整缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、絮凝剂的配方,加入辅助药剂,使得废水处理过程容易控制,处理周期短,处理效果明显提高;该废水处理剂由缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、絮凝剂和辅助药剂组成;缓蚀剂包括聚磷酸钠、葡萄糖、烷基环氧羧酸钠、碘化、明胶;阻垢剂包括磷酸三钠、单宁、腐植酸钠、磺酸类共聚物、TH-0100型反渗透阻垢剂;杀菌剂包括高锰酸钾、双十二烷基二甲二苄基氯化铵、纳米氧化锌;絮凝剂则包括木质素、壳聚糖、季胺型阳离子淀粉、聚合氯化、聚合硫酸藻土;辅助药剂包括:聚天冬氨酸和烷基环氧羧酸盐。
[0006] CN105800759B公开了一种高效去除氨氮和COD的废水处理剂,由下列重量份组分配制而成:拉开粉30-50份、聚环氧琥珀酸4-6份、十二烷基苯磺酸钠5-7份、苯骈三氮唑0.3-0.5份、异噻唑啉5-7份、硫酸亚铁10-15份、硫酸钡1-3份、硅酸钠6-10份、活性炭5-8份、硅藻土5-8份、竹醋液20-25份、柠檬酸1-1.5份、高铁酸钾2-3份、去离子水50-70份。
[0007] CN105753174B公开一种用于印染废水的污水处理剂及其制备方法,由以下按照重量份的原料组成:烷基酚聚氧乙烯醚0.5-0.8份、纤维素酶0.2-0.4份、果胶酶1.3-2.0份、淀粉24-29份、过硫酸铵2-3份、聚合硫酸铁1-3份、钠基膨润土8-13份、麦麸15-20份、硅藻土13-17份、沸石6-9份、菌液6-10份。
[0008] CN106745412B公开了一种造纸厂污水处理剂及其制备方法,包括以下重量份数的原料:改性甘蔗渣粉末40-65份、聚丙烯酰胺11-16份、乙基麦芽酚3-7份、绿藻粉3-8份、腐殖酸8-13份、豆粕粉13-18份、荷叶灰11-14份、氯化铁7-10份、高岭土15-23份、水98-125份、水杨酸2-5份、磷酸二氢钾1-3份。该造纸厂污水处理剂能有效降低污水的COD、BOD、SS及金属离子含量,且可以达到排放标准;用改性蔗渣对造纸厂污水进行处理,变废为宝,避免了资源浪费;该造纸厂污水处理剂制备方法简单,原料易得,生产成本较低,且污水处理效率高。
[0009] CN110282750A公开了一种污水处理制剂及使用方法,包括以下按重量份计的组分:100-240份硅藻泥、13-25份氢氧化钙、1-7份聚合硅酸铝、2-15份聚合氯化铁、0-1份氯化钠、1-10份聚丙烯酰胺、3-7份聚合硫酸铁。该污水处理制剂在污水中的投放量为0.5g/L-2g/L。
[0010] 工业污水、生活废水的无限排放对水资源造成了严重的污染,随着人们对于水资源环境问题的越来越重视,污水治理已成为当务之急,着重发展水处理化学药剂对节约用水、治理污水有着极其重要的作用,大力治污将带动相关行业发展,环保新型水处理药剂已经成为投资热点。
[0011] 随着我国环保治理力度加大,污水排放标准要求越来越严格,技术含量低的单一水处理产品劣势愈来愈明显。在废水处理领域,技术服务必不可少,而提升服务的空间主要靠产品复配升级实现,在市场水处理的复配产品,具有很强的专用性及技术封闭性,无法在不同废水处理行业全面应用。为达到废水处理效果,许多废水处理复配药剂成分不具环保性,容易造成二次污染。因此,开发环保高效、使用简单方便、应用范围广的新型废水处理药剂是解决上述技术问题的重要技术途径与方法。

发明内容

[0012] 为解决上述技术难题,本发明提供了一种生物复合型水处理药剂及其制备方法与应用。本发明采用的技术方案是:一种生物复合型水处理药剂由30-40重量份复方A药剂及60-70份重量复方B药剂组成,优选地,A药剂35份,B药剂65份;制备过程如下:首先制得A药剂,再制得B药剂,再将A药剂与B药剂混合均匀经声波处理后低温聚合反应得到完整复合型水处理药剂;
A药剂原料由聚合氯化铝、聚合硫酸铝、高铁酸钠、氯化镁、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物、三氯异氰尿酸、去离子水制成;
B药剂原料由2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-来酸酐共聚物、羧甲基纤维素、海藻酸、β-环糊精、改性聚合氯化铝、复合生物酶、去离子水制成,其中所述复合生物酶为脱色酶:脱氨酶:漆酶按照2.5:3:4.5的比例均匀混合而成。
[0013] 进一步地,独立组合A药剂与B药剂具体原料组份如下:A药剂由以下重量组份制成:聚合氯化铝50-300份;聚合硫酸铝100-200份;高铁酸钠
0.1-1份;氯化镁0.5-1份;甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物150-300份;三氯异氰尿酸0.5-2份,去离子水400-550份;
B药剂由以下重量组份制成:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸50-100份、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物50-100份、羧甲基纤维素0.1-1份、海藻酸
0.1-1份、β-环糊精0.5-2份、改性聚合氯化铝100-200份、复合生物酶50-200份、去离子水
500-650份,其中所述复合生物酶为脱色酶:脱氨酶:漆酶按照2.5:3:4.5的比例均匀混合而成。
[0014] 进一步地,A药剂由以下重量组份制成:聚合氯化铝198份、聚合硫酸铝200份、高铁酸钠0.5份、氯化镁0.5份、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物200份、三氯异氰尿酸1份、去离子水400份;B药剂由以下重量组份制成:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68份、甲壳素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-木质素共聚物80份、羧甲基纤维素0.5份、海藻酸0.5份、β-环糊精1份、改性聚合氯化铝200份、复合生物酶100份、去离子水550份,其中所述复合生物酶为脱色酶:
脱氨酶:漆酶按照2.5:3:4.5的比例均匀混合而成。
[0015] 进一步地,本发明提供一种生物复合型水处理药剂的制备方法,制备方法如下:步骤一,A药剂制备
1、制备甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物
60%的DMDAAC溶液450L、甲壳素50kg、尿素0.2kg、几丁质酶0.525kg、去离子水400L,送入乳化聚合反应釜,用乙酸调节pH值为2-3,通入氮气,在50-55℃条件下,搅拌转速1000-
1500r/min,反应4小时后,依次加入改性淀粉、二甲胺与甲共3.5kg,改性淀粉、二甲胺与甲醛的最佳摩尔比为2:1:1.2,继续通入氮气,用氢氧化钠调节pH至4.5,控制反应温度为
40-45℃,继续搅拌反应时间为2h,制备得到甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物备用;
2、将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、高铁酸钠、氯化镁、去离子水同时送入反应釜,每分钟搅拌转速为300-800转,于40-45℃内混合搅拌反应30-50分钟,混合搅拌反应结束后,称取制备好的甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物加入,通入氮气继续自然聚合,反应时间2小时,最后加入三氯异氰尿酸,继续搅拌30分钟,得到高粘度液体微黄透明成品A药剂,制得的成品A药剂;
3、步骤二,B药剂制备
1、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物制备,包括下面的步骤:
1)以硝酸铈铵为引发剂,AMSD为分子调节剂,N,N-亚甲基双丙烯酰(MBA为交联剂,制备木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物;
2)以质量百分比计,在反应釜中加入72.75%的去离子水及3.5%的盐酸,先加入4.25%的木质素,然后加入5%的甲壳素,搅拌完全溶解后,再加入9.25%的分子调节链转移剂AMSD(α-甲基苯乙烯线性二聚体、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯)和4.5%的丙烯酰胺(AM)单体,待其溶解完全后再加入10%的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体,在50℃条件下搅拌均匀;
3)在氮气保护下,从搅拌开始,逐步升温至80℃,再加入相当于溶液总重量4.5%的引发剂硝酸铈铵,进行聚合反应,控制反应时间5.5小时,生成水溶性接枝共聚物;
4)向步骤3)制得的反应产物中加入相当于步骤2)总重量45%马来酸酐和溶液总重量
0.5%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联剂,控制反应温度35-62℃,反应时间4.5小时,经过上述步骤,得到木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物成品,备用;
2、改性聚合氯化铝制备
主要原料为分子筛(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O、铝酸钙粉、盐酸,先将分子筛活化、破碎、筛分得粒径小于60目的分子筛粉,再量取分子筛粉∶铝酸钙粉∶盐酸=1∶1~2∶5~6质量比,然后将铝酸钙粉和盐酸混合,搅拌2~3分钟后加入分子筛粉,96℃~98℃反应1.5~
2h;静置30min后,取上清液用酸钠溶液或碳酸氢钠溶液或氨水等弱调节pH到2~4,在
50~60℃熟化12h后,得到改性聚合氯化铝絮凝剂液体产品,将改性聚合氯化铝絮凝剂液体干燥后,即得聚合氯化铝絮凝剂固体产品备用;
经检测固体产品中三氧化二铝含量大于30%,盐基度达80%以上,不溶物含量低于
0.5%,其他各项指标均符合改性聚合氯化铝絮凝剂国家标准;
3、按照重量份数精准计量原料
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68份、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物80份、羧甲基纤维素0.5份、海藻酸0.5份、β-环糊精1份、改性聚合氯化铝
200份、复合生物酶100份、去离子水550份;
4、最后制备完整B药剂,具体步骤如下:
1)向反应釜注水,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,逐步升温至50℃,搅拌转速维持在每分钟300-400转,使2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸完全溶解;
2)在所述步骤1)溶液中加入羧甲基纤维素,逐步升温至55-65℃,搅拌转速维持在每分钟400-500转,使羧甲基纤维素完全溶解,再加入海藻酸,充分搅拌溶解后,加入β-环糊精,继续搅拌溶解;
3)在所述步骤2)溶液中加入木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物,维持温度在65℃,搅拌反应1小时后,加入改性聚合氯化铝,将搅拌转速调整至每分钟600-900转,搅拌反应1.5小时,降温至30-40℃,加入复合生物酶,制得成品B药剂;
步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经超声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂。具体详细步骤方法如下:
1、药剂混合:将步骤一得到的A药剂与步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,得到A药剂与B药剂混合物;
2、超声波处理:将A药剂与B药剂混合物送入超声波高压反应釜,超声波频率控制在
28000Hz-32000Hz内,搅拌转速控制在每分钟800-900转,反应温度控制在25-35℃,混合药剂反应时间为1.5-2小时;
3、聚合反应:经超声波处理结束后的混合物降温至5℃,送入低温聚合反应釜,加入复合低温引发剂(过氧化二苯甲酰(BPO):N,N-二甲基苯胺(DMA):甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯为1:1:0.5:0.5),混合药剂与引发剂重量比为1:0.05-0.1,聚合过程控制反应温度为3-5℃内,搅拌转速维持在每分钟100-150转,低温聚合反应时间为3.5-4小时,聚合反应结束后,即得完整复合式水处理药剂。
[0016] A药剂与B药剂既是独立复方水处理药剂,又是制备生物复合型水处理剂的原料,可单独、联合使用或者制成生物复合型水处理剂应用于污水治理。在污水处理中广泛应用于工业、农业、生活等高难度废水治理。独立的复方A药剂及独立的复方B药剂既可单独使用也可联合应用,也可制成完整复合的生物型药剂,可对高浓度废、高色度、重金属含量高、污染严重的水连续投药处理达标排放或者循环再利用。
[0017] 本发明相比现有技术其有益效果为:本发明水处理药剂可广泛用于各种工业与生活废水处理,快速高效的去除污水中的悬浮物、COD、BOD、氨氮、重金属、色度等。药剂原料易购,生产方便,无二次环境污染。药剂使用简单、投加量少、使用法方式多样,药剂使用环节不依赖于水处理复杂的设施与设备。应用于废水处理及水环境污染治理,处理后的水质达到生活饮用水卫生标准。与当前常规水处理设施投资与药剂用量比较,可减少水处理设备投资80%以上,减少污水处理药剂用量30-50%,经济环保、绿色高效。

具体实施方式

[0018] 下面通过实施例对本发明做进一步详细说明,这些实施例仅用来说明本发明,并不限制本发明的范围。
[0019] 以下实施例中使用的原料均可市售获得,也可通常本领域常规方法制得。
[0020] 实施例1本发明的一种生物复合型水处理药剂按照重量份数的原料构成复方A药剂与液体复方B药剂组成。生产时,称取A药剂35kg,B药剂65kg。
[0021] 按照以下方法称量A药剂与B药剂原料进行配制:原料A药剂:聚合氯化铝198kg;聚合硫酸铝200kg;高铁酸钠0.5kg;氯化镁0.5kg;甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物200kg;三氯异氰尿酸1kg,去离子水400kg;原料B药剂:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68kg、甲壳素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-木质素共聚物80kg、羧甲基纤维素0.5kg、海藻酸0.5kg、β-环糊精1kg、改性聚合氯化铝
200kg、复合生物酶100kg、去离子水550kg;
生物复合型水处理药剂的制备方法,制备步骤分为三大步骤完成:步骤一,A药剂制备;
步骤二,B药剂制备;步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经超声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂。
[0022] 步骤一,复方A药剂制备方法步骤如下:1、制备甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物
60%的DMDAAC溶液450L、甲壳素50kg、尿素0.2kg、几丁质酶0.525kg、去离子水400L,送入乳化聚合反应釜,用乙酸调节pH至2-3,通入氮气,在50-55℃条件下,搅拌转速1000-
1500r/min,反应4小时后,依次加入改性淀粉、二甲胺与甲醛共3.5kg,改性淀粉、二甲胺与甲醛的最佳摩尔比为2:1:1.2。继续通入氮气,用氢氧化钠调节pH至4.5,控制反应温度为
40-45℃,继续搅拌反应时间为2h,制备得到甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物备用;
2、将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、高铁酸钠、氯化镁、去离子水同时送入反应釜,每分钟搅拌转速为300-800转,于40-45℃内混合搅拌反应30-50分钟,混合搅拌反应结束后,称取制备好的甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物加入,通入氮气继续自然聚合,反应时间2小时,最后加入三氯异氰尿酸,继续搅拌30分钟,得到高粘度液体微黄透明成品A药剂;制得的成品A药剂,可单独应用于废水处理及水环境污染治理,也可作为生物复合型水处理药剂的复方原料使用;
步骤二,复方B药剂制备方法步骤如下:
1、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物制备,包括下面的步骤:
1)以硝酸铈铵为引发剂,AMSD为分子调节剂,N,N-亚甲基双丙烯酰(MBA为交联剂,制备木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-壳聚糖-马来酸酐共聚物;
2)以质量百分比计,在反应釜中加入72.75%的去离子水及3.5%的盐酸,先加入4.25%的木质素,然后加入5%的甲壳素,搅拌完全溶解后;再加入9.25%的分子调节链转移剂AMSD(α-甲基苯乙烯线性二聚体;2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯;4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯;)和4.5%的丙烯酰胺(AM)单体,待其溶解完全后再加入10%的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体,在50℃条件下搅拌均匀;
3)在氮气保护下,从搅拌开始,逐步升温至80℃,再加入相当于溶液总重量4.5%的引发剂硝酸铈铵,进行聚合反应,控制反应时间5.5小时,生成水溶性接枝共聚物;
4)向步骤3)制得的反应产物中加入相当于步骤2)总重量45%马来酸酐和溶液总重量
0.5%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联剂,控制反应温度35-62℃,反应时间4.5小时,经过上述步骤,得到木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物成品,备用;
2、改性聚合氯化铝制备
主要原料为分子筛(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O、铝酸钙粉、盐酸,先将分子筛活化、破碎、筛分得粒径小于60目的分子筛粉,再量取分子筛粉∶铝酸钙粉∶盐酸=1∶1~2∶5~6质量比,然后将铝酸钙粉和盐酸混合,搅拌2~3分钟后加入分子筛粉,96℃~98℃反应1.5~
2h;静置30min后,取上清液用碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液或氨水等弱碱调节pH到2~4,在
50~60℃熟化12h后,得到改性聚合氯化铝絮凝剂液体产品;将改性聚合氯化铝絮凝剂液体干燥后,即得聚合氯化铝絮凝剂固体产品备用;
经检测固体产品中三氧化二铝含量大于30%,盐基度达80%以上,不溶物含量低于
0.5%,其他各项指标均符合改性聚合氯化铝絮凝剂国家标准;
3、按照重量份数精准计量原料
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68kg、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物80kg、羧甲基纤维素0.5kg、海藻酸0.5kg、β-环糊精1kg、改性聚合氯化铝
200kg、复合生物酶100kg、去离子水550kg;
4、最后制备完整B药剂,具体步骤如下:
1)向反应釜注水,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,逐步升温至50℃,搅拌转速维持在每分钟300-400转,使2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸完全溶解;
2)在所述步骤1)溶液中加入羧甲基纤维素,逐步升温至55-65℃,搅拌转速维持在每分钟400-500转,使羧甲基纤维素完全溶解,再加入海藻酸,充分搅拌溶解后,加入β-环糊精,继续搅拌溶解;
3)在所述步骤2)溶液中加入木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物,维持温度在65℃,搅拌反应1小时后,加入改性聚合氯化铝,将搅拌转速调整至每分钟600-900转,搅拌反应1.5小时,降温至30-40℃,加入复合生物酶,制得成品B药剂;
步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经超声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂,具体详细步骤方法如下:
1、药剂混合:将步骤一得到的A药剂与步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,得到A药剂与B药剂混合物;
2、超声波处理:将A药剂与B药剂混合物送入超声波高压反应釜,超声波频率控制在
28000Hz-32000Hz内,搅拌转速控制在每分钟800-900转,反应温度控制在25-35℃,混合药剂反应时间为1.5-2小时;
3、聚合反应:经超声波处理结束后的混合物降温至5℃,送入低温聚合反应釜,加入复合低温引发剂(过氧化二苯甲酰(BPO):N,N-二甲基苯胺(DMA):甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯为1:1:0.5:0.5),混合药剂与引发剂重量比为1:0.05-0.1,聚合过程控制反应温度为3-5℃内,搅拌转速维持在每分钟100-150转,低温聚合反应时间为3.5-4小时,聚合反应结束后,即得完整复合式型处理药剂。
[0023] A药剂与B药剂既是独立复方水处理药剂,又是制备生物复合型水处理剂的原料,可单独、联合使用或者制成生物复合型水处理剂应用于污水治理。在污水处理中广泛应用于工业、农业、生活等高难度废水治理。独立的复方A药剂及独立的复方B药剂既可单独使用也可联合应用,也可制成完整复合的生物型药剂,可对高浓度废、高色度、重金属含量高、污染严重的水连续投药处理达标排放或者循环再利用。
[0024] 实施例2本发明的一种生物复合型水处理药剂按照重量份数的原料构成复方A药剂与复方B药剂组成。生产时称取复方A药剂30kg,复方B药剂70kg。
[0025] 按照以下方法称量A药剂与B药剂原料进行配制:原料A药剂:聚合氯化铝300kg、聚合硫酸铝100kg、高铁酸钠1kg、氯化镁1kg、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物150kg、三氯异氰尿酸2kg、去离子水446kg;
原料B药剂:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸100kg、甲壳素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-木质素共聚物100kg、羧甲基纤维素1kg、海藻酸1kg、β-环糊精2kg、改性聚合氯化铝
100kg、复合生物酶200kg、去离子水504kg;
生物复合型水处理药剂的制备方法,制备步骤分为三大步骤完成:步骤一,A药剂制备;
步骤二,B药剂制备;步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经超声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂。
[0026] 步骤一,复方A药剂制备方法步骤如下:1、制备甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物
60%的DMDAAC溶液450L、甲壳素50kg、尿素0.2kg、几丁质酶0.525kg、去离子水400L,送入乳化聚合反应釜,用乙酸调节pH至2-3,通入氮气,在50-55℃条件下,搅拌转速1000-
1500r/min,反应4小时后,依次加入改性淀粉、二甲胺与甲醛共3.5kg,改性淀粉、二甲胺与甲醛的最佳摩尔比为2:1:1.2,继续通入氮气,用氢氧化钠调节pH至4.5,控制反应温度为
40-45℃,继续搅拌反应时间为2h,制备得到甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物备用;
2、将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、高铁酸钠、氯化镁、去离子水同时送入反应釜,每分钟搅拌转速为300-800转,于40-45℃内混合搅拌反应30-50min,混合搅拌反应结束后,称取制备好的甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物加入,通入氮气继续自然聚合,反应时间2小时,最后加入三氯异氰尿酸,继续搅拌30分钟,得到高粘度液体微黄透明成品A药剂;
3、步骤二,B药剂制备方法步骤如下:
1、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物制备,包括下面的步骤:
1)以硝酸铈铵为引发剂,AMSD为分子调节剂,N,N-亚甲基双丙烯酰(MBA为交联剂,制备木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物;
2)以质量百分比计,在反应釜中加入72.75%的去离子水及3.5%的盐酸,先加入4.25%的木质素,然后加入5%的甲壳素,搅拌完全溶解后;再加入9.25%的分子调节链转移剂AMSD(α-甲基苯乙烯线性二聚体、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯)和4.5%的丙烯酰胺(AM)单体,待其溶解完全后再加入10%的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体,在50℃条件下搅拌均匀;
3)在氮气保护下,从搅拌开始,逐步升温至80℃,再加入相当于溶液总重量4.5%的引发剂硝酸铈铵,进行聚合反应,控制反应时间5.5小时,生成水溶性接枝共聚物;
4)向步骤3)制得的反应产物中加入相当于步骤2)总重量45%马来酸酐和溶液总重量
0.5%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联剂,控制反应温度35-62℃,反应时间4.5小时,经过上述步骤,得到木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物成品,备用;
2、改性聚合氯化铝制备
主要原料为分子筛(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O、铝酸钙粉、盐酸,先将分子筛活化、破碎、筛分得粒径小于60目的分子筛粉,再量取分子筛粉∶铝酸钙粉∶盐酸=1∶1~2∶5~6质量比,然后将铝酸钙粉和盐酸混合,搅拌2~3分钟后加入分子筛粉,96℃~98℃反应1.5~
2h;静置30min后,取上清液用碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液或氨水等弱碱调节pH到2~4,在
50~60℃熟化12h后,得到改性聚合氯化铝絮凝剂液体产品;将改性聚合氯化铝絮凝剂液体干燥后,即得聚合氯化铝絮凝剂固体产品备用;
经检测固体产品中三氧化二铝含量大于30%,盐基度达80%以上,不溶物含量低于
0.5%,其他各项指标均符合改性聚合氯化铝絮凝剂国家标准;
3、按照重量份数精准计量原料
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68kg、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物80kg、羧甲基纤维素0.5kg、海藻酸0.5kg、β-环糊精1kg、改性聚合氯化铝
200kg、复合生物酶100kg、去离子水550kg;
4、最后制备完整B药剂,具体步骤如下:
1)向反应釜注水,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,逐步升温至50℃,搅拌转速维持在每分钟300-400转,使2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸完全溶解;
2)在所述步骤1)溶液中加入羧甲基纤维素,逐步升温至55-65℃,搅拌转速维持在每分钟400-500转,使羧甲基纤维素完全溶解,再加入海藻酸,充分搅拌溶解后,加入β-环糊精,继续搅拌溶解;
3)在所述步骤2)溶液中加入木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物,维持温度在65℃,搅拌反应1小时后,加入改性聚合氯化铝,将搅拌转速调整至每分钟600-900转,搅拌反应1.5小时,降温至30-40℃,加入复合生物酶,制得成品B药剂;
步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经超声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂,具体详细步骤方法如下:
1、药剂混合:将步骤一得到的A药剂与步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,得到A药剂与B药剂混合物;
2、超声波处理:将A药剂与B药剂混合物送入超声波高压反应釜 ,超声波频率控制在
28000Hz-32000Hz内,搅拌转速控制在每分钟800-900转 ,反应温度控制在25-35℃,混合药剂反应时间为1.5-2小时;
3、聚合反应:经超声波处理结束后的混合物降温至5℃,送入低温聚合反应釜,加入复合低温引发剂(过氧化二苯甲酰(BPO):N,N-二甲基苯胺(DMA):甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯为1:1:0.5:0.5),混合药剂与引发剂重量比为1:0.05-0.1,聚合过程控制反应温度为3-5℃内,搅拌转速维持在每分钟100-150转,低温聚合反应时间为3.5-4小时,聚合反应结束后,即得完整复合式水处理药剂。
[0027] A药剂与B药剂既是独立复方水处理药剂,又是制备生物复合型水处理剂的原料,可单独、联合使用或者制成生物复合型水处理剂应用于污水治理。在污水处理中广泛应用于工业、农业、生活等高难度废水治理。独立的复方A药剂及独立的复方B药剂既可单独使用也可联合应用,也可制成完整复合的生物型药剂,可对高浓度废、高色度、重金属含量高、污染严重的水连续投药处理达标排放或者循环再利用。
[0028] 实施例3本发明的一种生物复合型水处理药剂按照重量份数的原料构成复方A药剂与复方B药剂组成。生产时称取复方A药剂40kg,复方B药剂60kg。
[0029] 按照以下方法称量A药剂与B药剂原料进行配制:原料A药剂:聚合氯化铝50kg、聚合硫酸铝148.9kg、高铁酸钠0.1kg、氯化镁0.5kg、甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物300kg、三氯异氰尿酸0.5kg、去离子水550kg;
原料B药剂:2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸50kg、甲壳素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-木质素共聚物50kg、羧甲基纤维素0.1kg、海藻酸0.1kg、β-环糊精0.5kg、改性聚合氯化铝199.3kg、复合生物酶50kg、去离子水650kg;
生物复合型水处理药剂的制备方法,制备步骤分为三大步骤完成:步骤一,A药剂制备;
步骤二,B药剂制备;步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经超声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂。
[0030] 步骤一,复方A药剂制备方法步骤如下:1、制备甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物
60%的DMDAAC溶液450L、甲壳素50kg、尿素0.2kg、几丁质酶0.525kg、去离子水400L,送入乳化聚合反应釜,用乙酸调节pH至2-3,通入氮气,在50-55℃条件下,搅拌转速1000-
1500r/min,反应4小时后,依次加入改性淀粉、二甲胺与甲醛共3.5kg,改性淀粉、二甲胺与甲醛的最佳摩尔比为2:1:1.2,继续通入氮气,用氢氧化钠调节pH至4.5,控制反应温度为
40-45℃,继续搅拌反应时间为2h,制备得到甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物备用;
2、将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、高铁酸钠、氯化镁、去离子水同时送入反应釜,每分钟搅拌转速为300-800转,于40-45℃内混合搅拌反应30-50分钟,混合搅拌反应结束后,称取制备好的甲壳素-二甲基二烯丙基氯化铵-淀粉接枝共聚物加入,通入氮气继续自然聚合,反应时间2小时,最后加入三氯异氰尿酸,继续搅拌30分钟,得到高粘度液体微黄透明成品A药剂;
3、步骤二,复方B药剂制备方法步骤如下:
1、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物制备,包括下面的步骤:
1)以硝酸铈铵为引发剂,AMSD为分子调节剂,N,N-亚甲基双丙烯酰(MBA为交联剂,制备木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-壳聚糖-马来酸酐共聚物;
2)以质量百分比计,在反应釜中加入72.75%的去离子水及3.5%的盐酸,先加入4.25%的木质素,然后加入5%的甲壳素,搅拌完全溶解后;再加入9.25%的分子调节链转移剂AMSD(α-甲基苯乙烯线性二聚体、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、4,4-二甲基-2,4-二苯基-1-丁烯)和4.5%的丙烯酰胺(AM)单体,待其溶解完全后再加入10%的二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)单体,在50℃条件下搅拌均匀;
3)在氮气保护下,从搅拌开始,逐步升温至80℃,再加入相当于溶液总重量4.5%的引发剂硝酸铈铵,进行聚合反应,控制反应时间5.5小时,生成水溶性接枝共聚物;
4)向步骤3)制得的反应产物中加入相当于步骤2)总重量45%马来酸酐和溶液总重量
0.5%的N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)交联剂,控制反应温度35-62℃,反应时间4.5小时;
经过上述步骤,得到木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物成品,备用;
2、改性聚合氯化铝制备
主要原料为分子筛(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O、铝酸钙粉、盐酸。先将分子筛活化、破碎、筛分得粒径小于60目的分子筛粉,再量取分子筛粉∶铝酸钙粉∶盐酸=1∶1~2∶5~6质量比,然后将铝酸钙粉和盐酸混合,搅拌2~3分钟后加入分子筛粉,96℃~98℃反应1.5~
2h;静置30min后,取上清液用碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液或氨水等弱碱调节pH到2~4,在
50~60℃熟化12h后,得到改性聚合氯化铝絮凝剂液体产品;将改性聚合氯化铝絮凝剂液体干燥后,即得聚合氯化铝絮凝剂固体产品备用,经检测固体产品中三氧化二铝含量大于
30%,盐基度达80%以上,不溶物含量低于0.5%,其他各项指标均符合改性聚合氯化铝絮凝剂国家标准;
3、按照重量份数精准计量原料
2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸68kg、木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物80kg、羧甲基纤维素0.5kg、海藻酸0.5kg、β-环糊精1kg、改性聚合氯化铝
200kg、复合生物酶100kg、去离子水550kg,其中所述复合生物酶为脱色酶:脱氨酶:漆酶按照2.5:3:4.5的比例均匀混合而成;
4、最后制备完整B药剂,具体步骤如下:
1)向反应釜注水,加入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,逐步升温至50℃,搅拌转速维持在每分钟300-400转,使2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸完全溶解;
2)在所述步骤1)溶液中加入羧甲基纤维素,逐步升温至55-65℃,搅拌转速维持在每分钟400-500转,使羧甲基纤维素完全溶解,再加入海藻酸,充分搅拌溶解后,加入β-环糊精,继续搅拌溶解;
3)在所述步骤2)溶液中加入木质素-丙烯酰胺-二甲基二烯丙基氯化铵-甲壳素-马来酸酐共聚物,维持温度在65℃,搅拌反应1小时后,加入改性聚合氯化铝,将搅拌转速调整至每分钟600-900转,搅拌反应1.5小时,降温至30-40℃,加入复合生物酶,制得成品B药剂;
步骤三,将步骤一得到的A药剂及步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,先经超声波处理后再聚合反应,制备成完整复合式水处理药剂,具体详细步骤方法如下:
1、药剂混合:将步骤一得到的A药剂与步骤二得到的B药剂按照重量份数比混合均匀,得到A药剂与B药剂混合物;
2、超声波处理:将A药剂与B药剂混合物送入超声波高压反应釜,超声波频率控制在
28000Hz-32000Hz内,搅拌转速控制在每分钟800-900转,反应温度控制在25-35℃,混合药剂反应时间为1.5-2小时;
3、聚合反应:经超声波处理结束后的混合物降温至5℃,送入低温聚合反应釜,加入复合低温引发剂(过氧化二苯甲酰(BPO):N,N-二甲基苯胺(DMA):甲基丙烯酸甲酯:丙烯酸丁酯为1:1:0.5:0.5),混合药剂与引发剂重量比为1:0.05-0.1,聚合过程控制反应温度为3-5℃内,搅拌转速维持在每分钟100-150转,低温聚合反应时间为3.5-4小时,聚合反应结束后,即得完整复合式水处理药剂。
[0031] A药剂与B药剂既是独立复方水处理药剂,又是制备生物复合型水处理剂的原料,可单独、联合使用或者制成生物复合型水处理剂应用于污水治理。在污水处理中广泛应用于工业、农业、生活等高难度废水治理。独立的复方A药剂及独立的复方B药剂既可单独使用也可联合应用,也可制成完整复合的生物型药剂,可对高浓度废、高色度、重金属含量高、污染严重的水连续投药处理达标排放或者循环再利用。
[0032] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此,本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内,本发明的保护范围以权利要求书为准。
[0033] 以下是本发明具体应用案例案例一本发明复方A药剂与复方B药剂单独分段投药联合处理生化制药废水中的技术应用例
一、药剂应用与技术方案
1、概述
江苏某生化制药公司,低分子肝素钠产能扩大,项目整体排水量和排水种类发生了变化,低分子肝素钠产能扩大项目中增加了苄索氯铵、肝素钠、乙醇、甲醇、二氯甲烷、三羟甲基氨基甲烷的排放,其污水处理站无法处理这些物质,2017年经采用本发明的药剂并配套技术升级后,实现了稳定达标排放。
[0034] 2、废水水质特点江苏某生化制药公司原有废水工艺处理系统采用:制药废水→盐水收集池→均质池硫酸调节→好氧池→二次沉淀→柔性过滤→出水。
[0035] 其中,二次沉淀采用市场常规的聚合氯化铝与聚丙烯酰胺进行混凝,后续排水不能达到新的环保排放标准。
[0036] 采用本发明处理药剂工艺为:收集→均质→使用本发明提供的A药剂+B药剂前处理→酶催化厌氧→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0037] 其中,与其它废水均质→酶催化接触氧化→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0038] 根据对现场调研情况进行分析,其主要问题与难度如下:(1)废水中含盐量高,其中,浓盐水最高可达12万mg/L,高含盐量致使污水处理系统无法正常运行,特别是生化系统内微生物培养困难,使微生物中毒,无法存活,从而严重影响生化系统的运行,无法发挥降解污染物作用,影响出水中COD值。所以污水站目前主要利用清下水(包括设备清洗水、循环用水、生活污水)对盐水进行稀释后,再进入好氧池处理。
[0039] (2)废水水质水量变化大,处理系统抗冲击负荷能力差。
[0040] (3)现有废水处理系统生化池容偏小,致使污染物降解效果差。
[0041] (4)现有污水处理站在遇到焦亚硫酸钠废水时,处理比较困难。
[0042] (5)现有系统无法处理含有苄索氯铵、肝素钠、乙醇、甲醇、二氯甲烷、三羟甲基氨基甲烷等物质的新增混合废水。
[0043] (6)现有污水站占地较小,在此基础上新建设施的空间很有限,给技改扩容设计带来困难。根据提供的资料,新增生产废水后,废水水质及整体排水情况见表1。
[0044] 3、采用本发明药剂与技术设计目标① 排放标准:CODCr(mg/L)<30;氨氮(mg/L)<15;pH:6-9。
[0045] ② 满足以上生产废水处理能力并保证该工艺可以处理目前各生产废水水质不变时各自扩容至少1.5倍至总处理量达到500吨(含清下水)。
[0046] 4、工艺流程根据新增生产废水的水质、水量、排放周期及现有废水处理系统存在的主要问题,在尽量利用现有废水处理系统设施设备的前提下,提出以下废水工艺路线优化工程方案。
[0047] 由于各生产车间产生的废水,水质水量、排放周期均有很大差异,因此,应将其按性质、排放周期和处理方式不同而重新归类后分别收集和分别处理。
[0048] 4.1、前端分类处理(1)依诺及达肝车间废水
A、成分苄索氯铵、三羟甲基氨基甲烷、肝素钠、二氯甲烷、甲醇、氯化钠。
[0049] B、废水特点:难降解物质多,可生化性差,含盐量高,水质水量变化大。
[0050] C、处理方式:收集→均质→使用本发明提供的A药剂+B药剂前处理→酶催化厌氧→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0051] 其中,与其它废水均质→酶催化接触氧化→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放D、处理机理:废水经生产废水贮池收集后调节水量进入生产废水均质池,与清下水贮池排入的24t/d混合,经调节水质及pH值后,盐度<10000mg/L(±5%),进入混凝沉淀池预处理,同时投加本发明提供的A药剂+B药剂进行混凝、絮凝,将其中的可经混凝沉淀处理的污染物去除,沉淀泥渣排入污泥浓缩池,沉淀出水进入酶催化厌氧池,其中投加生物酶净水剂,特选生物酶可在嗜盐、耐盐菌的胞内构成渗透调节物质,帮助细胞从高盐环境中获得水分,促进系统内嗜盐菌的存活及增殖,激发嗜盐菌的耐盐能力,从而有效降解污染物;同时,特选生物酶利用其对于难降解有机物的降解机理,进行酶催化反应,将其中的难降解大分子有机物开环断链,分解成易生化处理的小分子物质,从而降低COD值,有利于使用本发明提供的B药剂二沉深度处理达标排放。
[0052] E、处理单元:生产废水贮池:20m³,新建。用于收集废水进行水量调节。由于酯化废水与季铵盐废水不同时排放,池容按(每天排水量15.1t减去出水量8.81t)×1.5倍×2天生产时间计算。
[0053] 生产废水均质池:110m³,新建。用于调节水质。池容按(8.81+24)t/d×1.5倍×2天停留时间×1.1调节系数计算。
[0054] 混凝沉淀池:10m³,新建,混凝罐+沉淀池。用于去除可经混凝沉淀处理的污染物。池容按流量2.1t/h×24h设计。
[0055] 酶催化厌氧池:350m³,新建。用于分解难降解物质,提高废水可生化性,同时去除部分污染物。池容按(8.81+24)t/d×1.5倍×7天停留时间计算。
[0056] 进水要求:COD<3500mg/L;盐度<10000mg/L(±5%)。
[0057] (2)乙醇废水A、成分:乙醇、氯化钠。
[0058] B、废水特点:可生化性好,含盐量高,水量有变化。
[0059] C、处理方式:收集→均质→使用本发明提供的A药剂预处理→酶催化厌氧→后续生化处理→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0060] 其中,与其它废水均质→酶催化接触氧化→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0061] D、处理机理:废水经乙醇废水贮池收集后进行预曝气处理,乙醇是可挥发性易降解物质,通过预曝气可降低COD值,有利于后续生化处理及使用本发明提供的B药剂二沉深度处理达标排放。
[0062] E、处理单元:乙醇废水贮池:14m³,利用原有池体。用于收集乙醇废水进行预处理。池容按5t/d×1.5倍×2天停留时间计算。
[0063] (3)焦亚硫酸钠废水A、成分:焦亚硫酸钠。
[0064] B、废水特点:可生化性好,周期性一次性排放。
[0065] C、处理方式:收集→均质→使用本发明提供的A药剂预处理→酶催化厌氧→后续生化处理→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0066] 其中,与其它废水均质→酶催化接触氧化→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0067] D、处理机理:焦亚硫酸钠废水每2个月一次性排放70-100t,如一次性进入废水处理系统,极有可能对系统造成较大的冲击,针对上述问题,在系统中设置贮池一座,其中设置曝气,进行预处理和水质水量调节。焦亚硫酸钠是易降解物质,通过预曝气进行氧化反应可降低COD值。预处理后,用水泵每天计量5.0t进入后续生化处理以保障后续生化系统的稳定正常运行及使用本发明提供的B药剂二沉深度处理达标排放。
[0068] E、处理单元:焦亚硫酸钠贮池:60m³,利用原有池体。用于收集焦亚硫酸钠废水进行预处理和水质水量调节。池容按9天排水量100吨减去9天出水量45吨计算。
[0069] (4)粗品及肝素车间盐水A、成分:氯化钠、极少量核酸蛋白等。
[0070] B、废水特点:含盐量高,水质水量变化大。
[0071] C、处理方式:收集→均质→使用本发明提供的A药剂+B药剂预处理→酶催化厌氧→后续生化处理→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放其中,与其它废水均质→酶催化接触氧化→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0072] D、处理机理:废水经盐水贮池收集后进行水质水量调节,以利于后续生化处理的稳定性及使用本发明提供的B药剂二沉深度处理达标排放。
[0073] E、处理单元:盐水贮池:90m³,新建。用于收集盐水进行水质水量调节。池容按20t/d×1.5倍×3天生产时间计算。
[0074] (5)清下水贮池A、成分:设备清洗水、泵循环水、生活污水等。
[0075] B、废水特点:清水。
[0076] C、处理方式:收集→调节水量用于稀释其它生产废水的盐度和COD值→使用本发明提供的A药剂预处理→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0077] D、处理机理:清下水经清下水贮池收集后,经调节水量,一部分(24t/d)用于稀释生产废水均质池中依诺及达肝车间废水盐度,一般使用本发明的药剂处理后可直接达标排放。
[0078] E、处理单元:清下水贮池:150m³,利用原有池体。用于收集清下水进行水量调节后稀释其它废水。池容按流量(60-10)t/h×3h计算。
[0079] 4.2后续生化处理A、废水成分:前端各类废水的混合
B、废水特点:可生化性提高,含盐量降为8000mg/L以下。
[0080] C、后续处理方式:均质混合废水→酶催化接触氧化→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0081] D、处理机理:将各类预处理后的废水进行均质后,含盐量降为8000mg/L以下进入接触氧化池,其中增设生物酶催化工艺,生物酶可通过自固定化及复合固定化作用长期保留在系统中,同时投加生物酶净水剂,特选生物酶可在嗜盐、耐盐菌的胞内构成渗透调节物质,帮助细胞从高盐环境中获得水分,促进系统内嗜盐菌的存活及增殖,激发嗜盐菌的耐盐能力,从而有效降解污染物;同时,利用生物酶特有的高效催化降解作用,进行酶催化反应,将部分有机物直接降解为二氧化碳、水及其它无机物,并进一步将其中的难降解大分子有机物开环断链,分解成易生化处理的小分子物质,进一步提高废水可生化性,有利于生化菌吸收利用和增殖,提高氧化池生物膜质量和数量,利用接触氧化池中填料表面附着的丰富的生物膜以及由曝气设备(鼓机及其曝气系统)提供的溶解氧去除水中的有机污染物,促进并加快整个废水处理系统的处理过程,使处理后的废水稳定达标排放。高效率的生物强化技术对生化系统的正常稳定运行起到保障作用。
[0082] E、处理单元:综合生产废水均质池:100m³,利用原有池体。均质混合后的废水。
[0083] 酶催化接触氧化池:共2座;1#氧化池,140m³,利用原有池体;2#氧化池,300m³,新建。用于去除大部分污染物。池容按500t×(21÷24)计算。进水要求:COD<1400mg/L;盐度<8000mg/L(±5%)。
[0084] F、二沉池:共2座;1#二沉池,70m³,利用原有池体;2#二沉池,80m³,新建。用于废水沉淀和过滤。池容按流量21t/h×24h设计。
[0085] 4.3、事故废水的处理由于生产过程中可能会有事故废水排放,如直接进入废水处理系统,可能对系统产生影响,故设置事故池(新建)1座,容积为200m3(池容按环保部要求),以贮存生产过程中可能出现事故时排放的生产废水。
[0086] 事故池中的废水处理方式:使用本发明提供的A药剂预处理,然后使用本发明提供的B药剂直接达标排放。
[0087] 二、运行阶段1、本发明药剂投加运行条件
a.进水原水平均COD 5000--6500mg/L之间,投加本发明提供的A药剂预处理后,COD在
2200-3000 mg/L之间。进水原水平均含盐量大于10000 mg/L,投加本发明提供的A药剂预处理后,含盐量小于6000 mg/L。 最佳后续深度处理的为pH=6.5~9.0,温度15-35℃,后续处理宜采用酶催化接触氧化→使用本发明提供的B药剂二沉深度处理→达标排放。
[0088] b.按满负荷运行14d,平均处理水量300m3/d。
[0089] 2、加药系统的调试⑴先将各个计量箱清洗干净;
⑵检查各个计量泵、仪表、液位计及各门是否正常;
⑶分别将各计量箱加水后打开注入口的阀门,启动相对应计量泵,看其运行是否正常;
⑷药液的比例、计量泵的行程等,在全系统调试时再定,并做好相关记录。
[0090] 3、满负荷运行控制参数1)每天监测均质池出水CODcr、pH、水温、含盐量;厌氧池(ABR)水温,出水CODcr、pH;生物接触氧化池中溶解氧、水温,生物接触氧化池出水CODcr(与总排口数值有稍许差异)、pH。
每周或可以监测一次均质池出水取样管处的MLSS。
[0091] 2)日常水质检测项目如下:① 有排水时,检测生产废水贮池、乙醇废水贮池、盐水贮池、焦亚硫酸钠废水贮池、清下水贮池的进水水质(COD、含盐量、pH)。② 每天至少检测一次盐水贮池、生产废水均质池、综合生产废水均质池出水水质(COD、含盐量、pH)。③ 每天至少检测一次厌氧池、好氧池出水水质(COD、含盐量、pH)。④ 每天至少检测一次二沉池出水水质(COD、含盐量、pH)。⑤ 每天记录总处理水量一次。
[0092] 4、采用本发明药剂与技术处理生化制药废水用药及达标排放情况如下:(1)生化制药废水车间原废水水质及整体排水量实况见表1:
 (2)各废水总量和药剂使用量见表2。
[0093] (3)出水口平均详细指标检测结果见表3。
[0094] 案例二本发明的制备成完整生物复合型水处理药剂,在处理以涂料废水为代表的工业废水治理中的应用一、 概述
广东省某涂装项目企业,污水主要来源于涂装过程中排出的一系列废水,涂装废水的主要特点是:有机污染物浓度较高,含有重金属离子有机物,其危害性比较大,属于国家严格控制的一类工业污染物,这些污水如不经处理就直接排放,将对周围的生态环境造成严重的影响,并将影响周围居民的身心健康。根据用户的要求和环保部门的规定,须对该涂装污水进行综合处理,达到或优于国家污水综合排放标准中二类污染物的三级排放标准的要求。
[0095] 二、水量和水质2.1 废水
该项目产生的废水主要是车间生产废水。生活污水直接排入城市污水处理厂。每天设一班,工作8小时,每年工作251天。生产废水量为60000t/a。其中综合废水按24h运行,第二,三班设值班。生产废水包括预脱脂、脱脂废水、表调、磷化、电泳、喷漆等废液与清洗废水。
[0096] (1)预脱脂、脱脂废液在对组件磷化前要进行预脱脂、脱脂处理,其中预脱脂、脱脂废液产生量为:0.97t/d,即360t/a,脱脂废液水质情况:CODcr为5000mg/L,SS1000mg/L,石油类浓度为1000mg/L。
[0097] (2)表调、磷化废液:组件喷漆前要进行表调、磷化处理,表调废液260t/a,磷化废液608t/a。废水中CODcr为100mg/L,油类浓度为10mg/L,磷酸盐浓度为400mg/L。(3)电泳废液:电泳废液循环使用,每年废液产生量为10t/a。CODcr为20000mg/L,SS 
1000mg/L,Pb浓度为750mg/L。
[0098] (4)喷漆废水:喷漆用水循环使用,间歇排放,每月一次。每年废水产生量为450t/a。CODcr为3000mg/L,SS 1500mg/L。
[0099] (5)清洗废水:在脱脂、磷化、电泳等工艺后需要对组件进行清洗,清洗废水产生量为20t/d计算,即7300t/a。清洗废水水质情况: CODcr为200mg/L,SS 300mg/L,油类浓度为15mg/L,磷酸盐浓度为10mg/L,Zn浓度为20mg/L。
[0100] 2.2 厂区污废水排放情况见表4: 2.3 处理最低预期效果(排放标准)
符合国家《综合废水排放标准》)最高允许排放浓度三级标准;且优于此排放水质且结合枫泾污水处理厂接纳的排放标准,参考如下:
pH                                    6~9
SS                                    ≤400mg/L
BOD5                                  ≤300mg/L
CODcr                                 ≤300mg/L
石油类                                ≤20mg/L
总磷                                  ≤8mg/L
总锌                                  ≤5mg/L
三、药品
1、品种
(1)碱:由精石灰[含65%-75%Ca(OH)2]溶解于水制得石灰乳(Ca(OH)2),浓度40%(重量体积比)。
[0101] (2)酸:选用工业用20%--30%硫酸。
[0102] (3)本发明的复方A药剂、复方B药剂及经聚合反应制备成完整生物复合式水处理药剂。外观为微黄色或无色液体。
[0103] 2、用药量:现场调试时根据水样试验数据确定。
[0104] 四、采用本发明药剂工艺流程简述(1)磷化废水预处理
表调废水一般呈碱性,表调废水与磷化废水一同进行预处理可减少碱的用量。
[0105] 表调、磷化废液流入磷化废液池,由泵限量提升至磷化废水池。表调、磷化废水经潜水搅拌机搅拌混合均质后,经磷化废水提升泵提升进入磷化废水反应槽,依次分别向反应槽内投加石灰乳及本发明完整复合式水处理药剂,经机械搅拌反应,在pH值 大于9.5时生成不溶性的磷酸盐,难溶性的金属氢氧化物,然后流入沉淀槽1#进行固液分离。分离后的污泥通过自流排入到污泥池。
[0106] 经过预处理,沉淀槽内去除了磷及金属离子后的废水流入pH反调槽,加入酸调节pH7-8.5后自流进入综合废水调节池作进一步处理。
[0107] (2)涂装污水预处理用本发明复合式药剂在pH调节反应槽投加,气浮反应单独投加本发明液体复方B药剂。
[0108] 脱脂废液进入脱脂废液池,电泳废液进入电泳废液池,喷漆废水进入喷漆废水池,分别由泵限量提升进入涂装废水调节池。连续排放的脱脂废水(稀液)、电泳废水(稀液)、清洗废水及脱脂废液、电泳废液、喷漆废水在涂装废水调节池中进行混匀,并由提升泵提升进入pH调节反应槽。
[0109] 以上废水中含有重金属离子,使用本发明复合式药剂沉淀法,能有效去除Zn、Ni、Pb,使预处理后废水中的Zn、Ni、Pb均较可靠达到排放标准所要求的排放浓度。
[0110] 向反应器第一格内投加Ca(OH)2,在机械搅拌机搅拌下,将废水的pH值提高至9.5或9.5以上。pH值提高后的废水流出反应器第一格后,流入反应器第二格,。向反应器第二格内投加本发明液体复方B药剂,在机械搅拌作用下。废水进行pH调节、絮凝、助凝反应,废水经上述反应后,固体微粒间的相互引力增大,足以克服相互间的斥力,使分散的固体微粒迅速地聚集,形成絮凝体(矾花)。
[0111] 废水经pH调节、絮凝、助凝反应后,流出反应器,流入沉淀槽2#进行固液分离。固体进入污泥池。上清液流入气浮反应设备。
[0112] 向气浮反应设备中投加一定量的酸、本发明液体复方B药剂。在调节pH7 8.5后进~行一系列的絮凝、助凝反应,形成大的絮凝体后进入气浮装置。废水在气浮装置中,水中絮凝体与气浮溶气水释放的大量微细气泡结合,利用浮力上升,漂浮在水面,形成浮渣。定时开动刮渣机,将浮渣刮去,使固、液分离,刮出的浮渣流入污泥池。
[0113] 经过预处理,去除了金属离子及水中其它污染物后的废水汇流流入综合废水调节池作进一步处理。
[0114] (3)综合废水处理磷化预处理后的废水、涂装预处理后的废水排入综合废水调节池,综合废水由泵提升至水解好氧槽。在水解槽中,发酵细菌将污水中复杂有机物(包括多糖、脂肪、蛋白质等)水解为有机酸、醇类。在酸化阶段产氢、产乙酸细菌将发酵产物有机酸和醇类代谢为乙酸和氢,使大分子物质降解为小分子物质,使难生化的固体物降解为易生化的可溶性物质,提高了废水的可生化性。
[0115] 经水解酸化处理的废水进入好氧槽,向废水中输送空气进行曝气。水中碳水化合物为好氧微生物提供了丰富的营养,加快了好氧微生物的新陈代谢,在其作用下水中有机物得以有效降解。
[0116] 向好氧槽出水中投加一定量的本发明的药剂经过一系列的絮凝、助凝反应,形成大的絮凝体(矾花)后,流入斜管沉淀池进行固液分离,沉淀后的污泥排至污泥池。污泥池上清液流入综合废水调节池进行再处理。经沉淀后的水可达到合格排放标准,排入城市管网到城市污水厂进行再处理。
[0117] 五、药剂配套设备与技术原理1、磷化废水预处理
(1)磷化废液池
磷化废液池主要用于收集和储存表调、磷化废液。由表调、磷化废液提升泵定量投加至磷化废水池。
[0118] (2)磷化废水池磷化废水池主要用于收集和储存表调、磷化废液、废水。由磷化废水提升泵定量投加至后续处理设备。
[0119] (3)磷化废水反应槽功能:投加药剂,在机械搅拌作用下,表调、磷化废水与药剂进行充分反应。
[0120] 1)原理(反应机理):①含重金属生产废水预处理
使用氢氧化物沉淀法,能有效去除Zn、Ni、Pb,使预处理后废水中的Zn、Ni、Pb均较可靠地达到排放标准所要求的排放浓度。
[0121] 许多金属的氢氧化物是难溶于水的,、镉、铬、铅等重金属氢氧化物的溶度积一般都很小,因此可采用氢氧化物沉淀法,去除废水中的重金属离子。常用沉淀剂有石灰、碳酸钠、苛性钠等。由于此法采用的沉淀剂来源甚广,价格较低,因而在生产实践中应用广泛。
[0122] 金属离子与OH-离子能否生成难溶的氢氧化物沉淀,取决于溶液中金属离子浓度和OH-离子浓度。根据金属氢氧化物的M(OH)n的沉淀一溶解平衡以及水的离子积Kw=[H+][OH-],可计算使氢氧物沉淀的pH值:pH=14-

式中  ——金属离子浓度;
      ——溶度积;
      ——水的离子积。
[0123] 由上式可见:同一金属离子,其在水中的剩余浓度,随pH值增高而下降;金属离子浓度相同时,浓度积Ksp越小,沉淀析出的pH值越小。
[0124] 值得指出的是,上式可以对一定浓度的某种金属离子而言,计算金属氢氧化物沉淀所需的pH值,因为这是理论计算值,不能作为废水处理的依据。由于实践废水中共存离子体系十分复杂,干扰因素很多,各种金属氢氧化物沉淀的pH值都要比理论值高,最佳pH值最好通过试验确定。工业废水处理可供参考的金属氢氧化物沉淀析出的pH范围如表2所示。
[0125] 金属氢氧化物沉淀析出最佳pH值范围见表5: 此外,值得特别注意的是,有些金属氢氧化物属两性化合物,即既可在酸性溶液中溶解,又可在碱性溶液中溶解,因此,只在一定pH值范围才呈不溶性沉淀物,例如Zn(OH)2应控制pH值在9~10范围操作,当pH<9,以Zn2+状态存在;pH>10.5,以[Zn(OH)4]2-状态存在,pH值为9~10时,才以不溶性的Zn(OH)2沉淀存在,pH值不足或过高,均不能得到好的处理效果。
[0126] 2、含磷废水预处理(1)废水中磷有三种存在形态:有机磷酸盐、聚磷酸盐和正磷酸盐。磷化废水中的磷以后二种形态存在。在除磷工艺中,磷的存在形态和溶解度为重要因素,向废水中投加药剂与磷反应形成不溶性磷酸盐,然后通过沉淀,将磷从废水中除去。
[0127] 投加石灰与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀,按下式反应:5Ca2+ + 4OH- + 3HPO2-4   Ca5OH(PO4)3 + 3H2O
理论上Ca:P分子比为5:3,但因磷灰石的构成不同,摩尔比在1.3到2.0间变化。向水中投加石灰,石灰首先与水中碱度发生反应形成碳酸钙沉淀:
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2   2CaCO3 + 2H2O
然后过量的钙离子才能与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀,因此通常所需的石灰量主要是取决于废水的碱度,不取决于废水中的磷酸盐。
[0128] 随着pH增高,羟基磷灰石的溶解度急剧下降,从而磷去除率增加,如果pH大于9.5,所有的正磷酸盐都转为不溶性的。
[0129] 由于磷化废水中还含有金属离子,向废水中投加石灰,调节废水的pH值大于9.5,使金属离子形成氢氧化物。由于大部分金属氢氧化物溶解度较小,故通过沉淀可将金属离子从废水中除去。
[0130] (2)pH调节自动跟踪加药正确控制废水的pH值,将直接关系到除磷、除重金属效果。合理设置pH传感器,pH分析仪测量废水的pH值,并将测得值传输给工控机。工控机将测得值与设定值进行比较,经计算输出对应的调节量信号给石灰乳投加计量泵,控制调节石灰乳投加计量泵的投加量,跟踪废水的pH值,自动变量投加,确保了除磷、除重金属效果,又不致于过量投加,造成浪费。
[0131] (3)沉淀槽1#功能:将经反应后的表调、磷化废水进行固、液分离。
[0132] 原理:沉淀是使水中悬浮物(主要是可沉固体污染物)在重力作用下下沉,从而与水分离,使水质得到澄清。
[0133] 在沉淀过程中能发生凝集或絮凝作用,使浓度低的悬浮颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。
[0134] 废水由设在池中央的中心管流入,在沉淀区的流动方向是由池的下面向上作竖向流动,从池的顶部周边经溢流堰流出。池底锥体为贮泥斗,它与水平的倾45º,排泥采用静水压力。竖流式沉淀池的直径或边长一般在8m以下,沉淀区的水流上升速度一般采用0.5~1.0mm/s,沉淀时间1~1.5h。为保证水流自下而上垂直流动,要求池子直径与沉淀区深度之比不大于3:1。中心管内水流速应不大于0.03m/s,而当设置反射板时,可取0.1m/s。
[0135] 竖流式沉淀池的优点是:排泥容易,不需设机械刮泥设备,占地面积较小。
[0136] 排泥控制:沉淀槽及时排泥有利于沉淀槽正常发挥其沉淀澄清功能。当排泥不及时时,泥斗中的污泥泥位逐渐上升,上升到一定高度时将影响沉淀,使沉淀槽出水SS上升,使沉淀槽不能正常工作。
[0137] 排泥过量,排出的污泥含水量增大,甚至于排水这样增大了污泥处置负担,也不利于沉淀槽稳定工作。
[0138] (4)pH反调槽1)投加药品:投加酸。
[0139] 2)中和机理:加酸中和处理的目的是中和废水中过量的碱,调整废水的酸、碱度,使中和后的废水呈中性(pH6 9),以确保处理后的废水pH值达到后级处理工艺的要求。~
[0140] 沉淀槽出水pH值≥9.5—10.5,废水中的碱度主要由除磷、除重金属预处理工艺投加石灰乳形成的。采用投加硫酸中和,反应式为Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4↓+2H2O
74     98   136    36
理论上中和1kg Ca(OH)2需耗用1.32kg的H2SO4。
[0141] 3)pH在线跟踪调整中和用硫酸的投加量正确控制中和后的废水pH值,将直接关系到废水处理后排放pH值是否达标达到后级处理工艺的要求。设置pH传感器,pH分析仪测量废水的pH值,并将测得值传输给工控机,工控机将测得值与设定值进行比较,经计算输出对应的调节量信号给硫酸投加计量泵,控制调节硫酸投加计量泵的投加量,跟踪废水的pH值,自动变量投加, 恰到好处地调节废水的pH值至设计的pH值范围内。
[0142] 2、涂装污水预处理(1)脱脂废液池
脱脂废液池采用混凝土结构,主要用于收集和储存脱脂废液。由脂脂废液提升泵定量投加至涂装废水调节池。
[0143] (2)电泳废液池电泳废液池采用钢筋混凝土结构,主要用于收集和储存电泳废液。由电泳废液提升泵定量投加至涂装废水调节池。
[0144] (3)喷漆废水池喷漆废水池采用钢筋混凝土结构,主要用于收集和储存喷漆废水。由喷漆废水提升泵定量投加至涂装废水调节池。
[0145] (4)涂装废水调节池涂装废水调节池采用钢筋混凝土结构,主要用于收集和储存脱脂废液、脱脂废水、电泳废液、电泳废水、清洗废水和喷漆废水。由涂装污水提升泵投加至后续处理设备。
[0146] (5)pH调节反应槽功能:投加药剂,在机械搅拌作用下,综合废水与药剂进行充分反应。用于综合废水的pH调节,安装在污水处理站室内。
[0147] 投加药品:分三格。第一格投加Ca(OH)2,第二格投加本发明生物复合型药剂,第三格分别投加本发明A与B药剂,交替投放。
[0148] 本发明药剂絮凝、混凝机理:a)压缩双电层与电荷中和作用:从理论上分析,为了使已分散的固体微粒迅速凝集,可以加入一些电解质,使固体微粒表面形成的双电层有效厚度减小,从而使范德华力占优势而达到彼此吸引,最后达到凝聚。也可以加入带有不同电荷的固体微粒,使不同电荷的粒子由于静电吸引而彼此吸引,最后达到凝聚。电解质使双电层的有效厚度减小,也即前面所述的压缩了双电支,使胶体凝聚。但这种过程实际上要复杂得多,而且主要是对憎液胶体而言。对亲液胶体虽也有相似的作用,但存在较大差异。
[0149] 带电的固体微粒界面和紧密吸附层之间的电位差是所谓的分散粒子的Stern层的电位。絮凝剂使已分散的固体微粒发生迅速的聚集,主要是中和或降低了分散粒子的Stern层的电位。所发生的电荷中的作用,是指胶体颗粒表面对异号带电颗粒或高分子絮凝剂链段带异号电荷的部位有强烈的吸附作用,使颗粒表面电荷部分中和。分散粒子的胶团扩散层被压缩,Stern层的电位降低,就降低了粒子间紧密接近时的势垒,增加了颗粒之间的碰撞几率,从而促进了固体微粒间的凝聚。
[0150] (b)高分子絮凝剂的吸附架桥作用:高分子絮凝剂的碳碳单键在一般条件下是可以自由旋转的,再加上聚合度一般较大,即主链相当长,所以在水介质中,主链并不是直线的,而是弯曲的和卷曲的。因此,可以把这类聚电解质的絮凝作用简化地看成带有多个负电荷的卷曲的线状分子,在分子主链上的数个部位被固体微粒所吸附,就像在这些固体微粒之间架起桥似的。
[0151] (c)絮体的卷扫沉淀作用:铝盐或铁盐在水中形成高聚合度的多羟基化合作的絮体,在沉淀过程中可以吸附卷带水中胶体颗粒共沉淀,这种类似清扫的现象,称为絮体的卷扫沉淀作用(或称作网罗捕扫作用)。
[0152] (6)沉淀槽2#功能:将经反应后的涂装废水进行固、液分离。
[0153] 原理:沉淀是使水中悬浮物(主要是可沉固体污染物)在重力作用下下沉,从而与水分离,使水质得到澄清。
[0154] 在沉淀过程中能发生凝集或絮凝作用,使浓度低的悬浮颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。
[0155] 废水由设在池中央的中心管流入,在沉淀区的流动方向是由池的下面向上作竖向流动,从池的顶部周边流出。池底锥体为贮泥斗,它与水平的倾角45º,排泥采用静水压力。竖流式沉淀池的直径或边长一般在8m以下,沉淀区的水流上升速度一般采用0.5~1.0mm/s,沉淀时间1~1.5h。为保证水流自下而上垂直流动,要求池子直径与沉淀区深度之比不大于3:1。中心管内水流速应不大于0.03m/s,而当设置反射板时,可取0.1m/s。
[0156] 竖流式沉淀池的优点是:排泥容易,不需设机械刮泥设备,占地面积较小。
[0157] 排泥控制:沉淀槽及时排泥有利于沉淀槽正常发挥其沉淀澄清功能。当排泥不及时时,泥斗中的污泥泥位逐渐上升,上升到一定高度时将影响沉淀,使沉淀槽出水SS上升,使沉淀槽不能正常工作。
[0158] 排泥过量,排出的污泥含水量增大,甚至于排水这样增大了污泥处置负担,也不利于沉淀槽稳定工作。
[0159] (7)气浮反应设备投加药品:分三格。第一格投加Ca(OH)2,第二格投加本发明生物复合型药剂,第三格投加分别投加本发明A与B药剂,交替投放。
[0160] (8)气浮装置气浮装置由气浮设备本体、溶气罐、刮渣小车、溶气水泵、溶气释放器、控制柜等组成等组成。
[0161] 气浮机理:利用高压下使水溶入大量空气,溶气水在气浮设备内通过释放器骤然减压时释放出无数微细的过饱和气体,与经过混凝反应的废水中悬浮物结合浮上水面形成浮渣,刮渣机定期将浮渣刮去,使污染物质从废水中分离出去,达到净化效果。整套设备全自动恒压运行。
[0162] 3、综合废水处理1)综合废水调节池
综合废水调节池采用钢筋混凝土结构,主要用于收集和储存磷化预处理后废水、涂装预处理后废水等。
[0163] (2)斜管沉淀池功能:将经生化处理后的废水进行固、液分离。
[0164] 原理:沉淀是使水中悬浮物(主要是可沉固体污染物)在重力作用下下沉,从而与水分离,使水质得到澄清。
[0165] 在沉淀过程中能发生凝集或絮凝作用,使浓度低的悬浮颗粒质量增加,沉降速度加快,沉速随深度而增加。
[0166] 斜管沉淀是利用浅池原理而发展出来的一种池型。减少沉淀池的深度,可以缩短沉淀时间,因而减少沉淀池的体积,也可提高沉淀效率。在斜板式沉淀池或斜管沉淀池中,水流方向相对于水平而言是呈倾斜方向的。
[0167] 斜板(管)沉淀器的水流接近层流状态,对沉淀有利,且增大了沉淀面积以及缩短了颗粒沉淀距离,因而大大减少了废水在池中的停留时间,其处理能力高于一般沉淀池,占地也小。
[0168] 排泥控制:沉淀装置及时排泥有利于沉淀装置正常发挥其沉淀澄清功能。当排泥不及时时,泥斗中的污泥泥位逐渐上升,上升到一定高度时将影响沉淀,使沉淀装置出水SS上升,严重时甚至堵塞斜管,使沉淀装置不能正常工作。
[0169] 排泥过量,排出的污泥含水量增大,甚至于排水这样增大了污泥处置负担,也不利于沉淀装置稳定工作。
[0170] 4、全自动加药装置① 加药设备(加石灰)
由溶药箱、投药箱、搅拌机、计量泵组成。
[0171] ② 加药设备四套(加本发明药剂)由溶药箱、投药箱、搅拌机、计量泵组成。
[0172] 功能及原理:全自动加药装置由溶药箱、贮药箱、搅拌机、计量泵等组成。溶药箱、贮药箱本体主材材质:PE,溶药箱配置搅拌机,搅拌机轴与浆片材质为不锈钢。溶药箱、加药箱配置液位控制开关。每套加药设备配备加药泵,加药泵采用含氟塑料磁力驱动泵
[0173] pH调节石灰乳或酸的投加采用pH在线跟踪加药。
[0174] 采用pH在线自动跟踪调整被处理污水的pH值,pH仪监测污水的pH值,并将其值与设定值进行比较,根据偏差,输出相对应的信号,控制NaOH(或石灰乳)的投加量,调整污水的pH值,使污水的pH值始终维持在设定值(最佳处理效果)的范围内。
[0175] 采用pH在线自动跟踪调整被处理污水的pH值,其优点明显, NaOH(或石灰乳)的投加量随污水的pH值而及时改变,投加量合理,剂量最小,运行经济。
[0176] 5、污泥处理(1)污泥池
污泥池采用钢筋混凝土结构,主要用于收集和储存沉淀槽1#、2#排泥、斜管沉淀池排泥和涂装废水气浮装置排渣。由污泥提升泵提升至污泥浓缩槽。
[0177] (2)污泥浓缩槽功能:将污泥提升泵提升进来的污泥进行浓缩。
[0178] 六、采用本发明药剂运行处理排水结果监测1、目的
将本发明的药剂调成适当的浓度,通过实验室模拟找出本发明药剂剂的最佳现场投药量,确定用于广东某企业的涂料工业处理试验。
[0179] 2、原理当水中污染物主要呈胶体状态(或乳化状态),应投加本发明的药剂剂使其脱稳凝聚,沉淀泥水分离。药剂的最佳投加量是指达到既定水质目标的最小絮凝剂投加剂量,对污水絮凝剂处理具有重要的技术经济意义。一般根据实验室模拟以及现场相结合的方式确定最佳投加量,本次试验在现场采样进行。
[0180] 3、本发明药剂的配制,将本发明的药剂进行2种不同的投放使用。
[0181] (1)A药剂:向1000ml烧杯中加入500ml水,称取0.02克本发明A药剂加入水中,搅拌3-5分钟。(2)药剂 B药剂:向1000ml烧杯中加入500ml水,称取0.15gB药剂加入水中,搅拌3-
5分钟。(3)生物复合型药剂:称取0.01g生物复合型药剂放入500ml烧杯中,加入500ml水中,搅拌3-5分钟。(4)利用现场的10%的石灰水:称取2-4g熟石灰放入1000ml烧杯中加入1000ml水搅拌至呈乳浊液。
[0182] 4、IC出水的模拟配制由于目前污泥池中污泥已经加过很多药剂,从IC罐5m处取出污泥,将其中的颗粒污泥沉淀去除,再将污泥中加入水调制SV=15%(接近IC出水的Sv)。
[0183] 5、药剂加入方法(1)液体复合A药剂的加入方法:量取一定量A药剂溶液加入烧杯中,搅拌30-50s左右,(2)复合药剂 B药剂加入方法 :量取一定量的药剂 B药剂溶液加入烧杯中,加入烧杯中,搅拌30-50s左右。(3)生物复合式药剂加入方法 :量取一定量的生物复合药剂溶液,加入烧杯中,搅拌30s-50s左右。(4)现场石灰水加入方法:量取一定量10%的石灰水加入烧杯中,搅拌
10s左右。
[0184] 6、确定药剂的加入量及不同组合加药模式(1)确定液体复合A药剂及复合式药剂加入量
准备250ml烧杯5个,分别取200ml 污水加入5个烧杯中。
[0185] 药剂的加入量及实验结果见表6: (2)AB混合加药与生物复合型药剂加入量:准备250ml烧杯5个,分别取200ml 污水加入5个烧杯中。
[0186] 药剂的加入量及实验结果见表7:(3)现场石灰水的加入量:准备250ml烧杯5个,分别取200ml 污水加入5个烧杯中。
[0187] 药剂的加入量及实验结果见表8:7、本发明的药剂处理涂料行业废水效果
使用后水质指标与药剂平均投加量见表9:
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