申請日2013.10.16

　　公開(公告)日2014.01.01

　　IPC分類號C02F1/52

　　摘要

　　本發(fā)明屬于涉及廢水凈化處理領域，具體涉及一種親水/疏水污水除磷混凝劑，它由如下步驟制備而成：(1)原料的預處理：以工業(yè)廢渣為原料，研磨成粉狀物;(2)活性溶液的制備：將10～15%的稀硫酸中加入表面活性劑，表面活性劑占溶液的體積分數(shù)為0～0.30%;(3)原料的活化：將預處理后的原料和活性溶液按照重量比1∶2混合，然后在80～100℃攪拌反應1.5～2h;將反應后的物料真空干燥，研磨過篩，即得到親水/疏水除磷混凝劑。本發(fā)明所得除磷混凝劑對污水中的磷有很好去除效果，可以根據(jù)用戶需求可以調節(jié)混凝劑親水疏水性，而且制造方法簡單，合成成本低，易于工業(yè)化生產，實現(xiàn)了固體廢物資源化利用。

　　權利要求書

　　1. 一種親水/疏水污水除磷混凝劑，其特征在于它是按照如下步驟制備得到的：

　　(1)原料的預處理：以工業(yè)廢渣為原料，將其研磨成小于100目的粉末;

　　(2)活性溶液的制備：取體積分數(shù)為10～15%的稀硫酸，加入表面活性劑，表面活性劑占溶液的體積分數(shù)為0～0.30%，得到活性溶液;

　　(3)原料的活化：將預處理后的原料和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃攪拌反應1.5～2h;將反應后的物料真空干燥、研磨過篩，即得到親水/疏水高效除磷混凝劑。

　　2. 根據(jù)權利要求1所述的一種親水/疏水污水除磷混凝劑，其特征在于所述工業(yè)廢渣來源于冶煉廠廢渣，化學成分是： Al2O3含量為20~24wt%，F(xiàn)e2O3含量為20~23wt%，SiO2含量為15~22wt%，Na2O含量為10~18wt%，CaO含量為0.5~2.4wt%，燒失量為10.10~24.40wt%，余量為雜質。

　　3. 根據(jù)權利要求1所述的一種親水/疏水污水除磷混凝劑，其特征在于所述表面活性劑是陰離子型表面活性劑。

　　4. 根據(jù)權利要求3所述的一種親水/疏水污水除磷混凝劑，其特征在于為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中的任意一種。

　　5. 如權利要求1所述的一種親水/疏水污水除磷混凝劑的制備方法，其特征在于它包括如下步驟：

　　(1)原料的預處理：以工業(yè)廢渣為原料，將其研磨成小于100目的粉末;

　　(2)活性溶液的制備：取體積分數(shù)為10～15%的稀硫酸，加入表面活性劑，表面活性劑占溶液的體積分數(shù)為0～0.30%，得到活性溶液;

　　(3)原料的活化：將預處理后的原料和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃攪拌反應1.5～2h;將反應后的物料真空干燥、研磨過篩，即得到親水/疏水高效除磷混凝劑。

　　6. 根據(jù)權利要求5所述的一種親水/疏水污水除磷混凝劑，其特征在于所述工業(yè)廢渣來源于冶煉廠廢渣，化學成分是： Al2O3含量為20~24wt%，F(xiàn)e2O3含量為20~23wt%，SiO2含量為15~22wt%，Na2O含量為10~18wt%，CaO含量為0.5~2.4wt%，燒失量為10.10~24.40wt%。

　　7. 根據(jù)權利要求5所述的一種親水/疏水污水除磷混凝劑，其特征在于所述表面活性劑是陰離子型表面活性劑。

　　8. 根據(jù)權利要求7所述的一種親水/疏水污水除磷混凝劑，其特征在于所述十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中的任意一種。

　　說明書

　　一種親水/疏水污水除磷混凝劑及其制備方法

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及一種親水/疏水污水除磷凝劑及其制備方法，屬于廢水凈化處理技術領域。

　　背景技術

　　生活污水、工業(yè)廢水中含有的磷是導致地表水特別是湖泊富營養(yǎng)化的主要原因。生活污水、工業(yè)廢水在排入地表水體前必須經過處理，但經污水處理廠處理后排入地表水的生活污水、工業(yè)廢水執(zhí)行的是GB8978—1996《污水綜合排放標準》，磷酸鹽的一級排放標準為0.5mg/L，二級標準為1mg/L，而地表水執(zhí)行的是GB3838—2002《地表水環(huán)境質量標準》如排入I類水體中總磷≤0.02mg/L，其中湖、庫中總磷≤0.01mg/L。兩個標準之間的磷濃度相差幾十倍，因此，盡管生活污水、工業(yè)廢水經過了處理，但由于最終處理濃度的差異，使得污水處理廠排除的水依然是地表水體富營養(yǎng)化的主要污染源。

　　同時，現(xiàn)有污水處理廠處理工藝水平的局限，要大幅提高磷的去除率非常困難，因此，對于以地表水體為最終收納水體的污水處理廠，應采取高效深度脫磷工藝，加強對營養(yǎng)物磷的去除，將污水處理到出水符合所納地標水體的水質要求。

　　國內外現(xiàn)有的除磷方法主要包括物理化學處理法和生物處理法兩大類。物理化學法主要是利用結晶、吸附、沉淀等反應作用，將水中溶解性的磷轉化為不溶于水的形式，從而從水中去除，主要包括吸附法、離子交換法、結晶法、電滲析法、化學凝聚沉淀法等;生物處理法的主要原理是通過微生物的生長將磷作為營養(yǎng)物質進行分解，合成到細胞體內，主要包括傳統(tǒng)活性污泥法、厭氧好養(yǎng)工藝和改進了的可同時去除氮磷的工藝，如厭氧-缺氧-好養(yǎng)法，間歇式或序批式活性污泥法，氧化塘工藝以及一些近年來發(fā)展的新型除磷技術，如Phostrip法的生化處理工藝。

　　生物除磷是一種相對經濟的方法，但污水中磷的去除率通常只有30%～40%�；瘜W除磷與幾乎不投加化學藥劑的生物除磷相比藥劑費用高，污泥產量高，脫水性差，從而污泥處置費用高。物化除磷法由于其除磷效果好、運行穩(wěn)定、易實現(xiàn)自動化等特點，適用于處理流量不是很大的含磷廢水。但由于人為投加了化學藥劑，一方面產生大量的污泥，難于處理，另一方面又造成水處理費用的增加。

　　隨著實踐運行過程中種種問題的出現(xiàn)，污水除磷技術經過相應的技術改進和創(chuàng)新，低污泥、高效、價廉的除磷技術必將是當今污水處理的發(fā)展趨勢。

　　發(fā)明內容

　　本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種親水/疏水污水除磷混凝劑及其制備方法，以工業(yè)廢渣為原料制備除磷混凝劑，成本低，除磷效果顯著，制備工藝過程簡單。

　　為解決本發(fā)明所提出的技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

　　一種親水/疏水污水除磷混凝劑，它是按照如下步驟制備得到的：

　　(1)原料的預處理：以工業(yè)廢渣為原料，將其研磨成小于100目的粉末;

　　(2)活性溶液的制備：取體積分數(shù)為10～15%的稀硫酸，加入表面活性劑混合均勻，表面活性劑占溶液的體積分數(shù)為0～0.30%得到活性溶液;

　　(3)原料的活化：將預處理后的原料粉末和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃攪拌反應1.5～2h;將反應后的物料干燥、研磨過篩，即得到親水/疏水污水除磷混凝劑。

　　一種親水/疏水污水除磷混凝劑的制備方法，它包括如下步驟：

　　(1)原料的預處理：以工業(yè)廢渣為原料，將其研磨成小于100目的粉末;

　　(2)活性溶液的制備：取體積分數(shù)為10～15%的稀硫酸，加入表面活性劑，表面活性劑占溶液的體積分數(shù)為0～0.30%，得到活性溶液;

　　(3)原料的活化：將預處理后的原料和活性溶液按照重量比1：2混合，然后在80～100℃攪拌反應1.5～2h;將反應后的物料真空干燥、研磨過篩，即得到親水/疏水高效除磷混凝劑。

　　上述方案中，所述工業(yè)廢渣來源于冶煉廠廢渣，其主要化學成分按質量百分比計是：Al2O3含量為20~24wt%，F(xiàn)e2O3含量為20~23wt%，SiO2含量為15~22wt%，Na2O含量為10~18wt%，CaO含量為0.5~2.4wt%，燒失量為10.10~24.40wt%，余量為極少量雜質。

　　上述方案中，所述表面活性劑是陰離子型表面活性劑。

　　上述方案中，所述十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉等表面活性劑中的任意一種。

　　本發(fā)明所述的親水/疏水污水除磷混凝劑是由復合物質構成，并配合一些礦物物質研制而成。該混凝劑的原理是利用電荷作用把污染物質捕捉讓之沉淀。水中污染物質帶負電荷，混凝劑中Al3+ 和Fe3+等正電荷添加到水中，可以通過電性中和作用，降低或消除污水中膠體的ζ電位，從而令溶膠快速的沉降到水底。該混凝劑投加到水中，Al3+ 和Fe3+ 水解形成的多核羥基聚合物往往具有較高的正電荷和比表面積，能迅速吸附水體中帶負電荷的雜質，促使膠體和懸浮物等快速脫穩(wěn)、凝聚和沉淀，處理水中的污染物殘留度比其他混凝劑要少，水質非常的清澈，無毒。

　　與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

　　1.本發(fā)明所選取的原料為廢渣，通過對工業(yè)廢渣進行熱酸活化，溶出廢渣中有混凝作用有效組分，并用表面活性劑調節(jié)混凝劑親水疏水性，可以使該混凝劑在廢水氣浮處理裝置應用;本發(fā)明得到的混凝劑成本低，除磷效果顯著，制備過程中對設備要求不高，反應條件溫和，工藝過程簡單，易于實現(xiàn)產業(yè)化，解決了環(huán)境污染問題，也實現(xiàn)資源再利用。

　　2. 本發(fā)明可以根據(jù)用戶需求，制備時可調節(jié)混凝劑疏水親水平衡，可以制成氣浮設備使用專業(yè)混凝劑，擴大混凝劑使用范圍，在城市污水、工業(yè)廢水、廢水深度處理流域都可以應用。

　　3.混凝劑的用量較少，混凝效果好。混凝劑用量為0.2g/L的用量處理含磷量為2mg/L左右的廢水，處理后含磷量為0.05mg/L，遠遠低于我國城市污水磷的一級A排放標準(磷酸鹽以P計，P≤0.5mg/)。

　　4.本發(fā)明所述親水/疏水污水除磷混凝劑具有環(huán)境負荷小的特點，處理水中的污染物殘留度比其他混凝劑要少，水質非常的清澈，無毒;而其他混凝劑產生的金屬鋁等其他有害元素，形成的二次污染，在環(huán)境改善的同時又形成另外一種污染源。

　　5.本發(fā)明得到的混凝劑成本低。本發(fā)明的主要原料是工業(yè)廢渣，工業(yè)廢渣廉價易得，加之工業(yè)硫酸及極少量改性劑，再計算加熱、烘干、人工等其他加工成本，產品合成成本約為600元/噸;國外某混凝劑售價5500元/噸;聚合氯化鋁售價1400元/噸;聚合硫酸鐵售價1500元/噸;因此，本發(fā)明所得混凝劑成本較低。

　　6.本發(fā)明對設備要求不高，反應條件溫和，工藝過程簡單，易于實現(xiàn)產業(yè)化。

　　7.該混凝劑適用的pH范圍為6～10，有較寬的pH適用范圍，經混凝處理后的pH值在6～7之間，出水pH達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中pH限值6～9。這使得進口廢水與出口廢的pH值均不需要加酸或堿調節(jié)。

　　8.混凝反應速度快，單一物質構成的混凝劑根據(jù)不同的水質所需混凝時間是10分鐘到40分鐘不等，間歇式處理法非常普遍，而使用本發(fā)明所述的高效制成的混凝劑可以使混凝時間縮小在7分鐘左右，混凝時間短，可以使用相對小型的污水處理設備達到連續(xù)處理的目的。