申请日2017.04.12
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号C02F1/52; C02F1/56; C02F9/04; C02F103/18
摘要
本发明公开了用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂及制备方法和应用。将壳聚糖加入至乙酸溶液中混合均匀后，然后在加入搅拌和加热的条件下加入硫酸铁和硫酸镁，搅拌均匀后烘干获得的粉末即为复合壳聚糖絮凝剂，其中，所述壳聚糖、硫酸铁和硫酸镁的投入质量比为100:0.4～0.6:0.4～0.6。采用该絮凝剂替代原有三联箱中的有机硫处理工艺和铁絮凝剂处理工艺，可以提高悬浮物的处理效率，同时可以减少石灰的投加量，在保证对脱硫废水提标改造的同时，减少药品的投加量。
权利要求书
1.一种用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂，其特征是，将壳聚糖加入至乙酸溶液中混合均匀后，然后在加入搅拌和加热的条件下加入硫酸铁和硫酸镁，搅拌均匀后烘干获得的粉末即为复合壳聚糖絮凝剂，其中，所述壳聚糖、硫酸铁和硫酸镁的投入质量比为1:0.4～0.6%:0.4～0.6%。
2.如权利要求1所述的复合壳聚糖絮凝剂，其特征是，所述壳聚糖的脱乙酰度为85～90%，粘度为0.4～0.6Pa·s;
或，所述壳聚糖、硫酸铁和硫酸镁的投入质量比为100:0.5:0.5。
3.一种权利要求1或2所述的复合壳聚糖絮凝剂的制备方法，其特征是，将壳聚糖加入至乙酸溶液中混合均匀形成壳聚糖溶液，对所述壳聚糖进行加热，并在搅拌条件下加入硫酸铁和硫酸镁，继续搅拌一段时间后，烘干获得的粉末即为复合壳聚糖絮凝剂，其中，所述壳聚糖、硫酸铁和硫酸镁的投入质量比为100:0.4～0.6:0.4～0.6。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，所述乙酸溶液中乙酸的浓度为1%(体积);
或，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的浓度为2%(质量)。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征是，加热的温度至80℃;
或，继续搅拌的时间为2h;
或，烘干温度为90℃。
6.一种权利要求1或2所述的复合壳聚糖絮凝剂在处理脱硫废水中的应用。
7.一种脱硫废水的处理系统，其特征是，采用权利要求1或2所述的复合壳聚糖絮凝剂。
8.如权利要求7所述的处理系统，其特征是，包括脱硫废水存储池、中和池、絮凝池，脱硫废水从脱硫废水入口进入脱硫废水存储池进行储存，脱硫废水存储池的脱硫废水进入中和池，同时石灰投加装置中的石灰加入至中和池中进行中和，中和池中的液体进行絮凝池中，絮凝剂投加装置将权利要求1或2所述的复合壳聚糖絮凝剂加入至絮凝池中，絮凝池处理后的液体从脱硫废水出口排出;
优选的，所述中和池和絮凝池中均设有搅拌装置;
优选的，所述中和池和絮凝池下部均安装有固液分离器。
9.一种脱硫废水的处理工艺，其特征是，向脱硫废水中加入石灰，调节pH至8.0，然后加入权利要求1或2所述的复合壳聚糖絮凝剂，搅拌一段时间后，静置使水体育絮凝体分离。
10.如权利要求9所述的处理工艺，其特征是，加入权利要求1或2所述的复合壳聚糖絮凝剂时的搅拌速度为100rmp;
或，加入絮凝剂的量为所述絮凝剂处理的液体的质量的万分之一;
或，所述一段时间为10min。
说明书
用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂及制备方法和应用
技术领域
本发明属于污水处理领域，涉及絮凝法处理脱硫废水领域，具体涉及用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂及制备方法和应用。
背景技术
脱硫废水主要是锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程中吸收塔的排放水。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，即脱硫废水，脱硫废水主要来自石膏脱水和清洗系统。脱硫废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。
脱硫废水的一般处理过程为：向脱硫废水中加入石灰浆液，使脱硫废水的pH值升高，而且使得铁离子、锌离子、铜离子、镍离子、铬离子等重金属离子生产氢氧化物沉淀。同时石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分氟离子反应，生成难溶的CaF2;与As3+络合生成难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中，再加入有机硫化物(TMT-15)，使其与Pb2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。经过化学沉淀反应后，脱硫废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，再加入一定比例的絮凝剂FeClSO4，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来，然后加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂，来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。
当前随着各类行业的发展，各行业的用电量也随行业规模的扩大而不断增大，而火电厂占发电行业比例最高，因此，在电厂不断发电的同时，大量的脱硫废水也就随之产生。目前各电厂脱硫废水常用的处理方法为三联箱工艺，即先后用石灰法，有机硫法和铁絮凝剂-聚丙烯酰胺絮凝法对脱硫废水进行处理。而三联箱工艺主要是起到降低悬浮物浓度，去除重金属的作用。但是随着当前水质的不断恶化，特别是进入脱硫系统补充水水质的不断降低，传统的三联箱处理工艺越来越不能满足当前的脱硫废水处理要求，使得脱硫废水无法达标排放。
发明内容
壳聚糖是一种天然高分子聚合物，在化工，水处理，重金属回收等领域具有广泛应用。壳聚糖在水处理方面主要包括两方面的应用：一是絮凝作用，去除水体中的悬浮物，降低浊度，二是具有一定的吸附作用，可以吸附相应种类的重金属。单纯壳聚糖的水处理范围相对狭隘，目前，通常是根据水体的性质和壳聚糖的种类来合成壳聚糖絮凝剂，来处理相应种类的废水。由于壳聚糖表明主要负载大量羟基和氨基，因此，通常经过对壳聚糖表面基团的改性和掺杂相应的添加剂来制备相应的改性壳聚糖。适用于作为絮凝剂的改性壳聚糖，不仅需要有较高絮凝效率，同时絮凝后的聚集体可以快速沉降，以满足废水处理的需求。
为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂，采用该絮凝剂替代原有三联箱中的有机硫处理工艺和铁絮凝剂处理工艺，可以提高悬浮物的处理效率，同时可以减少石灰的投加量，在保证对脱硫废水提标改造的同时，减少药品的投加量。
为了实现上述目的，本发明的絮凝剂的技术方案为：
一种用于处理脱硫废水的复合壳聚糖絮凝剂，将壳聚糖加入至乙酸溶液中混合均匀后，然后在加入搅拌和加热的条件下加入硫酸铁和硫酸镁，搅拌均匀后烘干获得的粉末即为复合壳聚糖絮凝剂，其中，所述壳聚糖、硫酸铁和硫酸镁的投入质量比为100:0.4～0.6:0.4～0.6。
本发明以壳聚糖为基质材料，加入硫酸铁和硫酸镁，首先铁离子和镁离子均能够与壳聚糖中的羟基和氨基形成配位键，使铁、镁和壳聚糖在配位键的作用下形成粒径较大的聚集体，聚集体的粒径增加使得聚集体在水中的粘度增大，从而加快壳聚糖对悬浮物的吸附性，从而提高絮凝效率。其次，铁离子和壳聚糖形成的配位键的长短与镁离子和壳聚糖形成的配位键的长短不同，从而使形成的聚集体中存在大小不同的孔径，有利于对不同粒径悬浮物的吸附，从而进一步提高絮凝效率。本发明通过调整壳聚糖、硫酸铁和硫酸镁的比，使得絮凝剂絮凝剂具备更好的絮凝效果。铁、镁和壳聚糖形成聚集体不仅吸附悬浮物，还能吸附脱硫废水中的重金属离子，从而有效地提高了聚集体的粒径，从而使絮凝后的聚集体快速沉降。
同时，本发明加入乙酸，能够有效控制铁、镁和壳聚糖形成聚集体的粒径，防止聚集体粒径过大无法均匀稳定的分散在水中，从而防止降低絮凝效果。
本发明的目的之二是提供上述复合壳聚糖絮凝剂的制备方法，其技术方案为：
一种上述复合壳聚糖絮凝剂的制备方法，将壳聚糖加入至乙酸溶液中混合均匀形成壳聚糖溶液，对所述壳聚糖进行加热，并在搅拌条件下加入硫酸铁和硫酸镁，继续搅拌一段时间后，烘干获得的粉末即为复合壳聚糖絮凝剂，其中，所述壳聚糖、硫酸铁和硫酸镁的投入质量比为100:0.4～0.6:0.4～0.6。
本发明的目的之三是提供上述复合壳聚糖絮凝剂在处理脱硫废水中的应用。
本发明的目的之四是提供一种脱硫废水的处理系统，采用上述复合壳聚糖絮凝剂。
本发明的目的之五是一种脱硫废水的处理工艺，其技术方案为：向脱硫废水中加入石灰，调节pH至8.0，然后加入上述复合壳聚糖絮凝剂，搅拌一段时间后，静置使水体育絮凝体分离。
本发明与现有技术相比，取得了以下有益效果：
1.本发明所述絮凝剂，絮凝能力强，较原工艺所用的絮凝剂絮凝能力强，对脱硫废水中的悬浮物具有强化处理效果，可实现对原有脱硫废水处理工艺的提标改造。
2.本发明所述絮凝剂，不需额外添加助凝剂，在较小药品投加量的基础上，可以替代原有絮凝剂/助凝剂的添加，同时可以减少原有石灰的投加量，降低总体脱硫废水处理工艺的药品投加量，降低脱硫废水处理系统运行成本。
3.本发明所述絮凝剂，除具有絮凝作用之外，絮凝体对重金属也具有一定的吸附作用，可以在絮凝的同时，对脱硫废水中的重金属进行吸附处理，可以实现对有机硫的替代。
4.本发明所述絮凝剂，絮凝剂为天然高分子产物，具有优异的抗菌性和抗污染性，在脱硫废水的处理过程中，不会使水体受到二次污染。
5.本发明所述的絮凝处理工艺，适用水体类型广，处理成本低，对于脱硫废水的处理效率高，十分适合用于脱硫废水的提标改造。