申请日2016.08.19
公开(公告)日2016.12.21
IPC分类号C02F1/56; C02F1/28; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联用的水处理混凝沉淀法，以及基于此的水处理方法。具体是向待处理水体中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵，快速搅拌，再投加粉末活性炭，再快速搅拌混合，随后慢速搅拌让絮体凝聚，静置沉淀，然后过滤、消毒，从而净化水体。本发明采用聚二甲基二烯丙基氯化铵与活性炭粉末联合混凝用于水体前处理，可以有效去除水体消毒副产物的前体物，从而降低后续消毒工艺中消毒副产物的生成水平;而且聚二甲基二烯丙基氯化铵投量较低即可达到理想效果，对于污染严重的水体处理有明显优势。而且，使用方法调整灵活、操作简单，可有效应对水质变化;同时成本低廉，易于推广应用。
摘要附图
权利要求书
1.一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联用的水处理混凝沉淀法，其特征在于，利用粉末活性炭和聚二甲基二烯丙基氯化铵联合使用对待处理水体进行混凝处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，是向待处理水体中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵，快速搅拌，再投加粉末活性炭，再快速搅拌混合，随后慢速搅拌让絮体凝聚，静置沉淀。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.快速搅拌阶段：向待处理水体中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵，120～180 rpm搅拌3～5min，随后再投加加粉末活性炭，120～180 rpm搅拌1～2min;
S2.慢速搅拌阶段：将S1的混合体系30～50 rpm搅拌15～25 min，让絮体凝聚;
S3.沉淀阶段：将S2所得的混合体系静置10～20 min。
4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵和粉末活性炭的质量比为：1～5：10。
5.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵的投量为2～10 mg/L;所述粉末活性炭的投量为10～20mg/L。
6.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述粉末活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤炭活性炭或木质活性炭中的任意一种。
7.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述粉末活性炭的目数为120～400目。
8.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述待处理水体为饮用水或需要混凝处理排放的工业废水或污水。
9.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述待处理水体的pH为4～10。
10.一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联合混凝的水处理方法，其特征在于，是先利用权利要求1～3任一所述的方法对待处理水体进行混凝处理，然后进行后续处理。
说明书
一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联合混凝的水处理方法
技术领域
本发明属于水体污染处理技术领域，具体地，涉及一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联合混凝的水处理方法。
背景技术
一般水处理过程为：混凝、沉淀、过滤和消毒。混凝沉淀法是常用的前处理方法。在水处理中，用于混凝的药剂种类很多，按化合物的组成可将其分为无机混凝剂和有机絮凝剂。各种无机铝盐、铁盐混凝剂是目前国内外供水企业或者污水处理单元主要使用的混凝剂。但随着现代工业的快速发展和生活水平的提高，导致排水与天然水体中的有机质含量大大提高，单独使用无机混凝剂已不能满足污水排水或给水出水水质需求。
与此同时，给水处理中，由于水体中存在各种有机物，特别是受污染水体，混凝后续的氯化消毒过程会产生大量消毒副产物，随着水体污染日益严重，消毒副产物的浓度水平有超标的风险，对人们健康造成威胁。因此，加强水体前处理过程作用(混凝)，对于水处理与水安全有重要作用。
聚二甲基二烯丙基氯化铵(polyDADMAC)作为阳离子混凝剂，同时还可以作为水处理中的促凝剂，在污水处理方面具有很广泛的应用，但是目前polyDADMAC产品质量参次不齐，部分存在单体数目可达10~20%。当混凝过程中，多余的聚二甲基二烯丙基氯化铵会在后续出水中有聚二甲基二烯丙基氯化铵残留或者聚二甲基二烯丙基氯化铵的单体。研究表明polyDADMAC是一种消毒副产物亚硝基二甲胺的前体物，其与消毒氧化剂氯胺或氯作用(特别是原水中氨氮含量较高)时，有增加消毒副产物含量的风险。因此，优化polyDADMAC使用工艺，对减少出水中残余polyDADMAC含量及相应带来的消毒副产物量，提高供水安全性有着积极的意义。
综上所述，有必要研发一种有效、经济、可行的强化混凝技术，这种技术不仅可适用于饮用水处理，还可以应用于需要混凝处理的工序，如工业废水或污水排放处理等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有水体前处理过程(混凝)中的缺陷和不足，提供一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联合混凝的水处理方法。该方法可以快速、经济地净化水体，去除水体中有机质，可以有效去除水体消毒副产物的前体物，从而降低后续消毒工艺中消毒副产物的生成水平。
本发明的目的是提供一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联用的水处理混凝沉淀法。
本发明的另一目的是提供一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联合混凝的水处理方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联用的水处理混凝沉淀法，是利用粉末活性炭和聚二甲基二烯丙基氯化铵联合使用对待处理水体进行混凝处理。
具体地，所述方法是向待处理水体中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵，快速搅拌，再投加粉末活性炭，再快速搅拌混合，随后慢速搅拌让絮体凝聚，静置沉淀。
更进一步优选地，所述粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联用的水处理混凝沉淀法，包括如下步骤：
S1.快速搅拌阶段：向待处理水体中投加聚二甲基二烯丙基氯化铵，120～180 rpm搅拌3～5min，随后再投加加粉末活性炭，120～180 rpm搅拌1～2min;
S2.慢速搅拌阶段：将S1的混合体系30～50 rpm搅拌15～25 min，让絮体凝聚;
S3.沉淀阶段：将S2所得的混合体系静置10～20 min。
其中，优选地，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵和粉末活性炭的质量比为：1～5：10。
更优选地，所述聚二甲基二烯丙基氯化铵的投量为2～10 mg/L。
更优选地，所述粉末活性炭的投量为10～20mg/L。
另外，优选地，所述粉末活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤炭活性炭或木质活性炭中的任意一种。
更优选地，所述粉末活性炭的目数为120～400目。
更优选地，所述粉末活性炭的目数为200～300目。
另外，上述待处理水体可以是饮用水或需要混凝处理排放的工业废水或污水。
优选地，所述待处理水体的pH为4～10。
优选地，步骤S1所述投加聚二甲基二烯丙基氯化铵后，150 rpm搅拌3～5min，随后再投加加粉末活性炭，150 rpm搅拌1 min。
优选地，步骤S2所述搅拌是40 rpm搅拌20 min。
优选地，步骤S3所述静置时间为15 min。
另外，基于上述粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联用的水处理混凝沉淀法，本发明还提供一种粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联合混凝的水处理方法，是先利用上述方法对待处理水体进行混凝处理，然后进行后续处理。
所述后续处理可以是常规水处理后续操作，如包括过滤、消毒，从而净化水体。
本发明的原理是，由于通常有机质微粒表面带负电荷，从而使阳离子高分子混凝剂越来越引起关注。聚二甲基二烯丙基氯化铵(PolyDADMAC)作为一种具有特殊功能的水溶性阳离子型高分子聚合物，和其他线性高分子相比，具有大分子链上所带正电荷密度高、水溶性好、高效低毒等优点。PolyDADMAC通过电性中和和吸附架桥两种作用，可以更好地去除带负电荷的有机质微粒与部分无机物，从而起到净化水体与去除消毒副产物前体物的作用。
同时，聚二甲基二烯丙基氯化铵(polyDADMAC)是一种水处理药剂，常作为水处理中的絮凝剂。研究表明，polyDADMAC是一种消毒副产物亚硝基二甲胺的前体物，其与氯胺作用时可生成大量的亚硝基二甲胺等含氮消毒副产物。混凝过程中，若聚二甲基二烯丙基氯化铵投量过高，会在后续出水中有聚二甲基二烯丙基氯化铵残留或者聚二甲基二烯丙基氯化铵的单体，从而增加后续消毒过程中消毒副产物的产生。而polyDADMAC混凝时添加粉末活性炭可以吸附去除混凝过程中多余的PolyDADMAC，减低残余聚合物含量，从而减少消毒副产物的前体物;另一方面粉末活性炭还可以利用其发达的孔隙表面积进一步对有机质吸附，且强化混凝效果见效快，投资少，不需增添水处理构筑物，对于季节性或应急性水质变化应对较为有效。因此，粉末活性炭在polyDADMAC混凝过程中较为理想的助凝剂。
所以，采用粉末活性炭与聚二甲基二烯丙基氯化铵联合混凝的技术可实现快速去除水体消毒副产物前体物与净化水体的作用，聚二甲基二烯丙基氯化铵与粉末活性炭联用是更为有效的水体前处理方法：混凝剂架桥等作用可以去除大分子有机物，与去除小分子有机物能力特出的粉末活性炭相结合，可以更好地去水体中有机物，从而较好地减少后续消毒产生的消毒副产物;另一方面，与混凝剂结合使用，可以减少絮凝剂出水残留量与改善粉末活性炭沉淀。
另外，优选地，聚二甲基二烯丙基氯化铵来源可以采用为市售聚二甲基二烯丙基氯化铵。
优选地，聚二甲基二烯丙基氯化铵投量可根据实际水质情况调整，一般为2～10mg/L可满足处理需要，4 mg/L为实验较佳投量。
优选的，所述粉末活性炭为椰壳活性炭为优，考虑成本因素，果壳活性炭、煤炭活性炭或木质活性炭中的任意一种均可。
理论上，粉末活性炭目数越大，颗粒越小，比表面积越大，其吸附效果越好。本发明经过实验与成本因素考虑，优选地，推荐使用200～300目。
粉末活性炭投加时间点也可根据实际需要与处理效果进行调整。为了避免与混凝可去除的有机物进行竞争吸附，优选地，所述活性炭投加点在混凝反应3～5分钟后投加。由于粉末活性炭本身并不具有凝聚的性能，其投加会干扰形成的絮体进一步相互凝聚，提高混凝剂投加量可减弱这种干扰。
优选地，所述粉末活性炭投量可根据实际水质情况调整，一般为10~40 mg/L,推荐为20 mg/L，若投量太大，考虑后续采用过滤工序，以避免活性炭粉末对出水影响。
本发明的方法对处理水体pH要求不高，在4～10范围内水体具有良好处理效果，其中中性范围效果更佳，为了达到良好处理效果，可以向待处理水体投加酸或碱，调节其pH值，使其范围为中性。
优选地，本发明的方法能够控制的消毒副产物主要为三卤甲烷类、水合氯醛、卤代乙腈类和卤代酮。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
首先，本发明采用聚二甲基二烯丙基氯化铵与活性炭粉末联合混凝用于水体前处理，可以有效去除水体消毒副产物的前体物，从而降低后续消毒工艺中消毒副产物的生成水平。
另外，与一般无机混凝剂，如铝盐、铁盐相比，本发明有明显的性价比上的优势。本发明所需要的聚二甲基二烯丙基氯化铵投量较低即可达到理想效果，由于其较高的正电荷密度，对于污染严重的水体处理有明显优势。
本发明的方法使用方法调整灵活，可有效应对水质变化。而且，本发明操作简单，成本低廉，易于推广应用。