申请日2014.08.20
公开(公告)日2016.03.02
IPC分类号C02F1/52
摘要
污水分散快速处理的化学方法，一种新的污水处理方式。它与现行的采取物理、化学、生物等综合措施对污水进行集中，混合处理的方式不同，是用天然高分子提取剂在污水发生地就地迅速地(几分鈡)提取污水中的污染物，水和有用物质就地回收，循环重复利用。这种方式处理污水设施少，占地省，费用低;处理速度快，效率高，成本低;多数污染物上浮，易分离，捞取后，可作有用的化工原料，生成的污泥很少;可防止污水中不同性质和用途的物质混合，失去利用价值;适用性广泛。可用其对造纸制浆，精制棉、麻类除胶、印染、煤化工、医药、食品等行业的污水、城市的生活污水进行就地处理、回用。可大大减少城乡集中处理的污水，污泥发生量。可从根本上解决多种类型污染交叉，生活污染和生产污染复合，各种新旧污染叠加，污泥发生量大，污水的再生、回收、重复利用难的状况。
权利要求书
1.一种新的污水处理方式。它与现行的采取物理、化学、生物等综合措施对集中、混合的污水进行处理的方式不同，是在污水发生地就近对污水进行分散、快速的化学处理。提取污染物后，水和有用物质就地回收，循环重复利用。
2.本发明的核心技术是天然高分子提取剂的制造和使用。它由主体成分和复配成分组成。能使混溶在水中的天然高分子分离、聚集，并漂浮在水面上。
3.天然高分子提取剂的主体成分，是对所有含有天然高分子的污水都适用的，它由两种以上水溶性阳离子单体，如DMDAAC(二甲基二烯丙基氯化铵)、 DMC(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)、DAC(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)等聚合而成的高聚合度共聚物。
4.天然高分子提取剂的复配成分，是根据各种不同污水的成分，分别选配的，对主体成分的功能有加强作用，使用方法同样简单、便捷，可以产业化大批量生产供应或在市场上采购的，如聚丙烯酰胺、硫酸铜、硫酸铝、硼酸盐、磷酸盐、聚合氯化铝等，能与主体成分一起组成适应不同行业和单位需要的天然高分子提取剂。
5.天然高分子提取剂的使用方法：把天然高分子提取剂按0.1%-0.2%的浓度溶入水中，再按总污水量5%-10%的比例把这种水溶液加入处理器中，缓慢搅拌几分钟，水中的污染物就会浮到水面上，将其捞出处理、使用，除污就结束了。处理后的污水对工农业生产要满足就地回用要求，生活用水要满足转用于灌溉和家庭生活用水的要求。捞出的漂浮物，可制成化工助剂。
6.分散、快速化学处理的工艺和设备。工艺要尽量靠近污水发生地就地就近处理。对工业污水而言，就是在污水发生的池、罐、釜中处理，或在附近的辅助设备中处理;村镇生活污水应在村镇附近处理;农田污水应在田头地边处理。处理设施只需要一个不大的带搅拌的池或塘，外加漂浮物清除器。
说明书
污水分散快速处理的化学方法
技术领域：一种分散快速处理污水的化学方法。
技术背景：人类面临水危机已是不争的事实，我国更突出。2011年数据显示，我国年水资源总量约为2.4万亿立方米，约占全球水资源总量的7%，居世界第六位。但由于我国人口占世界比重的20%，人均水资源仅占世界平均水平的四分之一，世界排名第88位，被列为世界人均水资源贫乏国家之一。我国660多个城市中，缺水城市有400多个，其中严重缺水城市114个。日均缺水1600多万吨。水体污染很严重，全国七大水系和内陆河流110个重点河段统计水质1、2类的占32%，3类29%，4、5类39%。湖泊富营养化率达63.3%。
改革开放以来，我国增加了对城市基础设施建设和环境保护的投入，强化了水环境的综合治理，从而使污染物排放总量得到有效控制，部分地区和城市环境质量有所改善。
2012年全国工业污水排放总量760亿吨，污水排放总量增速由“十五”期间的8%左右降到2010年的3%左右。我国城镇污水处理能力获得极大提升。目前，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3500多座，污水处理能力达到1.58亿立方米/日。截至2012年底，我国污水处理及其再生行业企业个213个，资产总计844.13亿元，销售收入为236.64亿元，扩张速度较快。
但从城市化进程来看，中国城市化发展已经进入了国际公认的加速发展时期，预计到2020年，城市化水平将由目前的53%，上升到58%左右。全国城市化水平每提高1%需新增城市用水17亿立方米，其中需增城市生活用水9.4亿立方米，需增城市工业用水7.6亿立方米。
我国不但水资源总量不足，而且污染形势仍然非常严峻，各项污染物排放总量很大，污染程度仍处于相当高的水平。特别是我国城乡水环境仍呈现多种类型污染交叉，点源与面源污染共存，生活污染和生产污染复合，各种新旧污染叠加，污泥发生量大，难以处理的态势。这种状况适应不了发展形势的要求。
污水处理必须走出一条新路。许多发达国家的用水理念是尽量减少洁净水的使用，减少污水的排放，实现水资源的重复循环利用。这也应该是我国解决水矛盾的思路。再生水利用的历史比较久远，早在19世纪，伦敦、波士顿、巴黎等城市就有关于合法使用再生水的法案出台。随着污水再生利用技术的不断提高，再生水在工业、农业、市政生活等方面都得到了越来越广泛的应用。再生水和海水淡化、跨流域调水相比，其成本低，也助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。无论是从技术、经济还是途径方面来看污水再生，重复循环利用都是缓解水危机的最佳方式之一。
我国现在主流的污水处理技术是采取物理的、化学的、生物的综合措施把来自不同行业和单位的含有不同物质的污水集中起来，混在一起，进行集中处理，已形成了成熟的技术体系，发挥了一定的作用，已被普遍采用。但由于技术和手段上的问题，再生水的利用水平很低，本来有用的可以重复回用的物质也变成了废物和污泥。处理过的污水成分复杂，回用很难。这就不可避免的使城乡水环境呈现多种类型污染交叉，生活污染和生产污染复合，各种新旧污染叠加，污泥发生量大，污水的再生、回收、重复利用很不理想的状况。
污水的分散、快速化学处理法是在有了能在瞬间将污水中的有机物提取出来的天然高分子提取剂的新的技术基础上，研究克服上述问题的一种技术方案。
发明内容：
本发明的核心技术是选择二种以上适当的水溶性、阳离子单体聚合成一种对天然高分子起作用的高聚物，以它为主体成分，再根据不同污水的需要，复配一定的其它化学品，制成适合不同行业和单位的天然高分子提取剂，采取与其适用的处理工艺和设施，用天然高分子提取剂在污水发生地就地迅速地(几分鈡)对污水进行处理，提取污染物后，水和有用物质就地回收、循环重复利用。用分散和集中相结合，以分散为主的治理办法，从根本上解决污水的控源，减排和再生利用问题。具体发明内容有：
1、天然高分子提取剂主体成分的制造
从污水发生源头考察，大多数污水中是三类物质，一是人们为生产、生活需要加进去而未用完的有用物质，二是生产、生活中产生的以天然高分子为主的有机物，三是原水中带有少量物质。如果将污水在发生地就近处理，使第一、三类物质只要不和其它工段和单位的污水混合，让其留在水中和处理后的污水一起回用，在大多数工业生产单位是行得通的。关键的难点和重点是要选择出能对各种污水中含有的天然高分子有机物起作用，并能将他们提取出来的提取剂。我们选用了一种由两种水溶性阳离子单体，如DMDAAC(二甲基二烯丙基氯化铵)、DMC(甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)、DAC(丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵)等聚合而成的高聚合度共聚物作为天然高分子提取剂的主体成分。
2、复配药剂的选择和使用。
各种污水成分不一，想用天然高分子提取剂主体成分一种药剂解决所有问题是不现实的。还要根据不同污水，研究加入不同的复配药剂。对这些药剂的品种要求是：对天然高分子提取剂的主体成分的功能有加强作用，使用方法同样简单、便捷，可以产业化大批量生产供应或在市场上采购。根据污水成分的不同，可分别选取聚丙烯酰胺、硫酸铜、硫酸铝、硼酸盐、磷酸盐、聚合氯化铝等，作为复配成分，与主体成分一起组成天然高分子提取剂。
3、污水分散、快速化学处理系统的设计
污水分散、快速处理，也就是在尽量靠近污水发生地就地就近处理。对工业污水而言，污水发生在池、罐、釜中，如能将原料，半成品与水分离，将污水留在池、罐、釜中，就可就地把天然高分子提取剂水溶液加入池、罐、釜中搅拌几分钟，水中的污染物就会浮到水面上，将其捞出处理、使用，除污就结束了。如果原料或半成品不能在池、罐、釜中与水分离，要通过另外的机械设施分离，分离后的水可回到原处处理，也可在池、罐、釜的附近建辅助的池、罐、釜处理，处理后的水回原处使用。在这样做了以后，一个工厂要集中处理的污水就会减少80%-90%。村镇生活污水应在村镇附近处理。农田污水应在田头地边处理。处理设施只需要一个不大的带搅拌的池或塘，外加漂浮物清除器。
4、污水处理方法：把天然高分子提取剂按0.1%-0.2%的浓度边搅拌，边投放，溶入水中，再按总污水量5%-10%的比例把这种水溶液加入处理器中，缓慢(每分钟10转左右)搅拌几分钟，水中的污染物就会浮到水面上，将其捞出处理、使用，除污就结束了。这样的污水对工农业生产完全可以满足就地回用要求，生活用水可满足转用于灌溉的要求。
5、减少污泥量的技术和措施。
现在污水处理厂的污泥很多，主要是在污水处理中多种成分污水混合反应生成的，是我们现行处理方式采取的处理措施让其生成的。改变污泥多的状况必须做到：1)、改变我们现行的集中、混合处理方式为分散、就地处理，防止不同成分污水混合。2)、调整天然高分子提取剂的成分，使污染物与水分离后，在上层聚集，便于捞除，少采取下沉集聚方法。3)、捞出的污染物作为绿色建材的助剂等可全部利用。
分散、快速化学污水处理法的优势：
1)、设施少，占地少，建设费用低。简单到可在发生污水的容器内直接处理。现在的主流技术，设施建设费用大，建每日处理一百万吨水的设施，要一次性投入10亿元，每年运营费用1.8亿。2)、处理速度快，效率高。在实验室只要几秒钟，生产现场处理一池水也只要几分钟。3)、多数提取物上浮，易分离。捞取后，可作有用的化工原料，生成的污泥很少。4)、工业污水在发生地就地就近处理，就地回用，没有其它无关、有害物质混入。可防止污水中不同性质和用途的物质混合，失去利用价值，处理后变成污泥，难以处置。6)、适用性广泛。我们先后用其对造纸制浆，精制棉、麻类除胶、印染、煤化工、食品等行业的污水、城市的生活污水进行了处理，普遍有效。
应用实例
天然高分子提取剂制造成功后，已在造纸制浆、印染、精制棉、麻类脱胶、秸秆纤维制造、城市污水等多方面的污水处理中试用，总体效果很好。
1、湖南金太阳纸业有限公司的造纸废水用天然植物高分子提取剂处理前后对比情况：
(1)制浆和造纸混合废水：处理前COD值3602;处理后COD值442.去除率87%。
(2)“三造”废水：处理前COD值1140;处理后COD值313，去除率73%。
(3)排放水：处理前COD值111.4，由于COD值不高无需处理。
2、浙江杭州欣元印染有限公司的混合污水，用天然高分子提取剂处理前后对比情况：
处理前COD值25600;处理后COD值4200色度浅，完全可以重复利用。去除率84%。
3、北京城市污水处理前后对比情况：
处理前COD值415.4;处理后COD值195.6。去除率55%。
以上各家的处理方法都一样，就是把污水取来，加入准备好的天然植物高分子提取剂溶液，搅拌几下，污染物浮起，捞出即可。
4、河北邢台金聪再生资源利用有限公司在精制棉制造中的应用情况：Cod实测数据，改性原水41520，处理后1956，去除率95%。漂白原水24760，处理后1806，去除率93%。完全可以回用。
5、分散、快速污水处理技术在工业化生产线上的应用。
河北邢台金聪为什么有如此效果?一是按改性植物原纤维专利技术，改变了制造工艺，二是有了天然高分子提取剂，三是改集中、混合污水处理方法为分散、快速处理。
精制棉制造是个用水量巨大，污染严重的行业。按现行工艺流程生产一吨精制棉一般要产生220吨污水，污水cod可达50000mg/L，污水成分复杂，90%以上为有机物。为了处理这种污水，典型的工艺是，先进行物化处理，将ph值调到3左右，加进絮凝剂，用压缩空气搅拌，经气浮沉淀。物化处理后进行生化处理，一般是采取厌氧加好氧工艺。还要在厌氧池前设水解酸化池，提高厌氧池的处理效能;好氧段采取活性污泥加生物接触氧化法。设施建设成本和处理成本可想而知。
河北邢台金聪公司的精制棉制造，首先是将高温蒸煮改为低温常压下的改性，可带替蒸煮的作用，而减少了蒸煮及其后的洗涤用水70吨。有了天然高分子提取剂，这一段产生的污水就可在改性池内就近就地处理，对改性污水中的有机物进行提取，而将残碱和未用完的改性剂留在水中，与水一起重复利用。在一般情况下改性段可以不排水。
漂白段是用双氧水进行单段无氯漂白，水中的污染物也是有机高分子，同样用天然高分子提取剂在漂白池内提取。处理后的水和水中剩余的双氧水等有用物质，继续用于漂白，效果比用清水还好。这一段原工艺需要的90吨水也基本不排水。
驱水段原工艺需要50吨水，在新工艺下20吨，而且是好水，污染物很少，完全可以返回改性段、漂白段继续使用。这样就可以减少现行工艺90%以上的用水。在生产实践中，该厂每吨产品的用水量降到10吨以下。
对这少量的污水，他们还建了一个小的污水处理系统，进行处理，污水首先进入静压沉淀池的格栅，再进入沸石池过滤，再进提取池用天然高分子提取剂提出有机高分子。处理好的水进入储水池，等待循环利用。提取的有机废弃物晒干后作为新型建材的原料用完。