申请日2013.07.31
公开(公告)日2013.10.16
IPC分类号C02F1/72; C02F1/52
摘要
本发明提供了一种废水处理剂，该废水处理剂包括硅铁共聚物和芬顿试剂;以废水处理剂的总重量为基准，所述硅铁共聚物的含量为50-70wt%，所述芬顿试剂的含量为30-50wt%。本发明还提供了该废水处理剂的制备方法及用该废水处理剂进行废水处理的方法。本发明的废水处理剂的处理效果比对比例中的废水处理剂的处理效果好，特别是氨氮处理效果明显优化，且方法简单，处理时间短，没有刺激性气体产生。
权利要求书
1.一种废水处理剂，其特征在于，该废水处理剂包括硅铁共聚物和芬顿试剂;以废水处理剂的总重量为基准，所述硅铁共聚物的含量为50-70wt%，所述芬顿试剂的含量为30-50wt%。
2.根据权利要求1所述的废水处理剂，其特征在于，所述硅铁共聚物为硅酸钠和高铁酸盐聚合形成;所述硅酸钠与高铁酸盐的摩尔比为3：1-3。
3.根据权利要求1所述的废水处理剂，其特征在于，所述芬顿试剂包括H2O2及FeSO4·7H2O;所述H2O2与FeSO4·7H2O的摩尔比为10：1-3。
4.根据权利要求1所述的废水处理剂，其特征在于，所述高铁酸盐为高铁酸钾或高铁酸钠。
5.一种权利要求1所述的废水处理剂的制备方法，其特征在于，该方法为将硅酸钠及高铁酸盐混合均匀得到硅铁共聚物，将双氧水与硫酸亚铁混合得到芬顿试剂。
6.根据权利要求5所述的废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠与高铁酸盐的摩尔比为3：1-3。
7.根据权利要求5所述的废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述H2O2与FeSO4·7H2O的摩尔比为10：1-3。
8.一种废水处理方法，其特征在于，调节废水的pH=6-7，然后将废水处理剂中的硅铁共聚物和芬顿试剂分别投加到废水中，搅拌使其充分反应;所述废水处理剂为权利要求1-4所述的废水处理剂。
9.根据权利要求8所述的废水处理方法，其特征在于，在1L废水中废水处理剂加入量为0.3-0.9kg。
10.根据权利要求8所述的废水处理方法，其特征在于，所述废水的处理时间为60-100min。
说明书
一种废水处理剂、制备方法及废水处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种废水处理剂、制备方法及废水处理方法。
背景技术
氨氮和COD废水主要来源于生活污水和工业废水。生活污水中氨氮和COD浓度较低，可通过适当的生化处理达到排放要求。工业废水中氨氮和COD浓度高，来源广泛，不同生产厂排放的废水氨氮含量差异很大。高浓度氨氮废水主要来源于石油化工、有色金属化学冶金、化肥、精细化工、医药化工、肉类加工和养殖等行业。氨氮是引起水体富营养化的一个重要因素，而且其排放量大，成分复杂，毒性强;而COD会造成自然水体水质的恶化，破坏水体平衡，导致除微生物外几乎所有生物的死亡。二者均对水环境的危害极大，而且处理难度都很大。
专利CN102674621A公开了一种处理高浓度吗啉废水的方法，该发明是一种组合处理工艺，包括生物降解和化学氧化处理两个阶段，而且化学氧化处理采用仅投加芬顿试剂的方法，所处理的废水仅为高浓度吗啉废水，此方法处理废水的效果：进水COD>6000mg/L、氨氮>500mg/L的吗啉废水，出水COD<200mg/L，出水氨氮<5mg/L。
上述方法虽然能够处理废水中的氨氮及COD，但是其处理工艺复杂，处理过程难控制，周期长，成本高，而且处理现场有刺激性气味。
发明内容
本发明针对现有的废水处理工艺复杂，处理过程难控制，周期长，处理效果差的问题，提供了一种工艺简单，处理过程容易控制，周期短，处理效果好的废水处理剂及其制备方法和废水处理方法。
本发明提供了一种废水处理剂，该废水处理剂包括硅铁共聚物和芬顿试剂;以废水处理剂的总重量为基准，所述硅铁共聚物的含量为50-70wt%，所述芬顿试剂的含量为30-50wt%。
本发明还提供了上述废水处理剂的制备方法，该方法为将硅酸钠及高铁酸盐混合均匀得到硅铁共聚物，将双氧水与硫酸亚铁混合得到芬顿试剂。
本发明还提供了一种废水处理方法，调节废水的pH=6-7，然后将废水处理剂中的硅铁共聚物和芬顿试剂分别投加到废水中，搅拌使其充分反应;所述废水处理剂为本发明所述的废水处理剂。
本发明的废水处理剂具有处理效果好、效率高，在常温下即可实施，不会产生二次污染等优点，处理后的氨氮和COD废水均可达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中Ⅱ级及以上排放标准。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种废水处理剂，该废水处理剂包括硅铁共聚物和芬顿试剂;以废水处理剂的总重量为基准，所述硅铁共聚物的含量为50-70wt%，所述芬顿试剂的含量为30-50wt%。
本发明提供的废水处理试剂的原理如下：
1、硅铁共聚物的氧化与絮凝作用
硅酸钠与高铁酸盐混合后形成硅铁共聚物。
硅酸钠具有良好的粘结性能，是一种无机粘合剂，有乳化、分散、渗透性及pH缓冲能力。在废水处理中，可与多种杂质粘结沉淀，也可与钙、镁等金属离子生成硅酸盐沉淀，是水质软化剂和助沉剂，能使分离后的水得以净化利用。
高铁酸盐是新型的绿色环保废水处理剂。因其含有FeO42-，其中心原子Fe以+6价存在，在酸性条件下和碱性条件下的标准电极电势分别为：
E0FeO42—/Fe3+=2.20V
E0FeO42—/Fe(OH)3=0.72V
因此，无论在酸性条件，还是碱性条件下高铁酸盐都具有极强的氧化性，可以广泛用于废水的氧化、消毒、杀菌。高铁酸盐对于废水中的BOD、COD、氨氮、铅、镉、硫等具有很好的氧化、絮凝作用，因而具有良好的去除效果。高铁酸盐与水中污染物作用，经过一系列反应，由正六价降至正三价的过程中，带有不同电荷的中间态，如Fe(Ⅴ)/Fe(Ⅵ)等，并逐步被还原成具有絮凝作用的Fe(Ⅲ)。其在水体净化中的独特效果是在发挥氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭的八大作用的同时，并不产生任何有毒、有害的物质。
高铁酸盐与氨氮废水反应过程中，产生“水合六价铁”，利用其极强的氧化能力，氧化氨氮及一些还原性有机物质，能将氨氮氧化成NO3-，将H2S、CH3SH氧化成SO42-，并能对废水中的胶体颗粒进行电中和吸附。
本发明的废水处理剂不是硅酸钠与高铁酸盐的简单叠加，它们不仅保持各自在废水处理上的特性，而且能相互促进，SiO32-可与高铁酸根离子还原的Fe3+在水中水解成胶体Fe(OH)3，使之与其他沉淀物一同沉淀析出，加速絮凝沉淀过程，促成胶体颗粒产生，增大比表面积，增强电中和吸附能力。更好地发挥氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等协同效用，进一步提高COD、氨氮的去除效率。
2、硅铁共聚物与芬顿试剂的协同效应
芬顿试剂的强氧化作用：将Fe2+和H2O2组成的试剂称为芬顿试剂，芬顿试剂处理废水主要从两方面发挥作用：羟基自由基(·OH)的高级氧化和铁盐的混凝。
硅铁共聚物与芬顿试剂的协同效应：硅铁共聚物与芬顿试剂一起对废水进行处理，可促进多价金属离子在水中形成水合离子或羟基络离子;特别是硅酸盐与羟基自由基配合，形成的胶体物质能对水中的一些干扰物质进行吸附-絮凝沉淀;而芬顿反应产生的Fe2+、Fe3+具有良好的混凝作用，可通过电中和、压缩双电层等作用降低胶体的Zeta电位，使胶体脱稳。在三者的相互协同作用下，形成了一个具有强氧化能力和强吸附絮凝能力的整体，因此可以高效地去除废水中的COD和氨氮。
根据本发明所提供的废水处理剂，为了更好的除去废水中的氨氮及COD，优选地，所述硅铁共聚物为硅酸钠和高铁酸盐聚合形成;所述硅酸钠与高铁酸盐的摩尔比为3:1-3。
所述芬顿试剂包括H2O2及FeSO4·7H2O;所述H2O2与FeSO4·7H2O的摩尔比为10:1-3。
根据本发明所提供的废水处理剂，所述高铁酸盐没有特别的限制，可以为本领域常用的各种可溶的高铁酸盐，本发明中，所述高铁酸盐为高铁酸钾或高铁酸钠。
本发明还提供了上述废水处理剂的制备方法，该方法为将硅酸钠及高铁酸盐混合均匀得到硅铁共聚物，将双氧水与硫酸亚铁混合得到芬顿试剂。
本发明的废水处理剂在制备的时候是分别制备硅铁共聚物和芬顿试剂，在使用的时候分别加入到废水中进行处理。
根据本发明所提供的废水处理剂，为了更好的除去废水中的氨氮及COD，优选地，所述硅铁共聚物为硅酸钠和高铁酸盐聚合形成;所述硅酸钠与高铁酸盐的摩尔比为3:1-3。所述芬顿试剂包括H2O2及FeSO4·7H2O;所述H2O2与FeSO4·7H2O的摩尔比为10:1-3。
根据本发明所提供的废水处理剂，所述高铁酸盐没有特别的限制，可以为本领域常用的各种可溶的高铁酸盐，本发明中，所述高铁酸盐为高铁酸钾或高铁酸钠。
本发明还提供了一种废水处理方法，调节废水的pH=6-7，然后将废水处理剂中的硅铁共聚物和芬顿试剂分别投加到废水中，搅拌使其充分反应;所述废水处理剂为本发明所述的废水处理剂。
根据本发明所提供的废水处理方法，优选地，所述高铁酸盐为高铁酸钾或高铁酸钠。
根据本发明所提供的废水处理方法，优选地，在1L废水中废水处理剂加入量为0.3-0.9kg。这里的废水处理剂的加入量是按照以废水处理剂的总重量为基准，所述硅铁共聚物的含量为50-70wt%，所述芬顿试剂的含量为30-50wt%的标准加入的。
根据本发明所提供的废水处理方法，优选地，所述废水的处理时间为60-100min。
下面应用具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
处理废水：水合肼生产过程中产生高氨氮、高COD废水，水质情况为pH为12、COD1458mg/L、氨氮2523mg/L，水温为60℃。
按重量比配制废水处理剂：硅铁共聚物55wt%，硅酸钠(以Na2SiO3计)与高铁酸盐(以K2FeO4计)的摩尔比为3：3;芬顿试剂45wt%，双氧水(以100%H2O2计)与硫酸亚铁(以FeSO4·7H2O计)的摩尔比为10:1。
先将废水加酸调节pH值至6，然后将废水处理剂加入到废水中，废水处理剂的加入量为：在1L废水中废水处理剂的加入量为0.9kg，搅拌混匀，反应时间为80min，得到处理后的废水A1。
实施例2
处理废水：水合肼生产过程中产生高氨氮、高COD废水，水质情况为pH为12.5、COD1259mg/L、氨氮2187mg/L，水温为60℃。
按重量比配制废水处理剂：硅铁共聚物55wt%，硅酸钠(以Na2SiO3计)与高铁酸盐(以K2FeO4计)的摩尔比为3:1;芬顿试剂45wt%，双氧水(以100%H2O2计)与硫酸亚铁(以FeSO4·7H2O计)的摩尔比为10:3。
先将废水加酸调节pH值至7，然后将废水处理剂加入到废水中，废水处理剂的加入量为：在1L废水中废水处理剂的加入量为0.6kg，搅拌混匀，反应时间为60min，得到处理后的废水A2。
实施例3
处理废水：水合肼生产过程中产生高氨氮、高COD废水，水质情况为pH为11.5、COD1643mg/L、氨氮2348mg/L，水温为60℃。
按重量比配制废水处理剂：硅铁共聚物70wt%，硅酸钠(以Na2SiO3计)与高铁酸盐(以K2FeO4计)的摩尔比为3：2;芬顿试剂30wt%，双氧水(以100%H2O2计)与硫酸亚铁(以FeSO4·7H2O计)的摩尔比为10:1.7。
先将废水加酸调节pH值至6，然后将废水处理剂加入到废水中，废水处理剂的加入量为：在1L废水中废水处理剂的加入量为0.75kg，搅拌混匀，反应时间为100min，得到处理后的废水A3。
实施例4
处理废水：水合肼生产过程中产生高氨氮、高COD废水，水质情况为pH为11.5、COD1308mg/L、氨氮2096mg/L，水温为59℃。
按重量比配制废水处理剂：硅铁共聚物65wt%，硅酸钠(以Na2SiO3计)与高铁酸盐(以K2FeO4计)的摩尔比为3:1.2;芬顿试剂35wt%，双氧水(以100%H2O2计)与硫酸亚铁(以FeSO4·7H2O计)的摩尔比为10:1.5。
先将废水加酸调节pH值至6.5，然后将废水处理剂加入到废水中，废水处理剂的加入量为：在1L废水中废水处理剂的加入量为0.45kg，搅拌混匀，反应时间为90min，得到处理后的废水A4。
实施例5
处理废水：水合肼生产过程中产生高氨氮、高COD废水，水质情况为pH为12、COD1825mg/L、氨氮2493mg/L，水温为61℃。
按重量比配制废水处理剂：硅铁共聚物65wt%，硅酸钠(以Na2SiO3计)与高铁酸盐(以K2FeO4计)的摩尔比为3:2.5;芬顿试剂35wt%，双氧水(以100%H2O2计)与硫酸亚铁(以FeSO4·7H2O计)的摩尔比为10:2.5。
先将废水加酸调节pH值至6.5，然后将废水处理剂加入到废水中，废水处理剂的加入量为：在1L废水中废水处理剂的加入量为0.66kg，搅拌混匀，反应时间为70min，得到处理后的废水A5。
实施例6
处理废水：水合肼生产过程中产生高氨氮、高COD废水，水质情况为pH为12、COD1354mg/L、氨氮2726mg/L，水温为61℃。
按重量比配制废水处理剂：硅铁共聚物50wt%，硅酸钠(以Na2SiO3计)与高铁酸盐(以K2FeO4计)的摩尔比为3:1.5;芬顿试剂50wt%，双氧水(以100%H2O2计)与硫酸亚铁(以FeSO4·7H2O计)的摩尔比为10:2。
先将废水加酸调节pH值至6，然后将废水处理剂加入到废水中，废水处理剂的加入量为：在1L废水中废水处理剂的加入量为0.3kg，搅拌混匀，反应时间为85min，得到处理后的废水A6。
对比例1
应用CN102674621A中的方法处理废水，处理废水为：水合肼生产过程中产生高氨氮、高COD废水，水质情况为pH为12、COD1458mg/L、氨氮2523mg/L，水温为60℃。水解酸化、一级厌氧/好氧、二级厌氧和二级好氧时间分别为48h、48h、24h和24h;投加芬顿试剂的方法，双氧水和七水硫酸亚铁投加量的摩尔比为10:1，双氧水投加量50mmol/L;反应时间为90min，得到处理后的废水CA1。