申请日2011.10.20
公开(公告)日2012.05.23
IPC分类号C02F1/58; C02F1/56
摘要
本发明公开了一种处理低浓度含磷废水絮凝剂的制备及其应用方法，属于污水处理技术领域。本发明絮凝剂的制备步骤为：(1)由有机羧酸与季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯聚合反应生成聚合有机高分子絮凝剂;(2)将上述合成的聚合有机高分子絮凝剂加入到聚合硫酸铁中，加热、搅拌，得到澄清透明淡黄色液体，即为除磷絮凝剂。将上述制备而成的絮凝剂加入到磷浓度在10mg/L以下的废水中，投加量为0.1～0.5mL/L，pH值为6.5～8.5，搅拌30～60min，静置沉淀，泥水分离，处理后的废水磷含量即可低于0.05mg/L。本发明絮凝剂药剂成本低，投加量少，矾花大，形成时间短，沉淀物结实，除磷效果好，实现了磷的“零排放”，解决了低浓度含磷废水处理的难题，具有显著的经济效益和社会效益，广阔的应用前景。
权利要求书
1.一种处理低浓度含磷废水絮凝剂的制备及其应用方法，其特证在于本发明絮凝剂的制备过程如下：
(1)取25～51mL有机羧酸于250mL三口圆底烧瓶中，加入50～60mL蒸馏水，然后在三角瓶上搭冷凝管、电动搅拌器和温度计，将烧瓶放在水浴锅中，控制温度在75～95°C，加入20～30g季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯，然后在氮气保护条件下加入质量比为1.5%～3%的引发剂，开动电动搅拌机，反应4～6小时，冷却后得到聚合有机高分子絮凝剂;
(2)取100～200g聚合硫酸铁于500mL烧杯中，放在电磁搅拌器上搅拌，加热10～15min后加入1～2mg沉降剂，待絮凝剂中颗粒污泥沉淀后分离，得到澄清透明聚合硫酸铁液体;
(3)在上述液体中加入步骤(1)合成的聚合有机高分子絮凝剂1～5mg，在60～80°C下搅拌30～45min， 即得本发明除磷絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种处理低浓度含磷废水絮凝剂的制备及其应用方法，其特征在于：所述的有机羧酸为腐质酸、苹果酸、富里酸、草酰乙酸中的一种或两种;所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁氰中的一种或两种;所述的沉降剂为聚环氧琥珀酸、阳离子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的一种或两种。
说明书
一种处理低浓度含磷废水絮凝剂的制备及其应用方法
技术领域
本发明是一种处理低浓度含磷废水絮凝剂的制备及其应用方法，属于污水处理技术领域，具体涉及污水处理中的除磷技术。
技术背景
氮、磷是引起水体富营养化的主要元素，其中磷更具有特殊的贡献。随着社会的发展和人们生活水平的不断提高，对城镇的污水处理要求越来越高，对污水处理的除磷、脱氮的指标日趋严格。因此磷的控制及含磷废水的处理是当前的紧急课题。
目前污水除磷技术主要有化学除磷和生物除磷。生物除磷是一种相对经济的方法，但稳定性差，磷的去除率不高，一般的生物除磷对磷的去除只有30%～40%左右，难以彻底去除磷酸根等污染物质。化学除磷，尤其絮凝除磷已成为当前污水处理工程中首选的单元技术。化学法的除磷效率高于生物法除磷，除磷率可达75%～85%，且处理效果稳定可靠，受季节温度变化影响不大，污泥在处理过程中不会重新释放磷而造成二次污染，耐冲击负荷能力强。化学絮凝除磷的主要问题是药剂用量大，费用高，产生的化学污泥量多，对于低浓度含磷废水的处理效果差，处理后的废水仍需要结合其它工艺深度处理废水，才可达标排放。
专利号为CN101665278公开了一种复合水处理除磷絮凝剂，适用于高浓度含磷废水的处理，能迅速降低废水中磷的浓度，但仅用此絮凝剂处理废水，磷仍难以达标，必须与其他工艺结合处理，才能使废水达标排放。公告号为CN101665279公开了一种去除水中低浓度磷的絮凝剂，该絮凝剂是由赤泥和氯化铝合成的，它能有效去除低浓度磷，但对于含磷量在1～10mg/L的含磷废水未进行处理，而且污泥量大，处理废水时需要控制在强酸条件下。
本发明絮凝剂克服了现有技术的不足，在pH=6.5～7.5条件下，就能有效地处理磷浓度在10mg/L以下的废水，使废水的磷含量迅速低于0.02mg/L，实现了磷的“零排放”，解决了低浓度含磷废水处理的难题，弥补了现有除磷絮凝剂的不足，具有显著的经济效益和社会效益，广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种处理低浓度含磷废水絮凝剂的制备及其应用方法，本发明絮凝剂药剂成本低，投加量少，矾花大，形成时间短，沉淀物结实，除磷效果好。
本发明絮凝剂的制备方法如下：
(1) 取25～51mL有机羧酸于250mL三口圆底烧瓶中，加入50～60mL蒸馏水，然后在三角瓶上搭冷凝管、电动搅拌器和温度计，将烧瓶放在水浴锅中，控制温度在75～95°C，加入20～30g季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯，然后在氮气保护条件下加入质量比为1.5%～3%的引发剂，开动电动搅拌机，反应4～6小时，冷却后得到聚合有机高分子絮凝剂。
(2) 取100～200g聚合硫酸铁于500mL烧杯中，放在电磁搅拌器上搅拌，加热10～15min后加入1～2mg沉降剂，待絮凝剂中颗粒污泥沉淀后分离，得到澄清透明聚合硫酸铁液体;
(3) 在上述液体中加入步骤(1)合成的聚合有机高分子絮凝剂1～5mg，在60～80°C下搅拌30～45min， 即得本发明除磷絮凝剂。
所述的有机羧酸为腐质酸、苹果酸、富里酸、草酰乙酸中的一种或两种。
所述的引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、偶氮二异丁氰中的一种或两种。
所述的沉降剂为聚环氧琥珀酸、阳离子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸中的一种或两种。
本发明的应用方法是：将上述制备而成的絮凝剂加入到磷浓度在10mg/L以下的废水中，投加量为0.1～0.5mL/L，pH值为6.5～8.5，搅拌30～60min，静置沉淀，泥水分离，处理后的废水磷含量即可低于0.05mg/L。
具体实施方式
下面结合是实例对本发明作进一步详细的描述。
实例1
絮凝剂制备方法为：
取50mL腐质酸于250mL三口圆底烧瓶中，加入50mL蒸馏水，然后在三角瓶上搭冷凝管、电动搅拌器和温度计，将烧瓶放在水浴锅中，控制温度在90°C，加入30g季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯，然后在氮气保护条件下加入质量比为3%的过氧化二苯甲酰，开动电动搅拌机，反应6小时，冷却后得到聚合有机高分子絮凝剂;取100g聚合硫酸铁于500mL烧杯中，放在电磁搅拌器上搅拌，加热10min后加入1mg聚环氧琥珀酸，待絮凝剂中颗粒污泥沉淀后分离，得到澄清透明聚合硫酸铁液体;在上述液体中加入合成的聚合有机高分子絮凝剂1mg，在60°C下搅拌30min，得到本发明除磷絮凝剂。
絮凝剂应用方法为：
将上述制备而成的絮凝剂以0.5 mL/L的投加量加入到磷浓度为10mg/L的废水中，pH=6.5，搅拌30min,静置沉淀，泥水分离，处理后废水磷含量为0.01mg/L。
实例2
絮凝剂制备方法为：
取45mL富里酸于250mL三口圆底烧瓶中，加入55mL蒸馏水，然后在三角瓶上搭冷凝管、电动搅拌器和温度计，将烧瓶放在水浴锅中，控制温度在80°C，加入25g季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯，然后在氮气保护条件下加入质量比为2.5%的过氧化二苯甲酰，开动电动搅拌机，反应5小时，冷却后得到聚合有机高分子絮凝剂;取100g聚合硫酸铁于500mL烧杯中，放在电磁搅拌器上搅拌，加热10min后加入1mg阳离子聚丙烯酰胺，待絮凝剂中颗粒污泥沉淀后分离，得到澄清透明聚合硫酸铁液体;在上述液体中加入合成的聚合有机高分子絮凝剂1mg，在65°C下搅拌30min，得到本发明除磷絮凝剂。
絮凝剂应用方法为：
将上述制备而成的絮凝剂以0.4 mL/L的投加量加入到磷浓度为5mg/L的废水中，pH=7.5，搅拌30min,静置沉淀，泥水分离，处理后废水磷含量为0.01mg/L。
实例3
絮凝剂制备方法为：
取35mL富里酸于250mL三口圆底烧瓶中，加入60mL蒸馏水，然后在三角瓶上搭冷凝管、电动搅拌器和温度计，将烧瓶放在水浴锅中，控制温度在80°C，加入25g季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯，然后在氮气保护条件下加入质量比为2%的过氧化二苯甲酰，开动电动搅拌机，反应5小时，冷却后得到聚合有机高分子絮凝剂;取100g聚合硫酸铁于500mL烧杯中，放在电磁搅拌器上搅拌，加热15min后加入1mg聚丙烯酸，待絮凝剂中颗粒污泥沉淀后分离，得到澄清透明聚合硫酸铁液体;在上述液体中加入合成的聚合有机高分子絮凝剂1mg，在65°C下搅拌30min，得到本发明除磷絮凝剂。
絮凝剂应用方法为：
将上述制备而成的絮凝剂以0.3 mL/L的投加量加入到磷浓度为3mg/L的废水中，pH=8.5，搅拌30min,静置沉淀，泥水分离，处理后废水磷含量为0.01mg/L。
实例4
絮凝剂制备方法为：
取35mL苹果酸于250mL三口圆底烧瓶中，加入60mL蒸馏水，然后在三角瓶上搭冷凝管、电动搅拌器和温度计，将烧瓶放在水浴锅中，控制温度在80°C，加入20g季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯，然后在氮气保护条件下加入质量比为1.5%的过氧化二苯甲酰，开动电动搅拌机，反应4小时，冷却后得到聚合有机高分子絮凝剂;取100g聚合硫酸铁于500mL烧杯中，放在电磁搅拌器上搅拌，加热15min后加入1mg聚丙烯酸，待絮凝剂中颗粒污泥沉淀后分离，得到澄清透明聚合硫酸铁液体;在上述液体中加入合成的聚合有机高分子絮凝剂1mg，在65°C下搅拌30min，得到本发明除磷絮凝剂。
絮凝剂应用方法为：
将上述制备而成的絮凝剂以0.2 mL/L的投加量加入到磷浓度为1mg/L的废水中，pH=8.0，搅拌30min,静置沉淀，泥水分离，处理后废水中未检测出磷。
实例5
絮凝剂制备方法为：
取45mL草酰乙酸于250mL三口圆底烧瓶中，加入60mL蒸馏水，然后在三角瓶上搭冷凝管、电动搅拌器和温度计，将烧瓶放在水浴锅中，控制温度在80°C，加入30g季铵化十六烷基丙烯酰氧乙基三甲基氨基乙酯，然后在氮气保护条件下加入质量比为1.5%的过氧化二苯甲酰，开动电动搅拌机，反应6小时，冷却后得到聚合有机高分子絮凝剂;取100g聚合硫酸铁于500mL烧杯中，放在电磁搅拌器上搅拌，加热15min后加入1mg聚环氧琥珀酸，待絮凝剂中颗粒污泥沉淀后分离，得到澄清透明聚合硫酸铁液体;在上述液体中加入合成的聚合有机高分子絮凝剂1mg，在65°C下搅拌30min，得到本发明除磷絮凝剂。
絮凝剂应用方法为：
将上述制备而成的絮凝剂以0.3 mL/L的投加量加入到磷浓度为0.5mg/L的废水中，pH=8.0，搅拌30min,静置沉淀，泥水分离，处理后废水中未检测出磷。