申请日2011.01.28
公开(公告)日2012.08.01
IPC分类号C02F1/56; C02F1/52
摘要
本发明涉及水处理领域，提供了一种固体水质净化剂及其制造方法和该水质净化剂的水处理方法。其使用硅酸铝、氧化钙及高分子絮凝剂为主成分的混合物形成的固体水质净化剂，在被处理水内添加粉体固体水质净化剂，通过快速搅拌形成絮体后，分离絮体和处理水，从而进行有效的水处理。
权利要求书
1.一种固体水质净化剂，其特征在于：其含有硅酸铝、氧化钙和高分子絮凝剂。
2.根据权利要求1所述的固体水质净化剂，其特征在于，所述固体水质净化剂各组 分的重量百分含量为：硅酸铝50～95%，氧化钙3～50%，高分子絮凝剂1～20%。
3.根据权利要求2所述的固体水质净化剂，其特征在于，所述固体水质净化剂各组 分的重量百分含量为：硅酸铝60～90%，氧化钙5～40%，高分子絮凝剂1～15%。
4.根据权利要求2所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述高分子絮凝剂为阳离 子性高分子絮凝剂。
5.根据权利要求4所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述高分子絮凝剂为多胺、 双氰胺、多丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯胺或丙烯酸酯。
6.根据权利要求5所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述高分子絮凝剂为聚丙 烯酰胺。
7.根据权利要求2所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述硅酸铝的非晶质成分 为主要成分。
8.根据权利要求7所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述硅酸铝的Si、Al原 子比为Si∶Al=2∶1～8∶1。
9.根据权利要求2所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述固体水质净化剂还含 有聚合氯化铝和/或聚合硫酸铁，其总量占固体水质净化剂的0.1～5wt%。
10.根据权利要求1至9任一项所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述固体水质 净化剂的密度为0.5～2g/ml，BET比表面积是2～20m2/g。
11.根据权利要求10所述的固体水质净化剂，其特征在于：所述固体水质净化剂的 密度为0.6～0.8g/ml以上，BET比表面积是5～20m2/g。
12.一种权利要求1至8任一项固体水质净化剂的制造方法，其特征在于，其包括： 以300～800℃热处理硅酸铝;在热处理后的硅酸铝中混合入氧化钙粉末及高分子絮凝剂; 制得所述固体水质净化剂。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于：所述热处理的温度为500～700 ℃。
14.一种水处理方法，其特征在于，其包括：在被处理水中添加权利要求1至9任一 项所述固体水质净化剂;通过搅拌形成絮体;分离絮体和被处理水。
说明书 [支持框选翻译]
固体水质净化剂及其制造方法、水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种用于废水等水处理的固体水质净化剂及其 制造方法。
背景技术
在下水道和工业用水的净化处理污泥的分离步骤中，通常是在曝气槽中把含有下水道 等处的有机物用活性污泥处理分离之后，在沉淀槽中通过重力分离污泥，在此分离出的污 泥移送到处理槽，这就是所谓的絮凝沉淀法。
上述的絮凝沉淀法所使用的絮凝剂，可以有多种系列，大致分为无机系和有机系。无 机系絮凝剂，一般使用较多的是硫酸铝和聚合氯化铝(PAC)的铝系的絮凝剂。另一方面， 有机系絮凝剂，既高分子絮凝剂。高分子絮凝剂也有多种系列，如用离子性说有阴离子性、 无离子性、阳离子性及两性。
无机系絮凝剂具有絮凝效果、除浊效果、处理的pH范围宽广等优势。但是，无机系 絮凝剂的添加量需要很多，絮凝物(絮体)很小，所以固液分离较难。
另一方面，有机系絮凝剂具有添加量少、絮凝效果非常好的优点，且其种类非常丰富， 可根据污水选择最适合的絮凝剂。但是，相反地，根据污水的种类，每次都需要pH调制， 需要分开使用多种絮凝剂，并且，絮体自身的含水分量较高，具有发粘、固液分离难的缺 点。同时，也会产生处理水化学需氧量(COD)上升这样次要的问题。
由于一般使用的絮凝剂以溶液的形式使用，为了溶解絮凝剂就需要专门的装置并花费 时间精力，因此伴随着的这些繁杂的问题也是现有技术中需要解决的课题之一。
为解决类似上述的课题，一般是大量并用无机系絮凝剂和有机系絮凝剂。例如，在第 一处理槽中添加无机系絮凝剂后，在下一个处理槽添加有机系絮凝剂。然而，这样的处理， 需要多个处理槽，在pH调节和添加絮凝剂上要花费工夫的同时，需要为处理设备提供宽 广的设置空间。
例如，公开号为CN1328970的中国专利申请提供了一种含水聚硅酸铝铁废水净化剂， 其适用于造纸废水和印染废水等碱性废水的处理。但是，该专利申请提供的技术方案对于 一般涂料废水和含很多COD的生活污水，或者是石油等的泥水等处理效果是相当低的。
公开号为CN1594127的中国专利申请提供了一种污水处理絮凝剂，其由海水、地下 卤水、海水制盐后的卤水中的一种或两种、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁与聚合 氯化铝混合中的一种或两种、2-100毫微米的二氧化硅、蒙脱石、高岭土、滑石粉中的一 种或两种所组成。该专利申请的絮凝效果不显著，形成的絮体也小，因为能产生絮凝效果 的被处理物有限，所以在宽广范围的用途上较难使用，应用范围有限。
可见，像上述的现有技术，只适用于含特定被处理物质的污水;又，为了处理被处理 物质必须大量添加处理剂，为此会产生大量的污泥废弃物，所以这些处理反而成了问题。 因此，在要求絮凝剂添加量少的情况下，尽可能发挥好的絮凝效果，同时又期望产生较少 量的废弃物，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
本发明中，有关废水等的被处理水的处理，以提供有效的固体水质净化剂及其制造方 法，还提供使用本水质净化剂的水处理方法为技术课题。即，添加量少，且可迅速分离絮 凝物和被处理水，以提供污泥废弃物少的处理剂为技术课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效的固体水质净化剂及其制造方法，和使用本水质净化剂 的水处理方法，从而解决现有技术存在的缺陷，实现添加量少、可迅速分离絮凝物和被处 理水、污泥废弃物少的目的。
本发明提供的固体水质净化剂含有硅酸铝、氧化钙和高分子絮凝剂。
进一步地，本发明中所述固体水质净化剂的固体密度为0.5～2g/ml。
进一步地，本发明中各组分的重量百分含量为：硅酸铝50～95%，氧化钙3～50%，高 分子絮凝剂1～20%。
进一步地，本发明中所述高分子絮凝剂至少包含一种阳离子性高分子絮凝剂。
进一步地，本发明中所述硅酸铝的非晶质成分为主要成分。
进一步地，本发明中所述硅酸铝的Si、Al原子比为Si∶Al=2∶1～8∶1。
本发明还提供上述固体水质净化剂的制造方法，其包括：以300～800℃热处理硅酸铝; 将热处理完成的硅酸铝冷却后，向其混合入氧化钙粉末及高分子絮凝剂;制得所述固体水 质净化剂。
本发明还提供一种水处理方法，其包括：在被处理水中添加上述固体水质净化剂的粉 体;通过搅拌形成絮体;分离絮体和被处理水。其中，搅拌可以是快速搅拌。
本发明以硅酸铝、氧化钙及高分子絮凝剂为主要成分的混合物形成的固体水质净化 剂，可减少絮凝被处理物的添加量，且污泥和被处理水的分离非常有效，此外，产生的污 泥水分量很低，污泥量也少，可以很好地适用于各种水处理中。
下面将更详细地说明本发明的特点：
首先，叙述关于本发明的固体水质净化剂。
本发明的硅酸铝化合物，能从火山灰土壤和煤灰中取得。硅酸铝广泛分布在海洋、湖 泊、河川等处，可按照硅和铝原子的排列大致分为规则排列的结晶质和不规则排列的非晶 质。特别是，含有较多表面活性大粒非晶质成分的硅酸铝，较佳地如粘土和煤灰。
本发明的固体水质净化剂的固体密度是0.5～2g/ml，优选0.6～0.8g/ml。若固体密度小 于0.5g/ml，则向处理槽内投放固体水质净化剂的投入量将很难控制稳定。
本发明的固体水质净化剂的BET比表面积，优选2～20m2/g，更优选5～20m2/g。BET 比表面积不满2m2/g，净化作用小;另一方面，超过20m2/g时，则固体密度变小，向处理 槽内投放固体水质净化剂的投入量将很难控制稳定。
本发明固体水质净化剂中硅酸铝的Si、Al原子比优选2∶1～8∶1，更优选3∶1～8∶1。
本发明固体水质净化剂中的硅酸铝化合物的含量为50～95wt%，优选50～90wt%， 更优选60～90wt%。若低于50wt%，絮凝被处理物的效果差，较难迅速絮凝处理;另 一方面，若超过95wt%，絮体变小，不易进行固液分离。
本发明固体水质净化剂中的氧化钙含量是3～50wt%，优选4～40wt%，更优选5～40wt %。若低于3wt%或超过50wt%，絮凝被处理物的效果变差，较难迅速絮凝处理。
本发明固体水质净化剂中的高分子絮凝剂的含量是1～20wt%，优选1～15wt%。若 低于1wt%，絮凝被处理物的效果变差，较难迅速絮凝处理;另一方面，若超越20wt%， 絮体发粘，不易进行固液分离。
本发明固体水质净化剂中的高分子絮凝剂，较佳地选用阳离子性高分子絮凝剂，更加 地选用多胺、双氰胺、多丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯胺或丙烯酸酯的高分子絮凝 剂。最优选为聚丙烯酰胺。
应实际需要，本发明的固体水质净化剂中还可以添加聚合氯化铝和/或聚合硫酸铁等 絮凝剂。其作用是为了促进本发明净化剂的絮凝作用。适用于在污水中絮凝一些易溶解的 成分，使其不溶解，从而促进本发明处理剂的絮凝。该絮凝剂添加量是根据污水的不同而 设定，一般的污水中其添加量为0.1～5wt%。
在本发明中，加热硅酸铝，使其脱离内部的水分子的步骤很重要。加热温度，优选 400℃～800℃，更优选500℃～800℃。
在本发明中，除上述组分之外，也可添加从造纸工厂产生的所谓纸淤渣、矿渣、煤灰 等。其作用是利用纸淤渣、矿渣、煤灰等工业废弃物，来促进本发明净化剂的絮凝作用。 其添加量是根据污水的不同而设定，一般的污水中其添加量为0.1～5wt%。
本发明的技术效果在于：组分配制简单;处理污水时添加量少;可迅速分离絮凝物和 被处理水;污泥废弃物少;且本发明固体水质净化剂的配方适用于各种水处理，应用范围 广泛。
具体实施方式
对以下的实施例及比较例的粉末粒度，用孔径为150μm的筛子表示以下的数值。
BET比表面积，采用Tri Star3000(岛津制作所制)以25℃的条件表示测量数值。
Si/Al原子比，由荧光X线计算各自的强度比。
实施例1
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土940g(其中，Si/Al原子比是3.97∶1)，用 700℃的静置炉进行3小时加热处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙40g，再添加混合20g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮凝 剂聚丙烯酰胺，CP-8558;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 3.5m2/g，固体密度是0.73g/ml。
实施例2
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土880g，用600℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙108g，再添加混合12g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮 凝剂聚丙烯酰胺，CP-8558;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 3.2m2/g，固体密度是0.72g/ml。
实施例3
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土625g，用650℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙300g，再添加混合75g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮 凝剂聚丙烯酰胺，HANGFLOC-8513;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 4.6m2/g，固体密度是0.70g/ml。
实施例4
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土950g，用700℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙30g，再添加混合20g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮凝 剂多胺，HANGFLOC-8001;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 3.6m2/g，固体密度是0.73g/ml。
实施例5
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土900g，用700℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙50g，再添加混合50g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮凝 剂双氰胺，HANGFLOC-8032D;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 3.4m2/g，固体密度是0.72g/ml。
实施例6
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土500g，用700℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙400g，再添加混合100g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮 凝剂多丙烯酰胺，HANGFLOC-AP160;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 4.9m2/g，固体密度是0.70g/ml。
实施例7
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土600g，用700℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙200g，再添加混合200g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮 凝剂聚甲基丙烯胺，HANGFLOC-APH120;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 4.8m2/g，固体密度是0.70g/ml。
实施例8
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土490g，用700℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙500g，再添加混合10g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮 凝剂丙烯酸酯，HANGFLOC-APL120;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 4.8m2/g，固体密度是0.70g/ml。
实施例9
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土750g，用700℃的静置炉进行3小时加热 处理。
然后，混合入粉碎的氧化钙100g，再添加混合150g高分子絮凝剂(阳离子性高分子絮 凝剂聚丙烯酰胺，HANGFLOC-PAH;上海恒力水处理材料有限公司制造)。
混匀后得到固体水质净化剂粒子粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为 3.3m2/g，固体密度是0.71g/ml。
比较实施例1
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土800g和粉碎氧化钙100g进行混合，获得 黄色粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为2.1m2/g，固体密度是0.77g/ml。
比较实施例2
预先用150μm筛子筛选出粒度合适的粘土880g和120g高分子絮凝剂(阳离子性高 分子絮凝剂聚丙烯酰胺，CP-8558;上海恒力水处理材料有限公司制造)进行混合，以获 得黄色粉末，粒度在150μm以下占98%，BET比表面积为35.6m2/g，固体密度是0.31g/ml。 性能评价
把pH6.7，n己烷168mg/l，COD(Cr)925mg/l，SS10,700mg/l的含油废水进行2倍稀释 得到表中实验用被处理水，分别添加0.5g/l实施例1-3以及对比实施例1和2的净化剂， 快速搅拌后，通过滤纸过滤。获得的污泥用80℃干燥机进行干燥，测量重量，计算被处 理水的污泥量。