公布日：2023.09.08
申請(qǐng)日：2023.05.26
分類號(hào)：C02F1/58(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F101/14(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑及其應(yīng)用方法。該復(fù)合除磷劑由有機(jī)高分子聚合物、稀有金屬鹽和無機(jī)鹽復(fù)合而成。其中，有機(jī)高分子聚合物可以選擇陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、殼聚糖、改性淀粉中的一種或多種；無機(jī)鹽可以選擇鋁鹽、鈣鹽、鐵鹽中的一種或多種；稀有金屬鹽可以選擇釔、鑭、鈰、釹、鈦、鋯、釩鹽中的一種或多種。根據(jù)具體配方的不同，可以得到不同配比的復(fù)合除磷劑。該復(fù)合除磷劑可以高效去除廢水中的磷化物，具有加藥量少、反應(yīng)迅速、去除率高、產(chǎn)泥量低等優(yōu)點(diǎn)。該發(fā)明還提供了該復(fù)合除磷劑的使用方法。
權(quán)利要求書
1.一種去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，該復(fù)合除磷劑由有機(jī)高分子聚合物、稀有金屬鹽和無機(jī)鹽復(fù)合而成，組成的質(zhì)量百分比為：有機(jī)高分子聚合物5％-10％、稀有金屬鹽27％-32％、無機(jī)鹽復(fù)合62％-70％；其中：所述的有機(jī)高分子聚合物包括陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、殼聚糖、改性淀粉的一種或多種；所述的稀有金屬鹽為釔鹽、鑭鹽、鈰鹽、釹鹽、鈦鹽、鋯鹽、釩鹽的一種或多種；所述的無機(jī)鹽包括鋁鹽、鈣鹽、鐵鹽的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，所述的鋁鹽包括硫酸鋁、氯化鋁、硅酸鋁和明礬中的一種或多種；所述的鈣鹽包括氯化鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣和草酸鈣中的一種或多種；所述的鐵鹽包括氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，陽離子聚丙烯酰胺的含量為10％、鑭鹽的含量為12％、鈰鹽的含量為15％、氯化鋁的含量為63％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，聚丙烯酸鈉的含量為8％、鑭鹽的含量為20％、鈰鹽的含量為10％、氯化鐵的含量為42％、氯化鋁的含量為20％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，陽離子聚丙烯酰胺的含量為5％、鈦鹽的含量為8％、鈰鹽的含量為25％、氯化鈣的含量為30％、氯化鋁的含量為32％。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，陰離子聚丙烯酰胺5％、鑭鹽的含量為13％、鈰鹽的含量為12％、硫酸鋁的含量為45％、硫酸鐵的含量為25％。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，所述去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷的制備方法包括以下步驟：步驟一、制備有機(jī)高分子聚合物溶液向反應(yīng)釜中注入去離子水，并將按質(zhì)量百分比稱取的陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、殼聚糖和/或改性淀粉組成的有機(jī)高分子聚合物超聲分散于去離水中，得到聚合物懸浮液；步驟二、將按照質(zhì)量比例稱取的釔鹽、鑭鹽、鈰鹽、釹鹽、鈦鹽、鋯鹽和/或釩鹽組成的稀有金屬鹽添加至所述反應(yīng)釜中，超聲分散直至稀有金屬鹽完全溶解，得到混合液A；步驟三、向混合液A中按照質(zhì)量比例加入鋁鹽、鈣鹽和/或鐵鹽組成的無機(jī)鹽，攪拌溶液直至所述無機(jī)鹽完全溶解，形成復(fù)合除磷劑混合溶液；步驟四、對(duì)所述復(fù)合除磷劑混合溶液進(jìn)行濃縮、過濾、干燥及造粒處理，將造粒的復(fù)合除磷劑進(jìn)行包裝和儲(chǔ)存，得到最終的復(fù)合除磷劑產(chǎn)品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，步驟一中，攪拌所述聚合物懸浮液至聚合物完全溶解時(shí)，加熱水溫至為20℃-60℃，在1200-1500轉(zhuǎn)/分鐘條件下，攪拌時(shí)間為10-30分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，其特征在于，步驟一中，向反應(yīng)釜中注入去離子水的量為1L，在1L去離子水中加入15～30g的有機(jī)高分子聚合物超聲分散于去離水中后，攪拌10-30分鐘至聚合物完全溶解，得到有機(jī)高分子聚合物溶液。
10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑的應(yīng)用方法，其特征在于，步驟如下：1)準(zhǔn)備階段：檢查液體藥劑的計(jì)量泵設(shè)備，并通過離心泵將藥劑卸入藥劑儲(chǔ)罐內(nèi)；其中，固體藥劑加水溶解后投加；2)復(fù)合除磷劑中的陰離子型聚丙烯酰胺以1‰的濃度溶解；3)加藥：在進(jìn)水后，投加復(fù)合除磷劑，并按照80～500ppm的濃度進(jìn)行加藥，加藥后進(jìn)行攪拌直至水中出現(xiàn)白色絮狀物；4)加藥完成后，調(diào)節(jié)水體的pH值至6.5以上，并按照1000～3000ppm的濃度加入陰離子型聚丙烯酰胺溶液，加藥后進(jìn)行攪拌。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問題，本發(fā)明的目的在于提供一種去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑及其應(yīng)用方法，該復(fù)合除磷劑能高效去除廢水中的磷化物，具有良好的除磷除氟效果和環(huán)境友好性。制備方法簡單易行，適用于廢水處理領(lǐng)域。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑，該復(fù)合除磷劑由有機(jī)高分子聚合物、稀有金屬鹽和無機(jī)鹽復(fù)合而成，其組成的質(zhì)量百分比為：有機(jī)高分子聚合物5％-10％、稀有金屬鹽27％-32％、無機(jī)鹽復(fù)合62％-70％；該復(fù)合除磷劑具有高效去除磷化物的能力，同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性和再生性能。其中，所述的有機(jī)高分子聚合物包括陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、殼聚糖、改性淀粉的一種或多種；所述的無機(jī)鹽包括鋁鹽、鈣鹽、鐵鹽的一種或多種。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述的鋁鹽包括硫酸鋁、氯化鋁、硅酸鋁和明礬中的一種或多種；所述的鈣鹽包括氯化鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣和草酸鈣中的一種或多種；所述的鐵鹽包括氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的一種或多種。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述的稀有金屬鹽為釔鹽、鑭鹽、鈰鹽、釹鹽、鈦鹽、鋯鹽、釩鹽的一種或多種。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，陽離子聚丙烯酰胺的含量為10％、鑭鹽的含量為12％、鈰鹽的含量為15％、氯化鋁的含量為63％。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，聚丙烯酸鈉的含量為8％、鑭鹽的含量為20％、鈰鹽的含量為10％、氯化鐵的含量為42％、氯化鋁的含量為20％。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，陽離子聚丙烯酰胺的含量為5％、鈦鹽的含量為8％、鈰鹽的含量為25％、氯化鈣的含量為30％、氯化鋁的含量為32％。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，按占復(fù)合除磷劑總質(zhì)量百分比計(jì)，陰離子聚丙烯酰胺5％、鑭鹽的含量為13％、鈰鹽的含量為12％、硫酸鋁的含量為45％、硫酸鐵的含量為25％。
本發(fā)明提供的復(fù)合除磷劑通過有機(jī)高分子聚合物、稀有金屬鹽和無機(jī)鹽的復(fù)合，能夠在廢水處理中高效去除磷化物，減少對(duì)環(huán)境的污染。該復(fù)合除磷劑可根據(jù)實(shí)際需要選擇不同的成分和配比，以適應(yīng)不同廢水的處理要求。
相對(duì)于傳統(tǒng)的磷化物去除方法，本發(fā)明的復(fù)合除磷劑具有加藥量少、反應(yīng)迅速、去除率高、產(chǎn)泥量低的特點(diǎn)，有效去除廢水中的磷化物，同時(shí)減少廢水處理過程中的化學(xué)藥劑消耗和污泥產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)高效、環(huán)保的廢水處理。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑的制備方法，包括以下步驟：
步驟一、制備有機(jī)高分子聚合物溶液
向反應(yīng)釜中注入去離子水，并將按質(zhì)量百分比稱取的陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、殼聚糖和/或改性淀粉組成的有機(jī)高分子聚合物超聲分散于去離水中，得到聚合物懸浮液；
攪拌所述聚合物懸浮液至聚合物完全溶解，形成均勻的有機(jī)高分子聚合物溶液；
步驟二、將按照質(zhì)量比例稱取的釔鹽、鑭鹽、鈰鹽、釹鹽、鈦鹽、鋯鹽和/或釩鹽組成的稀有金屬鹽添加至所述反應(yīng)釜中，超聲分散直至稀有金屬鹽完全溶解，得到混合液A；
步驟三、向混合液A中按照質(zhì)量比例加入鋁鹽、鈣鹽和/或鐵鹽組成的無機(jī)鹽，攪拌溶液直至所述無機(jī)鹽完全溶解，形成復(fù)合除磷劑混合溶液；
步驟四、對(duì)所述復(fù)合除磷劑混合溶液進(jìn)行濃縮、過濾、干燥及造粒處理，將造粒的復(fù)合除磷劑進(jìn)行包裝和儲(chǔ)存，得到最終的復(fù)合除磷劑產(chǎn)品。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，步驟一中，攪拌所述聚合物懸浮液至聚合物完全溶解時(shí)，加熱水溫至為20℃-60℃，在1200-1500轉(zhuǎn)/分鐘條件下，攪拌時(shí)間為10-30分鐘。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，步驟一中，向反應(yīng)釜中注入去離子水的量為1L，在1L去離子水中加入15～30g的有機(jī)高分子聚合物超聲分散于去離水中后，攪拌10-30分鐘至聚合物完全溶解，得到有機(jī)高分子聚合物溶液。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，步驟二中，將71～96g的稀有金屬鹽添加至所述反應(yīng)釜中，在20℃-60℃下超聲分散10-30分鐘至稀有金屬鹽完全溶解，得到混合液A。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，步驟三中，向混合液A中加入186～210g的無機(jī)鹽，在1200-1500轉(zhuǎn)/分鐘條件下，攪拌30-60分鐘至所述無機(jī)鹽完全溶解，形成復(fù)合除磷劑混合溶液。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，步驟四中，所述的干燥處理采用烘箱、真空干燥或噴霧干燥等方法進(jìn)行，采用壓片、顆�；蛑屏７绞竭M(jìn)行造粒，得到復(fù)合除磷劑顆粒。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑的應(yīng)用方法，包括以下步驟：
1.準(zhǔn)備階段：
(a)檢查液體藥劑的計(jì)量泵等設(shè)備是否可投用，并通過離心泵將藥劑卸入藥劑儲(chǔ)罐內(nèi)。對(duì)于固體藥劑，需先用水溶解后投加。在進(jìn)行操作時(shí)，務(wù)必注意安全防護(hù)，避免藥劑誤入眼睛。
(b)復(fù)合除磷劑中的陰離子型聚丙烯酰胺(PAM)以1‰的濃度溶解。具體步驟如下：
首先，在溶解罐內(nèi)加入1噸水，開啟攪拌；然后將1kgPAM緩慢撒入水中，攪拌和溶解的時(shí)間大約為40～60分鐘；溶解后的溶液應(yīng)呈透明液體狀，沒有顆粒或膠團(tuán)，并且具有一定的粘稠度和拉絲性。
2.加藥：
(a)在進(jìn)水后，首先投加復(fù)合除磷劑(GSP-1)，按照80～500ppm的濃度進(jìn)行加藥。加藥后進(jìn)行攪拌，會(huì)導(dǎo)致水中出現(xiàn)白色絮狀物。
(b)加藥完成后，水體的pH值應(yīng)保持在6.5以上。
(c)根據(jù)需要，按照1000～3000ppm的濃度加入PAM溶液，即每噸水中加入1～3kg的PAM；加藥后進(jìn)行攪拌，會(huì)使絮體變得粗大、密實(shí)，并且沉降速度較快。
3.注意事項(xiàng)：
(a)出水應(yīng)具有清澈的水質(zhì)，可通過取上清液來檢測總磷含量，但不能攜帶懸浮物進(jìn)行檢測。如果檢測結(jié)果不符合要求，可以增加藥劑用量，并確保出水的pH值控制在6.5以上。
(b)在剛開始調(diào)試進(jìn)水時(shí)，可以將藥劑用量調(diào)大，待數(shù)據(jù)正常后再逐漸減量。
(c)GSP-1和陰離子型聚丙烯酰胺(PAM)不能在同一位置投加，也不能混合后投加。兩者的投加應(yīng)該前后分開進(jìn)行，且投加間隔的水流停留時(shí)間應(yīng)大于5分鐘。
4.包裝儲(chǔ)存：
(a)復(fù)合除磷劑為非易燃、易爆且具有弱酸性，屬于非危險(xiǎn)品，便于運(yùn)輸。
(b)將復(fù)合除磷劑存放于通風(fēng)陰涼處有效期可達(dá)24個(gè)月。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述的廢水處理系統(tǒng)可以是市政污水處理廠、工業(yè)廢水處理設(shè)施或其他廢水處理系統(tǒng)；復(fù)合除磷劑能夠高效去除廢水中的磷化物以及具備一定的除氟作用，使處理水中的磷含量降低到符合排放標(biāo)準(zhǔn)或再利用要求，還能夠降低廢水處理過程中的化學(xué)藥劑消耗和污泥產(chǎn)生，提高處理效率和經(jīng)濟(jì)性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種去除廢水中磷化物的復(fù)合除磷劑及其應(yīng)用方法，具有以下有益效果：
1、反應(yīng)迅速。藥劑在水中釋放后，其中的有效成分優(yōu)先和磷化物結(jié)合反應(yīng)。相比于傳統(tǒng)凈水劑(其釋放時(shí)先生成氫氧化膠體，再吸附磷化物)反應(yīng)更加直接、迅速。
2、加藥量少。通過大量實(shí)驗(yàn)論證，結(jié)果表明，在磷化物去除率相同的前提下，該復(fù)合除磷劑的加藥量是傳統(tǒng)聚鋁、聚鐵的六分之一。也就是說，該復(fù)合除磷劑的效率是傳統(tǒng)凈水劑的六倍，優(yōu)勢(shì)非常明顯。
3、去除率高。傳統(tǒng)凈水劑在去除磷化物方面作用有限。特別是針對(duì)某些特殊水質(zhì)，當(dāng)達(dá)到一定加藥量后，繼續(xù)增大加藥量對(duì)磷化物的去除作用不再增加。而該復(fù)合除磷劑通過其優(yōu)異的絡(luò)合沉淀能力，去除率隨加藥量增大而持續(xù)提高，最高可達(dá)99.8％。
4、產(chǎn)泥量低。相同去除率下，加藥量只為傳統(tǒng)凈水劑的六分之一。而水中污泥一般是藥劑在水中釋放后形成的沉淀物質(zhì)，加藥量越少，產(chǎn)生的沉淀物越少，產(chǎn)泥量越低�？纱蠓鶞p輕污泥處置壓力，節(jié)約污泥處置費(fèi)用。
5、對(duì)PH影響極低。由于傳統(tǒng)凈水劑基本都是酸性水處理劑，在參與水體處理的時(shí)候會(huì)消耗水中的OH-，導(dǎo)致水質(zhì)PH出現(xiàn)下降，需要定量加堿對(duì)PH進(jìn)行恢復(fù)，增加水處理費(fèi)用。而本申請(qǐng)的復(fù)合除磷劑的酸性比其他傳統(tǒng)除磷劑低且添加量小，其本身PH在3.5～4.5。以上兩種因素結(jié)合在一起，使得藥劑在水中反應(yīng)對(duì)水中OH-的消耗量極小，基本無需再投加液堿對(duì)PH進(jìn)行恢復(fù)，節(jié)省加堿成本。
6、除濁脫色效果好。該復(fù)合除磷劑在水中生成的沉淀物為白色絮凝體，且絮體分子鏈長，密度大。便于在水中卷掃懸浮物質(zhì)并且加速沉淀，不會(huì)因加藥不當(dāng)導(dǎo)致水體出現(xiàn)染色等情況，感觀度更好。
7、對(duì)設(shè)備兼容性好。該復(fù)合除磷劑是傳統(tǒng)聚鋁、聚鐵的升級(jí)換代產(chǎn)品。原有加藥裝置都可適合新型鋁鹽的存放和投加需要，對(duì)設(shè)備和現(xiàn)場挑剔性低，適應(yīng)性好。無需增加或改造設(shè)備。
8、藥劑調(diào)配靈活。該復(fù)合除磷劑可根據(jù)水質(zhì)絮凝要求和除磷率靈活調(diào)配藥劑生產(chǎn)比例，做到按需定制，更好的滿足市場和客戶處理需求。同時(shí)，兼具液體和固體兩種型號(hào)狀態(tài)，使用也更加靈活。
（發(fā)明人：任俊智;李連和;張麟;張軼凡;惠楊楊;劉曉磊;王萬超;唐盼盼;呂慧芳;張嘉文）
