[发明专利]一种用于深度处理生化尾水的复合混凝剂及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于深度处理生化尾水的复合混凝剂及其制备方法、应用，原料主要为工业废弃物或非金属矿物材料，适用于各种废水的混凝净化处理，尤其适用于生化尾水的深度处理。

背景技术

近年来，地球的能源危机和资源短缺日益凸现，这些不可或缺的自然资源短缺已演变成世界倍受关注的资源环境问题。尤其是水资源的短缺不容忽视，随着水资源危机的加剧和水环境质量不断恶化，无论是从环境角度还是企业发展的角度考虑，废水的深度处理、回用已势在必行。一般污水经二级处理后的生化出水中有机污染物中各组分含量、分子量分布特点较处理前会发生一定变化，微生物自溶体、代谢分泌物（SMP）、　胞外聚合物（EPS）、多种代谢末端产物含量丰富。当生化出水中有机物浓度以DOC表征时，水中疏水性物质与亲水性物质各占50%，其中疏水酸浓度最高，约为42%，其次为亲水酸和非酸亲水物质，分别占26%和24%，非酸疏水物质仅为8%。其中疏水酸中的不饱和双键或芳香环有机物的含量较高。二级生化出水中的DOC主要集中在分子量大于10000 D的有机物，占48.8%。所以混凝法针对二级生化出水的处理效果、沉降性能都需要更进一步的研究，以进一步提高有机物的去除效率。

利用工业废弃物或非金属矿物材料为主要原料制备高效混凝剂，充分利用可开发的资源制备混凝剂可以变废为宝，是世界上高效混凝剂研究发展的大势所趋。我国工业硫酸主要是焙烧硫铁矿而制得，在焙烧过程中产生大量的红色废渣，如不加以处理，不仅占用土地、污染环境，而且造成地下水污染。它已成为硫酸生产企业的一个难题。我国化工企业，每年都要产生上千万吨粉煤灰、近百万吨废硫酸和数万吨废铁屑。迄今为止，对它们的利用率还不到30%，大部分仍露天堆放或作为废弃物出售掉 ，不仅加剧了对环境的污染，也造成了能源和资源的巨大浪费。我国的矿产资源丰富，探明矿产资源总量的潜在价值约占世界的12%，局世界第三位，而我国矿产资源的深度开发，层次利用远远落后于其它发展国家。利用这些工业废弃物或非金属矿物材料中的铁、铝、硅、硼等元素制备高效稳定混凝剂已经是近年来混凝剂领域的新的研究方向。

方月梅等.新型絮凝剂含硼聚硅铝铁的制备和性能研究[J].环境工程学报,2008,2(12)，余

莹等.无机高分子絮凝剂聚硅铝铁硼的制备及其絮凝性能研究[J]. 安全与环境学报,2003,3(2)，舒陈华等. 含硼聚硅铝铁絮凝剂预处理皂素废水[J]. 水处理技术,2009,35(12)等文献报道了含硼聚硅铝铁、聚硅铝铁硼、含硼聚硅铝铁的研究成果。但是针对生化尾水的深度处理，以工业废弃物如废硫酸、硫铁矿渣、废铁屑、粉煤灰、生产硼砂的废弃物硼泥或非金属矿物材料含硅铝矿物如膨润土、高岭土、叶腊石、云母、长石、霞石、三水铝石为主要原料制备含硼、硅、铝、铁的复合混凝剂，在国内外文献及专利数据库中，未见相关报道。

发明内容：

本发明目的是针对上述不足之处，提供一种用于深度处理生化尾水的复合混凝剂及其制备方法、应用，针对各种废水的混凝净化处理，尤其是生化尾水的深度处理，以廉价易得的工业废弃物或非金属矿物材料为主要原料，通过简单的工艺，制备出一种含硼、硅、铝、铁的高效复合混凝剂。通过铝盐、铁盐在水中形成的的系列带正电荷的水解羟基离子，具有较强的电中和能力，能压缩胶体粒子的双电层，使水中胶体脱稳；带负电的聚合态硅、硼具有较高的稳定性和相对分子质量，对水体中的胶体颗粒具有很强的吸附架桥能力。在胶体脱稳的基础上，充分发挥网捕和架桥功能的协同作用。

本发明一种用于深度处理生化尾水的复合混凝剂及其制备方法、应用是采取以下技术方案实现：

本发明所述的一种用于深度处理生化尾水的复合混凝剂，其特征在于使用工业废弃物或非金属矿物材料为主要原料，在加热条件下经过碱解、酸浸氧化、水解和聚合制备出无机高分子复合混凝剂，制备出的复合混凝剂含硅20%-35%，含铝15%-25%，含铁6%-11%，含硼3%-6%。

其中所述的工业废弃物为废硫酸、硫铁矿渣、废铁屑、粉煤灰、生产硼砂的废弃物硼泥中的一种或几种。

所述的非金属矿物为含硅铝矿物，是膨润土、高岭土、三水铝石中的一种或几种。

一种用于深度处理生化尾水的复合混凝剂制备方法如下：

（1）加热碱解：将4-6mol/L的烧碱溶液和粉煤灰或含硅铝矿物质混合搅拌反应，烧碱溶液与粉煤灰或含硅铝矿物质的质量比为3:1-6:1，温度150℃-200℃，反应时间4h-8h，收集上清液调整pH值至6-7，陈化90min-360min后即得到碱解物质。