[发明专利]一种絮沉材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种絮沉材料及其制备方法和应用。本发明的絮沉材料由经过季铵盐、酰胺类聚合物和金属氧化物表面改性后的石英砂组成，所述季铵盐、所述酰胺类聚合物和所述金属氧化物的质量比为(0.6～1.0)：(0.04～0.08)：(0.02～0.06)；所述季铵盐、所述酰胺类聚合物和所述金属氧化物的总质量与石英砂的质量比为(0.45～1.08)：1。本发明的絮沉材料可快速高效去除水中有机物，并改善浊度。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种絮沉材料及其制备方法和应用。

背景技术

二沉池是活性污泥处理工艺中最常用的操作单元，其主要作用是使含活性污泥的混合液澄清，其上清液进入后续处理流程，下部污泥混合液浓缩并且将分离的污泥回流到曝气池。二沉池一般采用重力沉降法，在重力作用下使带有负电荷的污泥絮体与流体分离从而达到污泥沉降。二沉池污泥浓度高(2000～4000mg/L)、有絮凝性、絮体质轻且分散性较好，导致其具有重力沉降耗时较长、沉降速率较慢等沉降特点，使絮体加速沉降的方法包括：控制温度、pH值等运行条件，加装助沉装置、投加絮凝剂或絮沉材料。其中，由于受气候、原水水质条件、活性污泥性质等诸多因素共同影响，控制运行条件的方法往往难以实现；而对池体加装竖向电磁场干预装置、前端曝气装置等助沉装置则需要高额的安装与运行维护费用；投加絮凝剂或絮沉材料在实际应用过程中更为常用。絮沉剂的投加会对水体产生污染，并有可能改变污泥性能，回流后影响生物池的运行效果；而投加石英砂等絮沉材料可以形成凝聚核，提高凝聚性能从而加大沉降速度，在二沉池的运用具有巨大前景。

石英砂是污水处理中常用的絮沉剂，其优点是价格低廉，来源充足，适用范围广，密度大。石英砂絮沉的添加方法是：在含有悬浮颗粒等杂质的待处理水中直接投加，或加入化学絮凝剂共同进行絮凝沉降。在显微镜下观察可以发现，沉淀物中大部分石英砂助沉剂颗粒表面上悬浮物吸附率不高或者没有产生吸附，产生吸附的石英砂表面吸附到的悬浮物也只有颗粒表面很薄的一层，这是由于石英砂颗粒的晶体结构决定了石英砂颗粒的比表面积较小，孔隙不多，吸附能力不强。

现有技术有将石英砂表面进行改性来提升其效果的方法。石英砂表面化学改性工艺主要有：干法工艺、湿法工艺、复合工艺三大类。干法工艺是一种应用最为广泛的粉体表面改性工艺，是指干燥后的石英砂粉体在高速搅拌分散时，加入配置好的改性剂处理液，同时在加热条件下进行表面改性处理的工艺。湿法工艺是利用配置好的表面改性剂和助剂混合配成的处理液，在搅拌分散和一定温度条件对石英砂粉体进行表面改性的工艺。与干法工艺相比，湿法工艺具有改性剂分散好、粉体表面包覆均匀等特点，不过湿法需脱去水分(加热干燥)，故适用于各种可水溶或水解的改性剂。

目前，国内外在有关多官能团改性石英砂强化其吸附性能方面的研究较少，现有技术中仍有研发出效果更加理想的絮沉材料的需求。

发明内容

本发明针对污水厂二沉池污泥絮体沉降性能较差的问题，提出了一种可快速高效去除水中有机物并改善浊度的方法。

具体地，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种絮沉材料，所述絮沉材料由经过季铵盐、酰胺类聚合物和金属氧化物表面改性后的石英砂组成，所述季铵盐、所述酰胺类聚合物和所述金属氧化物的质量比为(0.6～1.0)：(0.04～0.08)：(0.02～0.06)；所述季铵盐、所述酰胺类聚合物和所述金属氧化物的总质量与石英砂的质量比为(0.45～1.08)：1。

本发明经大量研究，发现当对石英砂进行特定表面改性，可使其具有特定的正电性、Zeta电位和等电点的pH值，从而能在pH值为中性时，通过正负电荷的特定静电相互作用和石英颗粒间的特定静电斥力，实现对水中的各种(带有负电荷的)杂质颗粒的吸附和过滤去除，并加大石英砂吸附微小絮体加速沉淀的能力，实现对污泥絮体的快速絮凝与沉降。若各物质比例不在本发明限定内，则综合效果将受到影响。

本发明的石英砂粒径为50～300目，其比表面积约为200～400m²/g。