一种污水除磷絮凝剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及污水除磷技术领域，尤其涉及一种污水除磷絮凝剂及其制备方法和应用。按重量份计，所述污水除磷絮凝剂原料组成包括如下组分：260‑365份钢渣、150‑190份硫铁矿粉烧渣、3‑10份质量分数为60‑70％浓硫酸溶液、30‑50份亚硫酸纸浆废液、1‑5份饱和硫酸铵溶液、160‑340份水泥、1‑5份电石渣和1‑5份减水剂。本发明专利技术对这种废弃物进行了一系列改性后作为絮凝剂的主要组分，制备的絮凝剂具有高效的污水除磷效果，不会对水体造成无二次污染；同时，本发明专利技术所制备的污水除磷絮凝剂不但具有缓释絮凝组分的作用，而且经过育苗的鼠尾藻能有效吸收水体富营养磷，实现絮凝沉降和生物吸收的双重功效。

A flocculant for phosphorus removal from sewage and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种污水除磷絮凝剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及污水除磷
，尤其涉及一种污水除磷絮凝剂及其制备方法和应用。
技术介绍
本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。磷是地球上维系生命的主要元素之一，也是构成生物体并参与新陈代谢过程必不可少的元素，同时磷也是引起水体富营养化的关键物质。近年来，河流、湖泊、海洋等水域的水质日益恶化，富营养化现象时有发生，对湖泊、水库等封闭水体的影响尤为严重。因此，开发经济、髙效的除磷材料是当今削减磷排放、控制水域富营养化的一个重点方向。化学沉淀法通过化学沉淀、络合反应及絮凝实现磷的去除，常用铝盐(硫酸铝、铝酸钠)、铁盐(硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁)和钙盐(石灰)。然而，本专利技术人发现：这类化学沉淀、络合反应及絮凝除磷的方法往往导致废水中碱度过高，进而在除磷过程中产生金属氢氧化物沉淀；另外，反应需过量投加金属离子，致使成本较高。此外，化学沉淀产生的污泥含水量高，难以脱水，易造成二次污染。生物除磷法是利用生物吸收磷，运行费用较低，然而，本专利技术人发现：单纯的生物除磷法稳定性较差，运行操作严格，易受外界条件如废水温度、酸碱度等影响。同时，剩余污泥若不能及时排出系统，则磷污泥在沉淀池中的分解会导致磷的二次污染，且不能对剩余污泥进行磷的回收利用。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术提供一种污水除磷絮凝剂及其制备方法。本专利技术提供的钢渣基絮凝剂以热泼法炼钢的工业固废钢渣为主要原料，经过一系列改性处理后，不仅具备高效的除磷功能，而且不会造成水体二次污染。本专利技术第一目的：提供一种污水除磷絮凝剂。本专利技术第二目的：提供一种污水除磷絮凝剂的制备方法。本专利技术第三目的：提供所述污水除磷絮凝剂及其制备方法的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开一种污水除磷絮凝剂，按重量份计，其原料组成包括如下组分：260-365份钢渣、150-190份硫铁矿粉烧渣、3-10份质量分数为60-70％浓硫酸溶液、30-50份亚硫酸纸浆废液、1-5份饱和硫酸铵溶液、160-340份水泥、1-5份电石渣和1-5份减水剂。其次，本专利技术公开一种污水除磷絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：(1)热泼法炼钢所得钢渣经选铁后，取钢渣和硫铁矿粉烧渣混合后进行蒸养；完成后对产物进行干燥，再与浓硫酸溶液在加热密闭条件下进行反应；完成后用将固体产物洗涤至中性，并进行减压抽滤、烘干，得第一前驱体；(2)将步骤(1)得到的第一前驱体浸泡于亚硫酸纸浆废液中，并在恒温条件下进行振荡，然后将产物捞出沥干，再与饱和硫酸铵溶液反应，完成后将产物捞出沥干，得到第二前驱体；(3)将步骤(2)制备的第二前驱体、水泥、步骤(1)所述钢渣、电石渣和水搅拌均匀后进行造粒，然后喷水养护，得到骨料；(4)将步骤(3)制备的骨料、水泥、步骤(1)所述钢渣、水和1-5份减水剂混合搅拌均匀，成型、喷水养护后即得污水除磷絮凝剂。最后，本专利技术公开所述污水除磷絮凝剂及其制备方法在环保领域中的应用；如用于污染水体的净化等。本专利技术制备絮凝剂的特点之一为：通过压蒸、浓硫酸酸化，使钢渣和硫铁矿渣的单质铁和氧化亚铁溶解，并转化为硫酸铁，并破坏晶体结构，造成缺陷，提高钢渣的水化活性，有利于改善骨料长期强度和耐久性。本专利技术制备絮凝剂的特点之二为：采用的亚硫酸纸浆废液能有效侵蚀并分解钢渣的玻璃体，促进铁、铝溶出和提高硅酸盐矿物活性。本专利技术制备絮凝剂的特点之三为：采用的饱和硫酸铵溶液能降低絮凝剂碱度，防止氢氧化物沉淀生成，降低絮凝效果。污水碱度过高会促进氢氧化铁和氢氧化铝沉淀的生成，额外消耗大量铝、铁，增大成本，且除污效果差，饱和硫酸铵溶液呈弱酸性，适当调控碱度，防止氢氧化物沉淀生成。与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益效果：(1)本专利技术对这种废弃物进行了一系列改性后作为絮凝剂的主要组分，不仅丰富了这种废弃物的资源化途径，而且制备的絮凝剂具有高效的污水除磷效果，不会对水体造成无二次污染，是一种可重复利用的清洁型絮凝剂。(2)本专利技术所制备的污水除磷絮凝剂不但具有缓释絮凝组分的作用，而且经过育苗的鼠尾藻能有效吸收水体富营养磷，实现絮凝沉降和生物吸收的双重功效。(3)经过验证，本专利技术制备的污水除磷絮凝剂对污水中的磷具有高效的去除效果，结果显示，经过14天处理后即可将污水中的磷含量降低63％以上，经过60天处理后对污水中的磷含量降幅达到91％以上，取得了显著的污水除磷效果，而且这种水泥态的絮凝剂不会像铝盐、铁盐、钙盐等这类传统的化学絮凝剂一样对水体造成二次污染。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如，在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如前文所述，常见的铝盐、铁盐、钙盐等这类传统的化学絮凝剂容易导致废水中碱度过高产生金属氢氧化物沉淀以及二次污染等问题，而单纯的生物除磷法因为存在稳定性较差，运行操作严格，易受外界条件影响等问题。为此，本专利技术基于热泼法炼钢的工业固废钢渣提出了污水除磷絮凝剂及其制备方法。在一些典型的实施例中，按重量份计，所述钢渣基絮凝剂原料组成包括如下组分：280-332份钢渣、150-180份硫铁矿粉烧渣、3-5份质量分数为60-65％浓硫酸溶液、30-40份亚硫酸纸浆废液、1-3份饱和硫酸铵溶液、155-308份水泥、1-3份电石渣和1-2份减水剂。经过试验，采用上述范围内的组分时，制备的絮凝剂的除磷效果更优。在一些典型的实施例中，按重量份计，所述钢渣基絮凝剂原料组成包括如下组分：332份钢渣、180份硫铁矿粉烧渣、5份质量分数为65％浓硫酸溶液、40份亚硫酸纸浆废液、1-3份饱和硫酸铵溶液、308份水泥、3份电石渣和2份减水剂。经过试验，采用上述组分时，制备的絮凝剂的除磷效果最佳。在一些典型的实施例中，还包括165-230份水，优选为165-202份水，更优选为202份水。在一些典型的实施例中，所述污水除磷絮凝剂的原料组成还包括鼠尾藻，将其与上述污水除磷絮凝剂配合，均置于污水中，即可实现絮凝沉降和鼠尾藻生物吸收双重除磷功能。在一些典型的实施例中，所述钢渣为热泼法炼钢所得钢渣经选铁后得到。本专利技术对这种废弃物进行了一系列改性后作为絮凝剂的主要组分，不仅丰富了这种废弃物的资源化途径，而且制备的絮凝剂具有高效的污水除磷效果。在一些典型的实施例中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污水除磷絮凝剂，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括如下组分：260-365份钢渣、150-190份硫铁矿粉烧渣、3-10份质量分数为60-70％浓硫酸溶液、30-50份亚硫酸纸浆废液、1-5份饱和硫酸铵溶液、160-340份水泥、1-5份电石渣和1-5份减水剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种污水除磷絮凝剂，其特征在于，按重量份计，其原料组成包括如下组分：260-365份钢渣、150-190份硫铁矿粉烧渣、3-10份质量分数为60-70％浓硫酸溶液、30-50份亚硫酸纸浆废液、1-5份饱和硫酸铵溶液、160-340份水泥、1-5份电石渣和1-5份减水剂。


2.如权利要求1所述的污水除磷絮凝剂，其特征在于，所述钢渣基絮凝剂，按重量份计，其原料组成包括如下组分：280-332份钢渣、150-180份硫铁矿粉烧渣、3-5份质量分数为60-65％浓硫酸溶液、30-40份亚硫酸纸浆废液、1-3份饱和硫酸铵溶液、155-308份水泥、1-3份电石渣和1-2份减水剂；
优选地，所述钢渣基絮凝剂，其原料组成按重量份计，包括如下组分：332份钢渣、180份硫铁矿粉烧渣、5份质量分数为65％浓硫酸溶液、40份亚硫酸纸浆废液、1-3份饱和硫酸铵溶液、308份水泥、3份电石渣和2份减水剂。


3.如权利要求1或2所述的污水除磷絮凝剂，其特征在于，还包括165-230份水，优选为165-202份水，更优选为202份水；
优选地，所述钢渣为热泼法炼钢所得钢渣经选铁后得到。


4.如权利要求1-3任一项所述的污水除磷絮凝剂，其特征在于，所述污水除磷絮凝剂的原料组成还包括鼠尾藻。


5.一种污水除磷絮凝剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)热泼法炼钢所得钢渣经选铁后，取钢渣和硫铁矿粉烧渣混合后进行蒸养；完成后对产物进行干燥，再与浓硫酸溶液在加热密闭条件下进行反应；完成后用将固体产物洗涤至中性，并进行减压抽滤、烘干，得第一前驱体；
(2)将步骤(1)得到的第一前驱体浸泡于亚硫酸纸浆废液中，并在恒温条件下进行振荡，然后将产物捞出沥干，再与饱和硫酸铵溶液反应，完成后将产物捞出沥干，得到第二前驱体；
(3)将步骤(2)制备的第二前驱体、水泥、步骤(1)所述钢渣、电石渣和水搅拌均匀后进行造粒，然后喷水养护，得到骨料；
(4)将步骤(3)制备的骨料、水泥、步骤(1)所述钢渣、水和减水剂混合搅拌均匀，成型、喷水养护后即得污水除磷絮凝剂。


6.如权利要求5所述的污水除磷絮凝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，按重量份计，所述钢渣、硫铁矿粉烧渣、乙二醇、浓硫酸溶液的添加比例依次序为：220-260份：150-190份：3-10份，所述浓硫酸溶液质量分数为60-70％；

【专利技术属性】
技术研发人员：宫晨琛，姜英琦，雷建国，王晓玲，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37