一种高效除磷的生活污水处理剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效除磷的生活污水处理剂及其制备方法，涉及污水处理技术领域。本发明专利技术高效除磷的生活污水处理剂组分包括10

【技术实现步骤摘要】
一种高效除磷的生活污水处理剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种改性WTR、制备方法及其应用的改性WTR藻酸钠珠、高效除磷的生活污水处理剂。

技术介绍

[0002]国内城市生活污水含磷是普遍现象。磷虽然是一种构成生物体必不可少的营养物质，且本身毒性很低，但含磷污水的大量排放就会造成水体富营养化，恶化水体环境。即便生活污水中平均含磷量处在较低区间，但由于污水量大，未经除磷处理的污水直接排放，长此以往必将对周边环境造成严重破坏。
[0003]目前主流的污水除磷方法，如添加铁盐除磷剂，钙盐除磷剂，铝盐除磷剂，但因磷的反溶性高的特性，污水处理过程中板框压滤出水上清液含磷量偏高，使得处理后的污水在待排放前的总磷含量仍然偏高。磷反溶性高导致的泥饼在压滤过程中重新释放大量的磷，使得一些污水处理阶段除磷效果较好的除磷剂，在实际运用中显现的除鳞效果薄弱。因此，污水处理中为达到除鳞的目标具有处理成本高、处理困难的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高效除磷的生活污水处理剂。本处理剂单独使用即能满足分解有机物、降低化学需氧量、固液分离、沉降悬浮颗粒物等常规生活污水处理需求，在处理过程中无需混合投加其余药剂，在此基础上，本处理剂可通过离子交换、配体交换、化学吸附等方式实现对磷这类特定元素的高效去除。
[0005]本专利技术高效除磷的生活污水处理剂(以下简称污水处理剂)组分包括10
‑
40 重量份的改性WTR藻酸钠珠、30
‑
90重量份的絮凝剂、3
‑
20重量份的螯合剂、 3
‑
10重量份的硫酸亚铁、1
‑
3重量份的柠檬酸、3
‑
10重量份的还原铁粉。
[0006]进一步，所述絮凝剂包括硫酸铝20
‑
50重量份，碳酸钠10
‑
40重量份。
[0007]进一步，所述螯合剂为海藻酸。
[0008]进一步，所述硫酸亚铁为七水硫酸亚铁且为淡蓝绿色结晶颗粒，由于颗粒会在潮湿空气中氧化成棕黄色的硫酸铁颗粒，应尽量干燥储存，避免粉体氧化，使其丧失一部分还原性。
[0009]进一步，改性WTR藻酸钠珠是以盐改性并热焙烧的改性WTR粉末，在海藻酸钠(SA)与硫酸亚铁的凝胶作用下进行包埋固定形成的0.5
‑
3mm直径的微胶球。
[0010]进一步，所述改性WTR藻酸钠珠的制备方法分成两部分，一是对WTR进行盐改性以及焙烧，获得改性WTR。二是对改性后的WTR以藻酸钠做包埋剂进行包埋固定并制成微胶球，获得改性WTR藻酸钠珠。其中，以硫酸钠作为实施盐改性中的盐，以硫酸亚铁作为藻酸钠溶液的交联剂，参与改性WTR的包埋固定。
[0011]改性WTR的制备方法，具体包括以下步骤：
[0012]S1：将WTR加入Na2S04溶液中，搅拌反应6
‑
8h；所述WTR与Na2SO4溶液的固液质量比
为1∶20
‑
30，Na2SO4溶液浓度为0.1
‑
0.5mol/L；
[0013]S2：待搅拌反应结束后，离心过滤，用超纯水洗涤除去残留的Na2SO4，得WTR 过滤物；
[0014]S3：将WTR过滤物在90
‑
110℃环境中干燥，干燥后在N2气体保护、350
‑
450℃环境下焙烧3
‑
5h，冷却得到改性WTR。
[0015]优选的，所述步骤S1中，搅拌反应具体操作为，先缓慢搅拌1
‑
3min后，在30
±
3℃的水浴环境下以150
‑
180r/min的转速搅拌。
[0016]优选的，所述步骤S3中，干燥的时间为10
‑
12小时。
[0017]优选的，所述步骤S3中，在马弗炉中，经管式炉中N2气体保护下350
‑
450℃焙烧3
‑
5h。
[0018]WTR(Water treatment residuals)为水处理残留物，成分包括质量分数 25
‑
35％的Si元素、60
‑
70g/kg的Al元素、15
‑
25g/kg的Ca元素以及200
‑
250g/kg 的Fe元素。如自来水厂的给水厂含铁残泥。
[0019]在焙烧过程中，由于焙烧时WTR内的微量水分迅速蒸发，形成微孔，使得盐改性后的WTR粉末投放时与污水的有效接触面积增加，拓宽孔径，比表面积增大，最终产生吸附效率上升的有益效果。但焙烧温度不宜超过500℃，原因在于，过高的温度可能造成WTR内金属离子无定型态向晶体化转变，这样即丧失绝大部分对磷的吸附性能，而过低的温度同样会导致空隙率不足，吸附性能优化不明显的现象；综上所述，建议烧焙温度在350
‑
450℃之间。
[0020]改性WTR的水溶液在pH＝7左右，温度在25℃下吸附6mg/L的低浓度磷(生活污水的磷浓度大概在4
‑
7mg/L)，反应效果良好，改性WTR具有70％以上的磷吸附率，吸附量整体高于3.1mg/g(未改性的WTR)，且反应3h后溶液残留的磷满足三类指标，效果良好。值得说明的是，WTR中含有的Ca
2+
、Mg
2+
在经过硫酸钠改性后，引入了大量半径较小的Na
+
，使得半径较大的Ca
2+
、Mg
2+
阳离子被置换出，因此，改性后的WTR中的Ca、Mg元素被除去，检测不出。
[0021]改性WTR藻酸钠珠的制备方法，包括以下步骤，
[0022]将改性WTR加入超纯水中，置于超声仪下超声2
‑
4h，得到改性WTR溶液；所述改性WTR与超纯水的质量比为5
‑
15∶100；
[0023]将改性WTR溶液与质量分数1
‑
3％的海藻酸钠溶液按体积比1∶1
‑
2混合搅拌均匀，再以0.6
‑
1.0mm/s的速率将混合溶液滴入质量分数1
‑
3％硫酸亚铁溶液中交联固定，最后用超纯水清洗后得到直径在0.5
‑
3mm的改性WTR藻酸钠珠。
[0024]改性WTR藻酸钠珠对污水中的磷具有良好的吸附性能，在较低浓度即10mg/L 以下的含磷污水中，即涵盖污水厂生活污水，通过配体交换、化学沉淀及离子交换的形式能够高效的实现对磷的吸附。一方面WTR已被论证具有优秀的除磷效果，其中含有的金属离子会与污水中磷酸根离子发生沉淀作用，已经拥有接近55％的磷去除率。盐改性并热焙烧处理后的WTR通过盐改性令被引入的Na
+
离子置换出部分半径较大的阳离子，使WTR由最初的紧密片层结构、空隙较小的结构变得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性WTR的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将WTR加入Na2SO4溶液中，搅拌反应6
‑
8h；所述WTR与Na2SO4溶液的固液质量比为1∶20
‑
30，Na2SO4溶液浓度为0.1
‑
0.5mol/L；S2：待搅拌反应结束后，离心过滤，用超纯水洗涤除去残留的Na2SO4，得WTR过滤物；S3：将WTR过滤物在90
‑
110℃环境中干燥，干燥后在N2气体保护、350
‑
450℃环境下焙烧3
‑
5h，冷却得到改性WTR。2.根据权利要求1所述的改性WTR的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，搅拌反应具体操作为，先缓慢搅拌1
‑
3min后，在30
±
3℃的水浴环境下以150
‑
180r/min的转速搅拌。3.根据权利要求2所述的改性WTR的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，干燥的时间为10
‑
12小时。4.根据权利要求3所述的改性WTR的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在马弗炉中，经管式炉中N2气体保护下350
‑
450℃焙烧3
‑
5h。5.根据权利要求1所述的改性WTR的制备方法，其特征在于，所述的WTR为水处理残留物，成分包括质量分数25
‑
35％的Si元素、60
‑
70g/kg的Al元素、15
‑
25g...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘民华，田守能，何俊杰，
申请(专利权)人：深圳研源环境控股有限公司，
类型：发明
国别省市：