【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道废水处理，特别涉及一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法及应用。
技术介绍
1、在隧道施工过程中，掌子面(或称之为掘进工作面)附近会产生大量高浊、高碱(例如：ph>12)和多种污染物共存的施工废水。若将该类废水直接排放，将对周围生态环境造成难以逆转的破坏。
2、目前，由于该类废水的ph值(>12)远超排放标准(ph 6～9)，因此滤后水需要加酸对水质进行调理。工程中多通过加入柠檬酸或草酸等有机酸的方式调节溶液ph。而针对隧道施工废水中杂质污染物的主要处理工艺为：混凝/絮凝-沉淀-石英砂(活性炭)过滤等。其中，混凝工艺被视为去除隧道施工废水中各种污染物的关键水处理环节，而适宜的混凝剂种类和剂量则是该处理工艺的核心。鉴于隧道施工废水具有高碱(例如：ph>12)的特点，诸如聚合氯化铝、双酸铝铁等常规混凝剂难以发挥絮凝的作用，因此制备出一种新型专用絮凝剂尤为重要。
3、根据金属盐的滴定曲线，钙系混凝剂在高ph条件下可产生大量絮体，且具有无生物毒性、矾花体积大、无二次污染等显著优点，因此更加适用于处理具有高碱性特点的废水。然而，单一的钙盐絮体较为松散，沉降性能不佳，致使处理后水的浊度难以达到排放要求，这成为限制其在隧道施工废水处理领域使用的主要原因。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法及应用，该专用混凝剂具有絮凝效果好、适用范围广、沉降速度快、浊度去除
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，包括以下步骤；
4、(1)将氯化钙、氯化铁干粉置于混合釜内，在常温下，调整ph，加水调配并搅拌得到氯化钙铁基混合溶液；
5、(2)磁力搅拌条件下，将所述氯化钙铁基混合溶液采用氢氧化钠溶液和活化硅酸溶液同时进行滴定；得到聚硅酸钙铁混合溶液；
6、(3)在常温下，加水稀释聚二烯丙基二甲基氯化铵(polydadmac)胶体，搅拌，直至聚二烯丙基二甲基氯化铵胶体完全溶解，得到稳定的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液；
7、(4)磁力搅拌条件下，将所述聚硅酸钙铁溶液采用聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液进行滴定，得到隧道施工废水专用混凝剂，该混凝剂为聚合硅酸钙铁-聚二烯丙基二甲基氯化铵。
8、所述步骤(1)中将氯化钙、氯化铁干粉按摩尔比1:(0.001～1)置于混合釜内，加水调配的水是蒸馏水，调整ph在7～9。使氯化钙、氯化铁粉末充分溶解并混合均匀。
9、所述步骤(2)和(4)中的滴定方式为膜滴定。膜滴定方式作用原理为通过膜结构代替传统滴管，进行滴定，通过此种方式可以使药剂滴定更加均匀、稳定，避免溶液内局部药剂浓度过高。
10、所述步骤(1)中，所述氯化钙和氯化铁干粉的混合粉末与水溶液的固液比为0.5～5:100。
11、所述步骤(2)中，氢氧化钠溶液的固液比为0.1～5:100，所述步骤(2)中，活化硅酸溶液的固液比为0.1～5:100。使以上两类混凝剂达到最优配比，作为混凝剂投加后使絮体电位接近零电位，从而脱稳沉降。
12、所述步骤(2)中，调整ph在7～10.4范围时，氢氧化钠溶液滴定速度设为0.3ml/min；调整ph在10.4-10.6范围时，氢氧化钠溶液滴定速度设为0.2ml/min；在ph达到10.4时滴加活化硅酸，活化硅酸滴定速度设为0.1ml/min，在活化硅酸和ca2+摩尔比为(0.001～1)：1时，停止滴定；在ph在10.6～11.0范围时，氢氧化钠溶液滴定速度设为0.4ml/min；在oh-和ca2+摩尔比为(0.001～1)：1时，停止滴定，得到聚硅酸钙铁混合溶液。
13、所述步骤(3)中加水稀释质量分数为20％或35％，聚合度为20～35万的聚二烯丙基二甲基氯化铵(polydadmac)胶体，常温搅拌的温度为-5～45℃，搅拌4～5小时。
14、所述步骤(4)中，在聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚硅酸钙铁溶液中的ca2+摩尔比为(0.001～1)：1时，停止滴定。
15、一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂，由氯化钙、氯化铁、聚二烯丙基二甲基氯化铵、活化硅酸聚合而成，氯化钙、氯化铁、活化硅酸、聚二烯丙基二甲基氯化铵的摩尔比为1:(0.001～1):(0.001～1.0):(0.001～1.0)。
16、在此比例条件下，制备生成的混凝剂，在絮凝阶段生成的絮体颗粒较大，沉降速度快。从而可以使除浊效果达到最优，沉降性能增强。
17、该混凝剂混凝效果好，适用性强，反应速度快，沉降速度快，浊度去除率高，活性高的特点，能够达到快速去除水中杂质，提高出水水质。
18、所述混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于隧道施工废水处理。
19、所述混凝剂用于隧道施工废水的混凝除浊处理。
20、混凝剂对隧道施工废水包括杂质颗粒、残留油剂进行处理，提高这些杂质在废水中的絮凝除浊效果，降低隧道施工废水的浊度和ph值，起到净化水质的作用。并且本专利技术对高碱、高浊废水处理的效果尤为突出，废水浊度超过2000ntu处理后浊度可降至10ntu以下。
21、本专利技术中的无机高分子聚二烯丙基二甲基氯化铵。它的特点是加快絮凝体的形成，并使其变得粗大、密实，并在高水温、高碱度条件下也具有良好凝聚作用。
22、所述的隧道施工废水是山体渗水、施工废水混合产生的废水。废水特点是，大量高浊、高ph值(ph>12)和多种污染物共存的施工废水。
23、这些隧道施工废水主要源自爆破降尘废水、注浆废水、机械设备施工废水、混凝土工程废水和施工涌水等
24、将1～100mmol/l聚硅酸钙铁-聚二烯丙基二甲基氯化铵混凝剂加入到隧道施工废水中，搅拌1～3min，沉降5min。
25、本专利技术的有益效果：
26、(1)通过步骤(2)中向氯化钙氯化铁混合溶解液滴定氢氧化钠的方式，使钙铁离子与氢氧根不断发生聚合，最终生成钙铁基团。钙铁基团的生成使制备的混凝剂分子间结构更加紧密，可以使生成的絮体泥层厚度减小。
27、步骤(2)中向在ph达到10.4时，滴加活化硅酸，可以使钙铁基团在活化硅酸的作用下发生黏连作用，使钙铁集团进一步聚合形成更大的团簇颗粒。从而使制备的混凝剂相比常规混凝剂更加高效、迅速，可以在很短时间内使废水中的悬浊物快速脱稳沉降。
28、步骤(3)中向聚硅酸钙铁溶液中，滴加聚二烯丙基二甲基氯化铵，可以中和聚硅酸钙铁基团表面由硅酸引入增加的负电位，使聚合后的聚硅酸钙铁-聚二烯丙基二甲基氯化铵表面呈现出正电位状态，使制备的混凝剂在废水中，更容易与负电位状态的废水杂质颗粒进行结合，充分发挥电中和作用，使制备的混凝剂投加后生成的絮体比常规本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将氯化钙、氯化铁干粉按摩尔比1:(0.001～1)置于混合釜内，加水调配的水是蒸馏水，调整pH在7～9。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和(4)中的滴定方式为膜滴定。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述氯化钙和氯化铁干粉的混合粉末与水溶液的固液比为0.5～5:100。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氢氧化钠溶液的固液比为0.1～5:100，所述步骤(2)中，活化硅酸溶液的固液比为0.1～5:100。
6.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，调整pH在7-10.4范围时，氢氧化钠溶液滴定速
7.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中加水稀释质量分数为20％或35％，聚合度为20～35万的聚二烯丙基二甲基氯化铵胶体，常温搅拌的温度为-5～45℃，搅拌4～5小时；
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法制备的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂，其特征在于，氯化钙、氯化铁、活化硅酸、聚二烯丙基二甲基氯化铵的摩尔比为1:(0.001～1):(0.001～1.0):(0.001～1.0)。
9.根据权利要求1-7任一项所述的方法制备的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的引用，其特征在于，所述混凝剂以任何比例与水稀释后或者直接投加用于隧道施工废水处理；
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，将1～100mmol/L聚硅酸钙铁-聚二烯丙基二甲基氯化铵混凝剂加入到隧道施工废水中，搅拌1～3min，沉降5min。
...【技术特征摘要】
1.一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将氯化钙、氯化铁干粉按摩尔比1:(0.001～1)置于混合釜内，加水调配的水是蒸馏水，调整ph在7～9。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和(4)中的滴定方式为膜滴定。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述氯化钙和氯化铁干粉的混合粉末与水溶液的固液比为0.5～5:100。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氢氧化钠溶液的固液比为0.1～5:100，所述步骤(2)中，活化硅酸溶液的固液比为0.1～5:100。
6.根据权利要求1所述的一种用于处理隧道施工废水专用混凝剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，调整ph在7-10.4范围时，氢氧化钠溶液滴定速度设为0.3ml/min；调整ph在10.4-10.6范围时，氢氧化钠溶液滴定速度设为0.2ml/min；在ph达到10....
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，吴士民，董丛健，韩武杰，武心怡，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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