一種纖維素復(fù)配水處理絮凝劑及其使用方法
【專利摘要】一種纖維素復(fù)配水處理絮凝劑及其使用方法，涉及水處理技術(shù)。絮凝劑按質(zhì)量比的組成：纖維素1～5，混凝劑1～3；混凝劑選自硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁等中的一種。使用方法：先向水中加入混凝劑，在300～500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30～60s；再加入纖維素，繼續(xù)在200～300r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌1min后，繼續(xù)在100～200r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5min，最后在50～100r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌10min，停止攪拌后，靜置沉淀15～20min。能降低常規(guī)混凝劑的用量，改良絮體的沉降性能，降低處理成本，縮短沉淀池停留時(shí)間，減小沉淀池的占地面積等，纖維素還能去除部分溶解性污染物。
【專利說明】一種纖維素復(fù)配水處理絮凝劑及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理技術(shù)，尤其是涉及將纖維素與傳統(tǒng)混凝劑復(fù)配的一種纖維素復(fù) 配水處理絮凝劑及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 混凝沉淀是目前水處理過程中最常用的物理化學(xué)處理方法，是處理工藝流程中的 關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其處理效果與混凝劑的種類和性能關(guān)系密切?；炷齽┛煞譃闊o機(jī)低分子混凝劑、 無機(jī)高分子混凝劑和有機(jī)高分子混凝劑，這些類型的混凝劑在使用過程中都存在一定缺 陷，如鋁系和鐵系的混凝劑投藥量大、產(chǎn)泥量大、存在衛(wèi)生安全隱患，聚丙烯酰胺使用成本 高、生產(chǎn)原料具有"三致"作用等。隨著水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對成本低、效果好、無毒性的 新型混凝劑產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用研究工作十分重要。
[0003] 按混凝作用機(jī)理的不同，混凝劑可分為凝聚劑和絮凝劑兩類，分別起到脫穩(wěn)和結(jié) 成絮體的作用。如硫酸鋁、三氯化鐵等即屬于凝聚劑。一般情況下，這類凝聚劑在投加后能 使膠體脫穩(wěn)聚集，而后在水力攪拌作用下即可生成體積大、易沉降的礬花，無需另外投加絮 凝劑。但是，當(dāng)前普遍存在的水污染問題導(dǎo)致水質(zhì)成分更加復(fù)雜，使用傳統(tǒng)凝聚劑生成的絮 體不佳，沉降性差，處理效果并不理想。為了減小凝聚劑用量和保證處理效果，則需要另外 添加絮凝劑。如投加聚丙烯酰胺作為助凝劑，其具有的鏈狀高分子結(jié)構(gòu)能起到吸附架橋作 用，能夠改良絮體結(jié)構(gòu)，提高處理效果。但是聚丙烯酰胺的價(jià)格較高，生產(chǎn)過程中常出現(xiàn)有 毒物質(zhì)殘留，因此其使用受到一定限制。
[0004] 纖維素是自然界中存在量最大的天然可再生資源之一，它是由許多β-D-葡萄糖 基通過1 - 4甙鍵連接起來的線型高分子化合物，具有一定的吸附性，其化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能與 聚丙烯酰胺具有相似之處。使用纖維素替代聚丙烯酰胺與傳統(tǒng)絮凝劑復(fù)配制備混凝劑，能 夠發(fā)揮各自優(yōu)勢，達(dá)到協(xié)同增效的目的。纖維素還具有來源廣泛、價(jià)格低廉、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu) 點(diǎn)。因此，將纖維素應(yīng)用于混凝沉淀處理過程，有利于降低混凝沉淀的處理成本，提高處理 效果，保證水質(zhì)安全性。
[0005] 中國專利CN101172683A公開一種水處理復(fù)配混凝劑及其復(fù)配混凝方法；賀明和 等（賀明和，吳純德，金偉等.硅藻土與混凝劑復(fù)配處理城鎮(zhèn)生活污水的研究[J].工業(yè)水 處理，2005, 25 (5) :25-28)公開硅藻土與混凝劑復(fù)配處理城鎮(zhèn)生活污水的研究；李文樸等 (李文樸，郭曉玉，封娜等.氯化鎂復(fù)配硫酸鋁混凝性能及絮體特性[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)， 2014,8(3) :983-989)報(bào)道了氯化鎂復(fù)配硫酸鋁混凝性能及絮體特性；宋力（宋力，絮凝劑 在水處理中的應(yīng)用與展望[J].工業(yè)水處理，2010, 30(6) :4-7)報(bào)道到絮凝劑在水處理中的 應(yīng)用與展望；林聯(lián)君等（林聯(lián)君；侯黨社；高燕等.秸桿兩性纖維素絮凝劑的輻射法制備及 應(yīng)用研究[J].應(yīng)用化工，2013,42 (3) :497-500)報(bào)道了秸桿兩性纖維素絮凝劑的輻射法制 備及應(yīng)用研究；何靜等（何靜，袁同琦，劉竹等.纖維素改性陽離子絮凝劑的制備及其絮凝 性能[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009, 31(1) :43-46)報(bào)道了纖維素改性陽離子絮凝劑的制備 及其絮凝性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供能夠降低常規(guī)混凝劑的用量，改良絮體的沉降性能，從而 降低處理成本，縮短沉淀池停留時(shí)間，減小沉淀池的占地面積等，纖維素還能去除部分溶解 性污染物的一種纖維素復(fù)配水處理絮凝劑及其使用方法。
[0007] 所述纖維素復(fù)配水處理絮凝劑按質(zhì)量比的組成如下：
[0008] 纖維素1?5,混凝劑1?3 ;所述混凝劑選自硫酸鋁（Al2 (S04) 3)、氯化鐵（FeCl3)、 聚合氯化鋁等中的一種。
[0009] 所述纖維素復(fù)配水處理絮凝劑的使用方法如下：
[0010] 先向水中加入混凝劑，在300?500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30?60s ;再加入纖維 素，繼續(xù)在200?300r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌lmin后，繼續(xù)在100?200r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌 5min，最后在50?100r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌lOmin，停止攪拌后，靜置沉淀15?20min。 toon] 本發(fā)明根據(jù)不同的水質(zhì)特點(diǎn)和復(fù)配藥劑的性能，選擇不同混凝劑與纖維素進(jìn)行復(fù) 配并應(yīng)用于水的混凝沉淀處理，通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了復(fù)配比例和攪拌方式，以發(fā)揮各自的優(yōu)勢， 適應(yīng)不同類型水的處理需要。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將紙纖維與硫酸鋁、氯化鐵和聚合氯化鋁等傳 統(tǒng)藥劑進(jìn)行復(fù)配使用，在保證處理效果的前提下能減少投藥量，且生成的礬花大而密實(shí)，沉 降速度快，同時(shí)還能去除部分水溶性有機(jī)物。
[0012] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0013] (1)相比傳統(tǒng)混凝工藝，應(yīng)用本發(fā)明的纖維素復(fù)配水處理絮凝劑進(jìn)行水處理，能夠 強(qiáng)化混凝過程，提高處理效果，降低處理成本，減少傳統(tǒng)藥劑的投加量，提升水處理的安全 性。采用本發(fā)明的纖維素復(fù)配水處理絮凝劑處理低濁度水，當(dāng)纖維素和混凝劑投加量均為 20mg/L時(shí)，處理后的出水水質(zhì)優(yōu)于單獨(dú)使用濃度為40mg/L的混凝劑的處理效果。在降低投 藥量和處理成本的同時(shí)，使用本發(fā)明的纖維素復(fù)配水處理絮凝劑還能減少出水中的余鋁和 余鐵，提1?水質(zhì)安全性。
[0014] (2)在纖維素復(fù)配水處理絮凝劑的使用過程中，借助于多孔、表面積大、具有親和 吸附性等優(yōu)點(diǎn)，纖維素能夠幫助去除水中的溶解性污染物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明，利用本發(fā)明處理后 的水，其耗氧量相比傳統(tǒng)工藝可再降低20 %?36%。
[0015] (3)使用纖維素復(fù)配水處理絮凝劑進(jìn)行混凝沉淀處理，所產(chǎn)生的礬花顆粒大，結(jié)構(gòu) 相對密實(shí)，沉速較快。相比使用硫酸鋁作為混凝劑，礬花的沉降速度提升1倍以上，達(dá)到相 同濁度水平所需的時(shí)間極大縮短，由此可減小沉淀池的停留時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)減小沉淀池的 占地面積和建設(shè)費(fèi)用的目的。
[0016] (4)在混凝沉淀處理技術(shù)中，高效、無毒、廉價(jià)、適用范圍廣和易生物降解為特點(diǎn)的 新型混凝劑，越來越受到人們的重視。天然纖維素來源廣泛、價(jià)格低廉、性質(zhì)穩(wěn)定，能夠降低 處理成本，產(chǎn)生的污泥易生物降解，不會(huì)造成二次污染問題，屬于環(huán)境友好型水處理材料， 適應(yīng)行業(yè)和社會(huì)發(fā)展的需求。
[0017] (5)利用本發(fā)明纖維素復(fù)配水處理絮凝劑所形成的絮體顆粒大而密實(shí)，利于后續(xù) 的沉淀和過濾等處理環(huán)節(jié)，避免了原傳統(tǒng)混凝工藝中因外界的擾動(dòng)而使礬花浮起和濾池頻 繁堵塞等問題。使用本發(fā)明纖維素復(fù)配水處理絮凝劑能取得較好的處理水質(zhì)（如較低的剩 余濁度、耗氧量、余鐵、余鋁等指標(biāo)），還可有效降低后續(xù)加氯消毒的藥耗，保證管網(wǎng)水質(zhì)安 全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明纖維素復(fù)配水處理絮凝劑中的纖維素用量對低濁水混凝沉淀處理 效果的影響。
[0019] 圖2為本發(fā)明纖維素復(fù)配水處理絮凝劑中纖維素用量對水源水混凝沉淀處理效 果的影響。
[0020] 圖3為沉淀時(shí)間對纖維素和硫酸鋁復(fù)配的纖維素復(fù)配水處理絮凝劑處理低濁水 的影響。
[0021] 圖4為纖維素用量對余鋁、余鐵的影響。
[0022] 圖5為使用硫酸鋁（左）和纖維素/硫酸鋁復(fù)配（右）生成絮體的比較（40倍）。
[0023] 圖6為使用氯化鐵（左）和纖維素/氯化鐵復(fù)配（右）生成絮體的比較（100倍）。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 以南方地區(qū)湖水為處理對象，當(dāng)水溫為22°C，濁度為17. 63NTU，屬于低濁度水源 水。先向水中加入硫酸錯(cuò)，濃度為20mg/L，在300r/min的轉(zhuǎn)速下快速攪拌60s，停止攪拌， 加入纖維素，濃度為50mg/L，繼續(xù)快速攪拌60s，在100r/min的轉(zhuǎn)速下中速攪拌5min，在 50r/min的轉(zhuǎn)速下慢速攪拌lOmin，停止攪拌，靜置沉淀20min后取上清液檢測，剩余濁度為 0. 65NTU，余鋁為0. 61mg/L。而同條件下僅投加硫酸鋁處理，出水的剩余濁度為7. 56NTU，余 鋁為 0· 94mg/L。
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 以南方地區(qū)湖水為處理對象，當(dāng)水溫為22°C，濁度為17. 63NTU，屬于低濁度水源 水。先向水中加入氯化鐵，濃度為20mg/L，在300r/min的轉(zhuǎn)速下快速攪拌60s，停止攪拌， 加入纖維素，濃度為40mg/L，繼續(xù)快速攪拌60s，在100r/min的轉(zhuǎn)速下中速攪拌5min，在 50r/min的轉(zhuǎn)速下慢速攪拌lOmin，停止攪拌，靜置沉淀20min后取上清液檢測，剩余濁度為 0. 71NTU，余鐵為1. 74mg/L。而同條件下僅投加氯化鐵處理，出水的剩余濁度為3. 41NTU，余 鐵為 2. 43mg/L。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 以南方地區(qū)湖水為處理對象，原水水溫為19°C，濁度為67. 73NTU，耗氧量為 5. 17mg/L。先向水中加入氯化鐵，濃度為30mg/L，在500r/min的轉(zhuǎn)速下快速攪拌30s，停止 攪拌，加入纖維素，濃度為15mg/L，繼續(xù)在300r/min的轉(zhuǎn)速下快速攪拌30s，在200r/min的 轉(zhuǎn)速下中速攪拌5min，在100r/min的轉(zhuǎn)速下慢速攪拌lOmin，停止攪拌，靜置沉淀20min后 取上清液檢測，剩余濁度為4. 21NTU，耗氧量為1. 53mg/L。而同條件下僅投加氯化鐵處理， 出水的剩余濁度為11. 81NTU，耗氧量為2. 24mg/L。
[0030] 華南地區(qū)冬季湖水，水溫為12?14°C，濁度為10?20NTU，耗氧量為2. 36? 3. 69mg/L時(shí)，原水具有低濁水的特性。照本發(fā)明的方式，當(dāng)纖維素投加量為20?40mg/L， 硫酸鋁投加量為20mg/L，并采用本發(fā)明的投藥和攪拌方式，可取得理想的處理效果。處理 后水的濁度可降到1NTU以下，最低可達(dá)到0. 28NTU，耗氧量下降至1. 28?2. llmg/L，余鋁 為0. 73?0. 78mg/L。而同濃度下單獨(dú)使用硫酸鋁的處理效果一般，水的濁度為5. 99? 8. 70NTU，耗氧量為2. 36mg/L，余鋁為0. 94mg/L。使用纖維素與硫酸鋁復(fù)配的混凝劑形成的 礬花較大，沉降性能良好，靜置2min后濁度即降至4. 37NTU以下，而單獨(dú)使用硫酸鋁在相同 條件下為9. 62NTU。
[0031] 華南地區(qū)春夏季湖水，水溫為18?20°C，濁度為60?70NTU，耗氧量為4. 78? 5. 17mg/L。照本發(fā)明的方式，當(dāng)纖維素投加量為15?20mg/L，硫酸鋁投加量為30mg/L，并 采用本發(fā)明的投藥和攪拌方式，可取得理想的處理效果。處理后水的濁度可降到1. 51? 3. 77NTU，耗氧量下降至0. 92?0. 83mg/L。而同濃度下單獨(dú)使用硫酸鋁的處理效果一般，水 的濁度為7. 30NTU，耗氧量為2. 01mg/L。
[0032] 華南地區(qū)春夏季湖水，水溫為18?20°C，濁度為60?70NTU，耗氧量為4. 78? 5. 17mg/L。照本發(fā)明的方式，當(dāng)纖維素投加量為15?25mg/L，氯化鐵投加量為30mg/L， 并采用本發(fā)明的投藥和攪拌方式，可取得理想的處理效果，處理后水的濁度可降到1.91? 4. 21NTU，而同濃度下單獨(dú)使用氯化鐵的處理效果一般，水的濁度為11. 81NTU。
【權(quán)利要求】
1. 一種纖維素復(fù)配水處理絮凝劑，其特征在于按質(zhì)量比的組成如下： 纖維素1?5,混凝劑1?3 ;所述混凝劑選自硫酸鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁中的一種。
2. 如權(quán)利要求1所述纖維素復(fù)配水處理絮凝劑的使用方法，其特征在于具體步驟如 下： 先向水中加入混凝劑，在300?500r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30?60s ;再加入纖維素，繼 續(xù)在200?300r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌lmin后，繼續(xù)在100?200r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌5min, 最后在50?100r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌lOmin,停止攪拌后，靜置沉淀15?20min。
【文檔編號】C02F1/56GK104058489SQ201410340601
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】黃金陽, 盧昌義 申請人:廈門大學(xué)