本发明涉及一种供处理废水用的复合混凝剂的制备方法及所制得的产品。 目前用于处理工业废水的混凝剂有铝盐混凝剂、铁盐混凝剂;有铝盐和铁盐按重量比为1∶1组成的复合混凝剂,这类混凝剂都因成本高而难以被广泛应用,用它们处理废水时所得的污泥的质量差:沉降慢、含水率高且不易脱水。
苏联专利359237(1971年)提出用盐酸和硝酸与经过130-300℃予热处理的含矾土反应,然后用水浸析、得到含铝盐和铁盐的溶液;该法制备工艺复杂、能耗大,用该法所得的溶液处理废水所得的污泥质量差。
本发明的目的在于:提供一种用无机酸和红粘土直接进行浸析反应,制取既含有起混凝作用的成份,又含有起吸附和助沉作用的成份的复合混凝剂的方法。
本发明所用的原料-红粘土包括红壤、砖红壤和粽黄壤粘土,其物理粘粒大于60%,组成(重量%):Al2O3:15-40,Fe2O3:10-25,SiO2:25-65,其它,少于7;铝、铁元素主要以硅酸盐形式存在于红粘土中。
本发明用无机酸与红粘土混合直接浸析反应,反应条件为:
反应物的克分子比(无机酸用硫酸或盐酸):1-2∶1(用硫酸时),2-3∶1(用盐酸时),无机酸浓度(重量%):硫酸:20-60,盐酸:15-30,反应温度(℃):40-100,最佳反应温度:90-100,反应时间:大于60分钟。
反应物地克分子比是:加入反应物内的无机酸的克分子数:Al2O3的克分子数+Fe2O3的克分子数;其中Al2O3的克分子数和Fe2O3的克分子数由红粘土中Al2O3和Fe2O3的含量所决定。
控制反应物的克分子比,使红粘土中的铝、铁硅酸盐粘粒不能得到充分反应,这种没有得到充分反应的粘粒就成为反应产品中的固体颗粒,这种固体颗粒具有很大的比表面积,对废水中的絮凝物具有良好的吸附和助沉作用。
控制无机酸的浓度是为了使加酸量(体积量)能充分润湿红粘土,以免反应只集中在局部的红粘土上进行;酸的浓度不能太低,否则,反应产物中有效成份的含量降低;通过控制无机酸的浓度及加酸量(体积量)使反应物的克分子比保持在1-2∶1(无机酸用硫酸时)和2-3∶1(用盐酸时)的范围内。
提高反应温度有利于反应加速进行,以缩短反应时间。
反应生成物趁热筛分、去除大颗粒砂石后,得到用本发明方法制备的产品-复合混凝剂,其中含有:在废水处理中起混凝作用的铝、铁等的无机酸盐和尚未得到充分反应的铝、铁硅酸盐的固体颗粒;反应产品中水溶性铝、铁无机酸盐和固体颗粒的含量随所用原料-红粘土的组成和反应条件的不同而有不同;使用本发明方法所得的反应产品含有(重量%,水溶性铝、铁无机酸盐的含量以Al2O3、Fe2O3计算):Al2O3:4-10,Fe2O3:3-8,固体颗粒:20-50;本发明的反应产品中既有足够含量的混凝成份-以Al2O3和Fe2O3计算的水溶性铝、铁无机酸盐又有对絮凝物起吸附和助沉作用的固体颗粒。
参照附图说明本发明、附图是制备本发明产品的流程示意图。
图中,原料红粘土(1),无机酸(2)分别经计量(3)后加至浸析罐(4)内,加热、控制反应温度,经一定时间的浸析反应,反应生成物(5)经筛分(6)除去砂石(7)后得反应产品(8),反应产品(8)即是用本发明方法制得的复合混凝剂。
本发明方法的特点是使用资源丰富易得的红粘土为原料通过简单的工艺来实现,红粘土不需予热处理,因此,制得的复合混凝剂成本极低易为广泛应用,据估算其成本不会超过9元/吨,如果由需要处理废水处理的工厂用自产的工业废酸按本发明方法自制复合混凝剂供自用,则成本不会超过4元/吨,而目前使用的聚铝混凝剂则为250元/吨(三级品),如果按每处理一吨废水所需的混凝剂费用计算,用本发明方法制得的混凝剂同样具有极明显的经济效果:例如处理一吨造纸废水,用本发明的混凝剂的费用只需0.036元(按估算的专业厂生产的销售价计算)或0.005元(按造纸厂自制自用计算),而用聚铝则需0.125元。
用本发明方法制备的复合混凝剂中含有铝、铁无机酸盐等多种起混凝作用的有效成份、含有20-50%的固体颗粒,这些成份共同作用的结果既能提高对废水的PH值和温度的适应范围-能处理PH值在7-13内的各种原水(未经处理的废水)又能用较少投量的混凝剂来保证出水(经混凝剂处理后的废水)水质优于用铝盐或铁盐处理的出水水质;特别是能在保证出水水质的同时,大大改善污泥的质量;得到沉降快、含水率低、易于脱水的污泥,为污泥的进一步处理提供方便。
通过实例进一步说明本发明方法及其制得的混凝剂的效果:
实例中所用的红粘土的组成列于表1;
按表2给出的组成和条件将红粘土和无机酸分别加到浸析罐中进行浸析分应,反应生成物趁热筛分、去除大颗粒砂石得本发明的混凝剂,测定其中水溶性无机酸盐的含量(以Al2O3和Fe2O3计算)和固体颗粒的含量,结果示于表2;
表2
使用按照实例1和实例4所述的方法制得的混凝剂处理各种原水,所得的结果列于表3中;表3中,1※、2※、3※是用本发明混凝剂的使用例,4※是比较例。
表3中:1※是用实例4所得的混凝剂处理PH值为8.2的造纸废水的结果,混凝剂投量136ppm,
2※:用实例1得的混凝剂处理PH值为7.5的市政污水,投量163ppm。
3※:用实例1得的混凝剂处理PH值10的印染废水,投量136ppm。
4※:用聚合铝处理3※用的印染废水(予调PH值至7)投量210ppm(以Al2O3计算)。
2※、3※、1※中的投量以Al2O3+Fe2O3计算。