[发明专利]一种高效复合混凝剂

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种用于水处理的高效复合混凝剂。

背景技术

由于近年来地表水源受到严重污染，地表水中有机物、藻类等污染物使得常规混凝、沉淀处理效果不佳。许多地表水出现混凝困难的问题，主要表现在水中悬浮颗粒不易脱稳，如采用硫酸铝、聚合铝等常规混凝剂处理生成絮体速度慢，产生的絮体细小，沉速低，沉后水浊度偏高。另外，常规混凝剂对有机物、藻类、色度等污染物去除效果不好，很难保证处理后水质达标。

高锰酸钾预处理对地表水中有机污染有一定的去除效果，控制消毒副产物生成量，去除一些致突变物质等。但在处理有机物浓度较高的地表水时，由于锰与有机物的络合作用，可能会造成一些残留，形成色度。CN1103628A公开了一种“高锰酸钾复合药剂饮用水除污染技术”，其技术要点是将高锰酸钾作为主剂与其他成分复配，将复合药剂用于预处理。但仍需要投加铝盐或铁盐絮凝剂，投药工艺较复杂。

CN1321907C、CN1321908C、CN1762845A分别公开了高锰酸盐、高铁酸盐与硅酸盐、特殊粘土、铁/铝盐等复配的复合药剂。其技术核心是将高锰酸盐和高铁酸盐联用，并与常规絮凝剂和助凝剂复合使用，综合氧化和絮凝作用，提高出水水质。其中无机絮凝剂重量占比最高80％。

高锰酸盐用于水处理的优势在于除污染和助凝作用，其问题是锰残留造成的色度。如高锰酸盐投量偏高则容易出现剩余锰超标，在地表水处理中特别需要注意这个问题。如与铝盐、铁盐絮凝剂联用，高锰酸盐与无机絮凝剂的比例是关键。但是，目前的絮凝剂中，仍没能在控制高锰酸盐残留的同时获得较好的絮凝效果。

发明内容

本发明的目的在于在目前常规工艺基础上采用本发明制备出的新型高效复合混凝剂，进行强化混凝，可弥补常规混凝剂生成絮体速度慢，产生的絮体细小，沉速低，沉后水浊度偏高及对有机物、藻类、色度等污染物去除效果差等不足，同时可减少混凝剂的投加量，减少污泥的产出，为解决微污染水源水处理问题提供一条经济有效的处理途径。 

本发明提供了一种高效复合混凝剂，由以下质量分数的物质构成：铝盐混凝剂90~99%，高锰酸盐0.1~10%，辅剂0.5~8%。

所述的铝盐混凝剂为聚合氯化铝；高锰酸盐为高锰酸钾；辅剂为水溶性钙盐、镁盐、锌盐、铁盐、水合二氧化锰、羟基氧化铁、硅藻土、膨润土的一种。

其中的辅剂优选为水合二氧化锰或羟基氧化铁。

水合二氧化锰可由下述工艺制备：向5～20％的高锰酸钾溶液中加入10~20%的硫酸锰溶液至反应终点，即生成黑褐色二氧化锰沉淀。将沉淀过滤后可直接使用，或在60～105^oC下通风干燥获得固体粉末。

羟基氧化铁可由下述工艺制备：将0.1 mol/L FeCl₃水溶液调整pH值为2左右，在水浴锅中慢慢加热（10℃/h左右）升温，在80℃保温2 h左右，室温下放置过夜。先用含有少量氨的水，再用蒸馏水洗涤之后，进行离心分离，置于烘箱中50℃干燥。研磨，过0.149 mm筛孔，制成粉状固体备用。

应用上述高效复合混凝剂进行水处理的方法包括以下步骤：将所述高效复合混凝剂配制成5%~15%的溶液，投加到待处理水体中，使所述高效复合混凝剂在水体中的质量分数为8~20ml/L。

本发明的一种成高效复合混凝剂，能够提高常规混凝剂混凝效率，并降低高锰酸钾残留。通过将高锰酸钾、铝盐絮凝剂、辅助凝剂按特定比例复配成高效水处理絮凝剂。利用辅助凝剂提高高锰酸钾的氧化能力和反应速度，强化其助凝效果，提高普通无机絮凝剂的反应效率和速度。通过优化高锰酸钾、铝盐絮凝剂、辅助凝剂的比例，一方面能够最大程度发挥高锰酸钾及辅助凝剂的助凝能力，从而提高复合混凝剂去除有机污染物、藻类和浊度的效率，消除水中消毒副产物的前驱物，提高水质并节省药剂，另一方面解决高锰酸钾残留问题。

本发明的原理是，辅助剂在水中形成反应界面，高锰酸钾在界面上发生快速氧化反应，氧化有机物，破坏有机物对悬浮颗粒的保护作用。高锰酸钾还原后形成的新生态水合二氧化锰具有高效吸附作用，与辅助剂结合在水中形成微絮核，增加了水中的颗粒浓度，有助于絮凝反应中絮体的形成和成长，从而强化无机絮凝剂的处理能力。通过科学控制高锰酸钾、辅助剂及无机絮凝剂的比例，保证高锰酸钾的氧化反应迅速、完全，还原产物水合二氧化锰与辅助剂结合而不易造成溶解性锰残留。

与现有技术相比，本发明高效水处理絮凝剂的技术优势在于：

1. 反应速度快，脱稳迅速，比普通铝盐、铁盐絮凝剂反应速度提高30％，缩短反应时间；