[发明专利]一种低污泥量的水处理用聚硅钛铁混凝剂及其制备技术

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种以钛白生产过程中产生的偏钛酸废料及水玻璃为主要原料制备低污泥量的水处理用聚硅钛铁混凝剂及其制备技术。

背景技术

随着中国城镇化进程的迅速发展，污水产生量急剧增加，同时政府对环保的要求日趋严格，导致污水处理规模和处理量也日益扩大，污泥产生量必定快速增加。污泥处理费用基本占整个污水厂的四分之一到一半左右。多年来，污泥处理处置未得到足够重视，目前60%以上的污泥采取的是填埋处理方式。我国许多污水厂每天排放的污泥含水率在99%以上，经浓缩脱水后其含水率基本在80%以上，深度脱水难度很大，故出现许多大中城市“污泥淹城”现象，给生态环境带来严重隐患。污泥减量是上世纪90年代提出的一个较新的关于如何处置污泥的概念，是污泥资源化处置概念的延伸及拓展，是一种污泥的源头处理方式。目前国内外对于污泥减量化技术进行了大量研究，但主要涉及的是生物污泥的减量研究，对于如何减量化学污泥却涉及不多。目前中国污水处理领域采用较多的混凝剂是聚合氯化铝，处理效果较优异，但是该混凝剂形成的絮体沉降速度慢，污泥含水率高，脱水较为困难。

另外，随着工农业的持续发展及人民生活质量的提高，固体废弃物污染已成为世界性难题，而中国作为经济高速发展的区域，已成为全球固废污染最重的国家之一。大多数固废物在其他方面仍存在使用价值，故其资源化成为处理的主要手段，其中利用固废物可制备各种无机、有机混凝剂。如陈刚与唐德尧的国家发明专利“由废弃果皮制备环保型絮凝剂的方法及应用（申请号CN201310568550）”，傅立民的国家发明专利“一种聚铝铁硅藻土絮凝剂的制备方法（申请号CN201310434407）”，卢海燕与张琰的国家发明专利“一种处理印染废水的复合型絮凝剂及其制备方法（申请号CN201310326334）”。偏钛酸废料是一种基本被弃的固废物，来源于钛白粉的生产过程。钛被誉为“太空金属”，蕴藏量丰富，在地壳中的储量仅次于铁、铝、镁，居第四位，而我国钛的蕴藏量居世界第一。二氧化钛是钛元素重要的化合物之一，钛白粉的主要成分为二氧化钛，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。我国不仅是世界最大的钛白粉生产国，也是世界最大的钛白粉消费国。钛白粉的制造方法主要有两种：硫酸法和氯化法，氯化法多被国外采用。我国仍以硫酸法为主，该法主要是以价低易得的钛铁矿与硫酸为主要原料，设备较简单，技术也较成熟。但是该工艺过程会产生大量的废物及副产物，偏钛酸废料即是其中之一。偏钛酸废料主要含有钛、铁、硅等无毒元素，铁、硅是制备无机混凝剂的常用元素，钛是混凝剂制备中的较新元素。水玻璃，又称泡花 碱，是一种粘结力较强的水溶性硅酸盐，是多种多硅酸钠的混合物，广泛应用于建筑领域，价格较低。由Baylis在1937年首次提出的聚硅酸的制备方法就是以水玻璃为原料，经酸中和后而形成的具有絮凝作用的液体。因此以硅、钛、铁等为主要元素制备水处理用混凝剂具有理论和实践基础。目前关于含硅钛的混凝剂制备的专利，涉及“聚合硅酸聚合硫酸钛无机高分子复合絮凝剂及其制备方法与应用（CN103342406A），该专利是由聚合硅酸溶液与聚合硫酸钛溶液混合制得。目前国内外数据库中，未见采用偏钛酸废料与水玻璃制备的水处理用聚硅钛铁混凝剂的相关文献报道。

发明内容

本发明为提高钛铁矿硫酸法生产钛白过程中固废物的利用价值并降低水处理中的化学污泥量，提供一种采用硫酸法钛白生产过程中产生的偏钛酸废料及水玻璃制备低污泥量的水处理用聚硅钛铁混凝剂及其制备技术。

本发明的水处理用聚硅钛铁混凝剂的原料组成及含量如下，所有百分数为重量百分数：

偏钛酸废料                               5%~15%

水玻璃                                   4%~11%

水                                       30%~60%

质量分数为60%~90%的浓硫酸溶液          25%~40%

质量分数为30%~50%的稀硫酸溶液          0.08%~2.5%

      摩尔分数为1mol/L~5mol/L的氢氧化钠溶液   0%~6%

添加剂                                   0.2%~2.5%