专利名称：高新采用复合混凝法处理造纸黑液的技术
技术领域：
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种处理造纸黑液的复合混凝剂以及采用复合混凝法处理造纸黑液的方法。
背景技术：
造纸工业是我国水域污染大户，尤以其排放的黑液对水域污染最为严重。黑液中含有有机物和无机物两大类物质，有机物主要是碱木素、半纤维素和纤维素降解产物；无机物中绝大部分是各种钠盐，如硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠，还有NaOH、Na2S。由于造纸黑液长期源源不断地排放，远远超过了水域的自然净化能力。因此，造纸黑液的治理势在必行。目前造纸黑液污染治理技术可概括为五类一是碱回收技术，即黑液经蒸发浓缩到50%以上后送入碱回收炉进行燃烧。将有机物烧去，余下无机物为Na2CO3和Na2S,再经溶解澄清后成为绿液；然后加入石灰苛化成为氢氧化钠，并与苛化生成的白泥分离，最后得到白液(氢氧化钠和硫化钠)。碱回收技术投资大、运行费用高，无法为中小规模的造纸厂所采用。二是酸析技术，即利用木质素在酸性介质中不溶于水的特点，人为投加酸性物质来降低PH值，使木质素析出再行分离。本方法简单易行，但由于酸投加量较大，致使运行成本较高，加之酸性废水对装置的腐蚀，使得维修成本也随之增加。三是生化技术，包括好氧生化和厌氧发酵技术，此法必须人为提供适宜的微生物的生存环境，让微生物大量繁殖，加上活性污泥曝气或厌氧发酵等生化处理，从而达到治理效果。四是膜分离技术，包括超滤(UF)、反渗透(RO)和电渗析(ED)等技术。通过这些方法把造纸黑液中的木质素分离出来，并获得产品，大大降低黑液的COD、BOD和SS。国外已由试验阶段转入工业化应用，但国内技术尚不成熟。五是絮凝沉淀技术，即靠混凝剂在水中形成的絮状体吸附去除水中溶解性有机物。该法操作简单，投资较小，但由于投加药量较大，致使运行费用较高。
发明内容
本发明的目的是利用混凝沉淀技术，提供一种处理造纸黑液的复合混凝剂。本发明的另一目的是提供一种利用高效复合混凝剂净化造纸黑液的方法，以期解决或缓解造纸黑液所造成的水体污染问题。本发明的目的可以通过以下措施达到一种处理造纸黑液的复合混凝剂，该复合混凝剂为由活性组分硫酸铁、硫酸铝、聚氯化铝铁和硫酸铝钾混合而成的悬浊液，其中硫酸铁、硫酸铝、聚氯化铝铁和硫酸铝钾的质量比为10 3 5 13 15 6 8。上述复合混凝剂中硫酸铁、硫酸铝、聚氯化铝铁和硫酸铝钾的质量比优选为 10 3. 5 4. 5 13. 5 14. 5，进一步优选为 10 4 14 7。
本复合混凝剂为砖红色悬浊液，其溶剂为水，其中投加的各组分的总质量含量为 15 20%，优选为15 18%，进一步优选为16 17%。本发明还提供了另一种处理造纸黑液的复合混凝剂，该复合混凝剂为由硫酸铁溶液、硫酸铝溶液、聚氯化铝铁溶液和硫酸铝钾溶液按体积比1 0.3 0.5 1.3 1.5 1. 3 1. 5的比例混合而成的悬浊液，其中硫酸铁溶液的质量浓度为15% 25%，硫酸铝溶液的质量浓度为15% 25%，聚氯化铝铁溶液的质量浓度为15% 25%，硫酸铝钾溶液的质量浓度为5% 10%。上述复合混凝剂为砖红色悬浊液，其由硫酸铁溶液、硫酸铝溶液、聚氯化铝铁溶液和硫酸铝钾溶液按体积比1 0.:35 0.45 1.:35 1.45 1. ；35 1. 45的比例混合，进一步按体积比1 0. 4 1.4 1.4的比例混合。硫酸铁溶液的质量浓度为18% 22%， 硫酸铝溶液的质量浓度为18% 22%，聚氯化铝铁溶液的质量浓度为18% 22%，硫酸铝钾溶液的质量浓度为8% 12% ；进一步地硫酸铁溶液的质量浓度为20%，硫酸铝溶液的质量浓度为20%，聚氯化铝铁溶液的质量浓度为20%，硫酸铝钾溶液的质量浓度为10%。本发明提供了一种采用复合混凝法处理造纸黑液的方法，先将造纸黑液的pH值调至5 6. 5，再加入上述任一复合混凝剂进行搅拌反应，反应后静止沉淀并过滤。本发明所提供的任一复合混凝剂的投加量为1 5mL/100mL造纸黑液，进一步为 2mL/IOOmL造纸黑液。在处理方法中，优选先用硫酸对造纸黑液的pH值进行调节，其中的硫酸进一步可选择(1+5)硫酸。该法中优选将造纸黑液的pH值调至5. 5 6. 5，进一步选择调至6左右。本法中加入复合混凝剂后，可先在100 200rpm/min (优选150 170rpm/min， 进一步优选160rpm/min)的转速下快速搅拌反应1 IOmin (优选1 5min，进一步优选 3min)；然后在20 90rpm/min (优选50 70rpm/min，进一步优选60rpm/min)的转速下慢速搅拌反应5 20min (优选5 15min，进一步优选IOmin)。搅拌反应后静止沉淀20 60min (优选20 40min，进一步优选30min)后过滤。 本发明的有益效果体现在(1)高效复合混凝剂用量少，克服了单一混凝剂投加量大的难题；(2)高效复合混凝剂能有效净化造纸黑液，克服了单一混凝剂效果不显著的难题；(3)本方法所需pH值在6左右，因此有效减少了酸用量以及pH回调时的碱用量；(4)该高效复合混凝剂是以各个混凝剂的预配溶液为基准，按体积比进行混勻而制成的，因此复配工序简单，操作方便且无需考虑各种混凝剂的溶解问题。(5)该高效复合混凝剂在各组分的协同作用下，在黑液pH值6左右可达到远超于其他条件的处理效果，其处理后的黑液的COD可达53;3mg/L，色度可达483倍。
图1是本发明实施例1的COD变化曲线。图2是本发明实施例1的色度变化曲线。图3是对比例1的COD变化曲线。图4是对比例的色度变化曲线。
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图5是对比例2的COD变化曲线。图6是对比例2的色度变化曲线。图7是对比例3的COD变化曲线。图8是对比例3的色度变化曲线。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。实验所用黑液取自江苏金莲纸业黑液塘其特点是有机物含量高、色度高、可生化性差。经测定该黑液PH = 7. 8，COD = 12987mg/L，色度为2520倍，呈深棕色。将硫酸铁、硫酸铝、聚氯化铝铁、硫酸铝钾分别配制成质量分数为20^,20%, 20%，10%的溶液。实施例1取多份200mL造纸黑液，采用(1+5)硫酸将其pH调至6左右。将硫酸铁溶液、硫酸铝溶液、聚氯化铝铁溶液与硫酸铝钾溶液按体积比 1 0.4 1.4 1.4复配成砖红色悬浊液，分别取0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.5，2.0， 3.0,4.0,5. OmL悬浊液，加入不同的200mL造纸黑液中，先在160rpm/min的转速下快速搅拌3min，然后在60rpm/min的转速下慢速搅拌lOmin，最后静止沉淀30min后过滤。由COD 及色度变化曲线可知，当PH = 6，复合液投加量为4mL/200mL黑液时，处理效果最佳。此时 COD = 533mg/L，色度为 483 倍。对比例1取7份200mL造纸黑液，采用(1+5)硫酸将其pH调至6左右，分别投加5mL硫酸铁溶液，然后按硫酸铁溶液硫酸铝溶液的体积比1 (O. 2,0. 4,0. 8，1. 0，1. 2，1. 4，1. 6) 依次投加硫酸铝溶液，在160rpm/min的转速下快速搅拌3min，然后在60rpm/min的转速下慢速搅拌lOmin。然后，静止沉淀30min后过滤。由COD及色度变化曲线可知，硫酸铁与硫酸铝的最佳复配体积比为1 0. 4，此时COD = 278;3mg/L，色度为373倍。对比例2将硫酸铁与硫酸铝复配液(体积比1 0.4，简称1号复配液)，与聚氯化铝铁溶液按1号复配液与聚氯化铝铁溶液体积比1 (0.2，0.4，0.8，1.0，1.2，1.4，1.6)依次投加， 其它皆同对比例1。由COD及色度变化曲线可知，1号复配液与聚氯化铝铁的最佳复配体积比为1 1，此时COD = 2568mg/L，色度为867倍。对比例3将硫酸铁、硫酸铝与聚氯化铝铁复配液(体积比1 0.4 1.4，简称2号复配液)，与硫酸铝钾溶液按2号复配液与硫酸铝钾溶液体积比1 (0. 1，0.2，0.3，0.4，0.5， 0.6)依次投加，其它皆同实施实例1。由COD及色度变化曲线可知，2号复配液与硫酸铝钾的最佳复配体积比为1 0. 5，此时COD = 247;3mg/L，色度为693倍。
权利要求
1.一种处理造纸黑液的复合混凝剂，其特征在于该复合混凝剂为由活性组分硫酸铁、 硫酸铝、聚氯化铝铁和硫酸铝钾混合而成的悬浊液，其中硫酸铁、硫酸铝、聚氯化铝铁和硫酸铝钾的质量比为10 3 5 13 15 6 8。
2.根据权利要求1所述的处理造纸黑液的复合混凝剂，其特征在于硫酸铁、硫酸铝、聚氯化铝铁和硫酸铝钾的质量比为10 3. 5 4. 5 13. 5 14. 5 6. 5 7. 5。
3.根据权利要求2所述的处理造纸黑液的复合混凝剂，其特征在于硫酸铁、硫酸铝、聚氯化铝铁和硫酸铝钾的质量比为10 4 14 7。
4.根据权利要求1所述的处理造纸黑液的复合混凝剂，其特征在于该悬浊液中各组分的总质量含量为15 20%。
5.一种处理造纸黑液的复合混凝剂，其特征在于该复合混凝剂为由硫酸铁溶液、硫酸铝溶液、聚氯化铝铁溶液和硫酸铝钾溶液按体积比1 0. 3 0. 5 1. 3 1. 5 1. 3 1. 5的比例混合而成的悬浊液，其中硫酸铁溶液的质量浓度为15% 25%，硫酸铝溶液的质量浓度为15% 25%，聚氯化铝铁溶液的质量浓度为15% 25%，硫酸铝钾溶液的质量浓度为5% 10%。
6.根据权利要求5所述的处理造纸黑液的复合混凝剂，其特征在于所述硫酸铁溶液、硫酸铝溶液、聚氯化铝铁溶液和硫酸铝钾溶液按体积比1 0.35 0.45 1.35 1.45 1.；35 1.45的比例混合，进一步按体积比1 0. 4 1. 4 1.4的比例混合。
7.根据权利要求5所述的处理造纸黑液的复合混凝剂，其特征在于所述硫酸铁溶液的质量浓度为18% 22%，硫酸铝溶液的质量浓度为18% 22%，聚氯化铝铁溶液的质量浓度为18% 22%，硫酸铝钾溶液的质量浓度为8% 12% ；进一步地硫酸铁溶液的质量浓度为20%，硫酸铝溶液的质量浓度为20%，聚氯化铝铁溶液的质量浓度为20%，硫酸铝钾溶液的质量浓度为10%。
8.一种采用复合混凝法处理造纸黑液的方法，其特征在于先将造纸黑液的PH值调至 5 6. 5，再加入权利要求1或权利要求5所述的复合混凝剂进行搅拌反应，反应后静止沉淀并过滤。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述复合混凝剂的投加量为1 5mL/IOOmL造纸黑液，进一步为2mL/100mL造纸黑液。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于先用硫酸对造纸黑液的PH值进行调节； 将造纸黑液的PH值调至5. 5 6. 5。
全文摘要
本发明提供了一种采用复合混凝法处理造纸黑液的方法，先将造纸黑液的pH值调至5～6.5，再加入复合混凝剂进行搅拌反应，反应后静止沉淀并过滤。该复合混凝剂为由硫酸铁溶液、硫酸铝溶液、聚氯化铝铁溶液和硫酸铝钾溶液按体积比1∶0.3～0.5∶0.9～1.1∶0.4～0.6的比例混合而成的悬浊液，其中硫酸铁溶液、硫酸铝溶液及聚氯化铝铁溶液的质量浓度为15％～25％，硫酸铝钾溶液的质量浓度为5％～10％。本高效复合混凝剂用量少，能有效净化造纸黑液，克服了单一混凝剂效果不显著的难题；有效减少了酸用量以及pH回调时的碱用量；复配工序简单，操作方便且无需考虑各种混凝剂的溶解问题。
文档编号C02F1/52GK102531126SQ201210004649
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者孙亚兵, 张艳, 徐建华, 边琳 申请人:南京大学
