一种具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂的制作方法

1.本发明涉及一种水质改善剂，具体是一种具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂。


背景技术：

2.除磷、除氮、提升水质的能见度是水污染处理工艺中的重要组成部分，城市内河等水质的总磷，氨氮以及能见度是内河水质的重要指标。目前主要的除磷工艺为辅以化学絮凝除磷技术，通过投加沸石、无机盐等将溶解性的磷转化为固体沉淀物，从而达到除磷的目的。此类方式的除磷会提升水质的硬度并且除磷效果不佳。
3.传统水质处理中使用到的一些化学物质对水样进行高级氧化法或者直接使用大剂量pac进行絮凝沉降。会一定程度提升水中的毒性，则后续需要对水中的有毒物质进行二次清除，无疑增大了企业的处理成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂，其配方组分包括：15％
‑
95％的聚合无机铝盐pac和5％
‑
85％多孔矿物质，多孔矿物质包括沸石粉和硅藻土。
7.作为本发明进一步的方案：其固体水质改善剂制备方法如下：
8.s1:取一定量的聚合无机铝盐pac和多孔矿物质；
9.s2：将s1中的聚合无机铝盐pac和多孔矿物质并放入混合设备中，混合15
‑
25min。
10.作为本发明再进一步的方案：其液体水质改善剂制备方法如下：
11.s1:取5％
‑
15％的聚合无机铝盐pac和多孔矿物质和85％
‑
95％的水；
12.s2：将s1中的聚合无机铝盐pac、多孔矿物质和水一起倒入搅拌设备中，搅拌30
‑
50min。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.1、本发明为复合水质改善剂，在使用pac对河道水进行絮凝除浊降色的同时，对水中的总磷和氨氮都进行吸附沉降作用，最终达到除磷除氮的效果使用我们技术生产的复合水质改善剂，可广泛应用于各类水质的水体，对总磷或氨氮超标的水体能有效去降低总磷和氨氮的同时对其他水质指标进行优化，对绿藻爆发的水体，能降低水中α
‑
叶绿素含量，并且有效减少水体中绿藻爆发所需的富营养化物质，对浑浊水体，能对水体进行絮凝并沉降，迅速提升水质能见度，且在外界因素搅起后能快速再次沉降；
15.2、本发明水质改善剂中的复合矿物质皆为天然矿物质，不具有污染性，一次投放后即可不需进行多次后续处理，从而降低成本。并且在使用此类水质改善剂时，其内含的多种复合矿物质之间的相互作用能促进并提升彼此的除污效果，进而减少投放添加剂的用
量，在使用无危害的化学物质的同时减少了投放成本。
附图说明
16.图1为具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂对比pac对水样的浊度影响图。
17.图2为具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂中水质改善剂加入后东钱湖水质改善情况(左为原水，右为处理后水样)。
18.图3为具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂中不同配比水处理剂对水样浊度影响效果示意图。
19.图4为具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂中某河流现场图。
20.图5为具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂中不同配比水处理剂对水样叶绿素影响效果示图。
21.图6为具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂中不同配比水处理剂对水样总磷影响效果示图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1～6，本发明实施例中，一种具有除磷除氮功能的净水用水质改善剂，其配方组分包括：15％
‑
95％的聚合无机铝盐pac和5％
‑
85％多孔矿物质，多孔矿物质包括沸石粉和硅藻土；
24.其粉末水质改善剂制备方法如下：
25.s1:取一定量的聚合无机铝盐pac和多孔矿物质；
26.s2：将s1中的聚合无机铝盐pac和多孔矿物质并放入混合设备中，混合15
‑
25min。
27.其液体水质改善剂制备方法如下：
28.s1:取5％
‑
15％的聚合无机铝盐pac和多孔矿物质和85％
‑
95％的水；
29.s2：将s1中的聚合无机铝盐pac、多孔矿物质和水一起倒入搅拌设备中，搅拌30
‑
50min。
30.该技术使用的复合水质改善剂产品，其中主要包括95％
‑
15％的聚合无机铝盐(pac)和5％
‑
85％的两种多孔矿物质(沸石粉和硅藻土)，可广泛应用于各类水质的水体。在使用絮凝剂对河道水进行絮凝除浊降色的同时，对水中的总磷和氨氮都进行吸附沉降以及离子交换等作用，最终达到除磷除氮的效果。对总磷或氨氮超标的水体能有效去降低总磷和氨氮的同时对其他水质指标进行优化。对绿藻爆发的水体，能降低水中α
‑
叶绿素含量，并且有效减少水体中绿藻爆发所需的富营养化物质。对浑浊水体，能对水体进行净化，迅速提升水质能见度，且在由于外界因素搅起后能快速再次沉降。
31.该技术所用水质改善剂产品可分为固体粉末产品和液体溶液产品，可根据使用场景和需求的不同选择固体粉末或液体溶液产品进行水质净化。固体粉末产品一般应用于水体水量较大河湖或大型鱼池河塘，配合人工撒药船使用，由于固体粉末每kg能净化的水体
水量大，从而减少了运输过程中产生的费用。液体溶液产品是由工厂以固体粉末浓度为5％～15％的比例配置而成，常应用于水量较小的水体，使用液体溶液产品具有更好的使用效果，而在由于小体量水体不便使用人工撒药船，可直接在岸上使用液体溶液产品。
32.目前多数水处理剂都只能对单一水质指标进行处理，寻找一样能同时处理多项水质指标的处理剂迫在眉睫。该技术使用的复合水质改善剂产品，其中主要包括95％
‑
15％的聚合无机铝盐(pac)和5％
‑
85％的两种多孔矿物质(沸石粉和硅藻土)。此水质改善剂可对水样的多种水质指标进行处理，如总磷、浊度、氨氮等。复合提升了pac的絮凝和沉降速度，以及水体被搅浑后的再次絮凝沉降速率。
33.硅藻土由于其本身特殊的结构，可通过静电力作用对水体中的无机磷进行结合并去除，配合pac的架桥和化合反应生成絮体后沉淀，进一步促进了污水中总磷的去除。
34.沸石粉由于其内部结构中存在孔隙结构，氨氮可经过渗透等过程进入到沸石粉内部孔隙中，且经过硅藻土和pac的吸附其他干扰及容易挤占孔隙的杂质对氨氮吸附影响较少；而且也减少了大尺寸颗粒对孔隙口的堵塞影响氨氮的渗透，减少氨氮吸附效率的降低，提升了沸石粉对氨氮的吸附作用；沸石粉对氨氮的去除还有一部分为离子交换作用，但由于水体中的杂质离子较多离子交换对氨氮的选择性不高往往受到制约，而经过硅藻土和pac的结合使用，水体中的胶体粒子和悬浮颗粒减少，对离子交换对氨氮的选择性提升，提高了氨氮去除率。
35.实例一
36.为研究水质改善剂对水样的浊度影响，使用水质改善剂对水样净化实验。实验选取高浊度的东钱湖水样，分别取1.5l水样于容器内。分别加入低浓度水质改善剂和pac。每隔一段时间对水样的浊度进行检测，实验结果如表1所示：
37.表1水质改善剂对比pac对水样的浊度影响表
[0038][0039]
实验结果如表1和图1所示，高浊度的水样在加入处理剂后，都有明显的浊度下降，且水质改善剂效果较好，絮凝速度快，搅浑后的浑浊程度和再絮凝速度较pac好。在加入水质改善剂后的东钱湖水，从浑浊的黄绿色变成清澈透明的水质。实验表明在加入水质改善剂后并进行充分搅拌，10min的浊度降低率能达最大浊度降低率效果的75％，30min的浊度降低率能达最大浊度降低率的85％；而pac达到同样效果的时间则更长，约为90min。
[0040]
实例二
[0041]
pac絮凝的同时结合沸石粉能一定程度提升絮凝效果和沉降速率，并且不容易重新变浑浊，在氨氮和叶绿素去除效果上也略有提升；pac结合硅藻土使用，也对叶绿素去除有较大提升，实验水样总磷也在硅藻土加入后降低。结合以上特性，将上述3种水处理剂进行不同浓度配比混合，得到一款能对水质有多功能去除效果的污水处理剂。
[0042]
实验内容为控制三个变量分别为pac、沸石粉、硅藻土的浓度设置正交实验。沸石
粉的浓度为0、20、40、60ppm，硅藻土的浓度为0、20、40、60ppm，pac的浓度为0、20、30、40、60ppm，具体如下表2。实验中对照组为7组，实验组为27组，空白组1组，总计35组实验，分别取某河流水样(ph＝7.342)500ml装入35个容器内，并加入计算好的水处理剂。分别测试絮凝1.5h，4h后的水样浊度，以及对絮凝3h后水样的总磷、氨氮以及叶绿素进行检测。
[0043]
表2 pac、沸石粉、硅藻土实验浓度配比表
[0044][0045]
浊度实验
[0046]
浊度是验证水处理剂对实验水样絮凝效果的一个重要指标，实验检测时间分别为1.5h和4h，根据经验表明絮凝剂在1
‑
2h时的絮凝效果能达到最好絮凝效果的80％左右，3小时以后则能达到90％，所以选取以上两个时间点进行检测。实验数据如下表，通过控制3个变量的改变，寻找最适的浓度配比。
[0047]
实验结果
[0048]
根据图3中可知，在pac浓度较低(如20ppm、30ppm)时，少量的硅藻土加入对水样的除浊效率有提升，但随着硅藻土浓度增大大，水样的浊度降低率越低，说明高浓度硅藻土的加入会影响水质改善剂对水样的絮凝除浊效果，符合上次实验得到的实验结果。沸石粉的加入对pac的加入，对pac絮凝效果有提升，并且在沸石粉浓度为20ppm时，效果最佳。并且此实验发现，pac浓度越低，对水样的除浊率越低，并且沸石粉和硅藻土对其絮凝效果提升越显著。
[0049]
因此综上实验结果的同时结合经济效益，pac 30ppm，沸石粉20ppm，硅藻土20ppm，此配比的水质改善剂对水样的除浊效率能接近pac40 ppm时的除浊效率，且价格更便宜。
[0050]
叶绿素去除
[0051]
徐家河支流绿藻较多，河道水样叶绿素指标极高，有富营养化现象，如图4，前两次实验以验证沸石粉和硅藻土对pac去除叶绿素的效果都有促进作用，本次实验为探索两者中对pac除叶绿素促进效果最适者，进行了实验，同时为找到最适配比；
[0052]
实验结果
[0053]
根据图5可知，pac浓度的提升对叶绿素去除效率也有提升，并且同时考虑经济效益，在30ppm时达到较理想叶绿素去除率。通过前两次实验可知，沸石粉和硅藻土单一使用都能提升pac的除叶绿素效率，此除叶绿素效率随着沸石粉浓度的提升而提升，当沸石粉浓度为60ppm时效果最佳，在pac浓度为20ppm时沸石粉的加入对叶绿素去除效率提升较大。硅
藻土的对叶绿素去除效率也有一定左右，随着硅藻土浓度提升，去除效率先增后减，在40ppm时得到极大值。
[0054]
所以综上所述，考虑经济效益的情况下，水质改良剂中不同添加剂配比为pac30ppm，沸石粉60ppm，硅藻土40ppm时，对叶绿素的去除效率最佳。
[0055]
总磷去除
[0056]
已知pac对水样中总磷有去除效果，去除原理主要为化学反应后生成沉淀物质进行沉降，硅藻土对总磷有静电吸附作用可提升水质改善剂对总磷的去除效果。
[0057]
实验结果
[0058]
实验结果如图6所示，水质改善剂对水样的除磷主要还是pac起主要作用，当pac浓度较低时，沸石粉和硅藻土的加入对除磷起促进作用，主要原因为，沸石和硅藻土能促进pac絮凝，同时也促进了其除磷效果；当pac浓度较高时，沸石粉和硅藻土对pac絮凝效果提升不明显，所以沸石粉和硅藻土的加入挤占了pac中金属阳离子的结合位点，所以除磷效果反而降低。所以考虑经济效率情况下，水质改善剂的浓度配比为pac40ppm，沸石粉20ppm，硅藻土40ppm时，对除磷效果较好。
[0059]
总结
[0060]
1.pac30ppm，沸石粉20ppm，硅藻土20ppm，此配比的水质改善剂对水样的除浊效率能超过pac40ppm时的除浊效率，而且经济效益更高；
[0061]
2.水质改善剂中不同添加剂配比为pac30ppm，沸石粉60ppm，硅藻土40ppm时，对叶绿素的去除效率最佳；
[0062]
3.水质改善剂的浓度配比为pac40ppm，沸石粉20ppm，硅藻土40ppm时，对除磷效果较好；
[0063]
4.可根据不同的水样的水质指标来调整水质改善剂的浓度配比。例如当水样总磷较高时，可适量增加pac和硅藻土；当水质较浑浊时，可增加沸石粉和pac的比例，保持硅藻土为较低比例；若水体重绿藻爆发，可同时提升沸石粉和硅藻土的浓度。
[0064]
本发明的工作原理是：
[0065]
通过使用沸石粉、硅藻土等矿物质复合絮凝剂对河湖进行快速净化，利用絮凝剂复合矿物质经压缩双层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水体中细微悬浮颗粒和胶体粒子脱稳、聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效果。水体中氨氮、总磷、叶绿素等由沸石粉和硅藻土等矿物质去除，沸石是一种硅酸盐矿物质，它具有孔隙发达，吸附强，是一种无机物离子交换剂的去除作用，在水中还可与其他ca2+、mg2+、cs+、k+、na+等重金属阳离子进行交换以降低水的总硬度，另外它还有面积大，内部静电强的优点，沸石对nh4+具有较高的选择性，可有效去除废水中的氨氮。硅藻土是一种天然吸附剂，比表面积大，大量的硅羟基和氢键共同作用，通过静电力作用使硅藻土具有表面活性和吸附能力。
[0066]
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。