一種用于處理低溫低濁水的復(fù)合絮凝劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于給水處理劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于處理低溫低濁水的復(fù)合絮凝劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)近20年來(lái)在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、生活水平顯著提高的同時(shí)，很多地區(qū)特別是在北方時(shí)常發(fā)生水資源短缺和水源水污染等環(huán)境問(wèn)題。在北方地區(qū)每年長(zhǎng)達(dá)5?6個(gè)月的冰封期當(dāng)中，水質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間處于低溫低濁狀態(tài)，由于低濁水中粒子的濃度很低，在整個(gè)混凝過(guò)程中粒子碰撞的幾率很有限；而且低溫導(dǎo)致混凝反應(yīng)水解不徹底，給飲用水處理帶來(lái)了很大的困難。目前，混凝沉淀技術(shù)在低溫低濁水的處理當(dāng)中較為普遍，而且鋁鹽作為傳統(tǒng)的常規(guī)絮凝劑廣泛應(yīng)用，具有投藥量大處理成本高、鋁鹽殘留量大等問(wèn)題。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)自然水體和水處理過(guò)程中所引入的鋁可以引發(fā)老年癡呆癥等疾病，鋁鹽應(yīng)用所引發(fā)的問(wèn)題得到廣泛重視。因此，有必要提供一種更有效的用于處理低溫低濁水的復(fù)合絮凝劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于處理低溫低濁水的復(fù)合絮凝劑及其制備方法，即一種能有效地降低低溫濁水的濁度、菌落總數(shù)、鋁的濃度，對(duì)人體安全無(wú)毒、具有良好的貯存穩(wěn)定性又具有良好絮凝效果的新型絮凝劑，從而彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的絮凝劑，由生物絮凝劑干粉、聚合氯化鋁鐵、氫氧化鈣組成，其中各組分的質(zhì)量百分比組成為1.10%??.89%,15.87%?60.61%,36.76%?8L 97%。
[0005]其中使用的聚合氯化鋁鐵，其包含有質(zhì)量百分比為6.5-10%的氧化鋁(Al2O3)、
0.2?0.6%的氧化鐵(Fe2O3)。
[0006]其中使用的生物絮凝劑干粉，其制備方法如下:
[0007]首先將根癌土壤桿菌(Agrobacterium tumefaciens)和球形芽抱桿菌(Bacillussphaeicus)同時(shí)或分別接種到液體發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)獲得發(fā)酵菌液；然后將發(fā)酵生物絮凝劑的發(fā)酵液經(jīng)過(guò)離心后獲得菌體，將菌體用乙醇進(jìn)行醇提、去除蛋白、乙醇分級(jí)提取和凝膠層析柱純化后，經(jīng)過(guò)冷凍干燥制得生物絮凝劑干粉。
[0008]其中使用的液體發(fā)酵培養(yǎng)基的組成如下:葡萄糖10g/L，K2HP045g/L，MgSO4.7H200.2g/L，尿素 0.5g/L，KH2P042g/L，NaCl 0.lg/L，酵母膏 0.5g/L，pH 值為 7.5
[0009]本發(fā)明的復(fù)合絮凝劑的制備方法，步驟如下:
[0010]I)取聚合氯化鋁鐵固體粉末溶于水中配制成溶液，攪拌均勻；
[0011 ] 2)再將生物絮凝劑干粉投入到聚合氯化鋁鐵的溶液中，將混合液進(jìn)行加熱并超聲振蕩；
[0012]3)將一定量氫氧化鈣粉投加到超聲振蕩后的混合液中，即得產(chǎn)品復(fù)合絮凝劑。
[0013]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中加熱50°C為最佳溫度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(2)中超聲時(shí)間為3?lOmin，最優(yōu)選5min。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
[0016](I)成本低，鋁殘留少。復(fù)合絮凝劑處理低溫地濁水，大大減少引入原水中的鋁，降低混凝后出水中殘余鋁的濃度，同時(shí)對(duì)原水中的鋁有較高的去除效果，并降低了總的混凝劑投藥量。添加復(fù)合絮凝劑與單獨(dú)添加生物絮凝劑或者聚合氯化鋁鐵水處理劑處理低溫低濁原水進(jìn)行對(duì)比，投藥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于兩種藥劑單獨(dú)使用時(shí)的投藥量，達(dá)到最佳混凝效果時(shí)，生物絮凝劑投藥量下降了 50.0?87.5%，聚合氯化鋁鐵投藥量下降了 33.3?50.0%。因此在提高絮凝出水效果的同時(shí)，不僅能有效降低藥劑的投加量，還能使出水殘鋁的含量大幅降低.一方面，用量少可使生物絮凝劑的使用成本降低；另一方面，絮凝劑中引入Ca2+，大大降低了無(wú)機(jī)鋁鹽絮凝劑投加量，鋁殘留顯著降低，提高了出水的生物安全性。
[0017](2)絮凝效能高。本發(fā)明強(qiáng)化了兩者的絮凝機(jī)理，生物絮凝劑充分利用無(wú)機(jī)絮凝劑的優(yōu)良電中和脫穩(wěn)特性以及生物絮凝劑的強(qiáng)大吸附架橋、網(wǎng)捕卷掃作用，使本發(fā)明產(chǎn)品在處理低溫低濁水中顯示出優(yōu)異的絮凝效果，且污泥產(chǎn)生量小。絮凝初期通過(guò)聚合氯化鋁鐵及其水解物所帶電荷起到電中和作用，隨后生物絮凝劑發(fā)揮吸附和架橋特性，使水體中微小顆粒和污染物聚集形成緊密絮凝體，由于生物絮凝劑表現(xiàn)出多種絮凝機(jī)理協(xié)同的效應(yīng)，產(chǎn)生的絮體緊密性好，對(duì)金屬吸附性強(qiáng)，密度較大，絮體沉降快，絮凝效果好，污泥產(chǎn)生量小的優(yōu)點(diǎn)。
[0018](3)抑制細(xì)菌總數(shù)效果突出，氫氧化鈣在復(fù)合絮凝劑處理低溫低濁水時(shí)除起到強(qiáng)化絮凝效果外，在抑菌消毒方面有著很好的強(qiáng)化作用，菌落總數(shù)在處理后低于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)菌落總數(shù)限值，有效提高了出水的生物安全性，進(jìn)一步降低了水處理成本。
[0019](4)產(chǎn)品性能穩(wěn)定性好，保存時(shí)間長(zhǎng)。本發(fā)明的絮凝劑具有產(chǎn)品穩(wěn)定性好，反應(yīng)條件穩(wěn)定且易控制，產(chǎn)品至少穩(wěn)定12個(gè)月以上，適合工業(yè)化生產(chǎn)及實(shí)際水廠應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明采用的聚合氯化鋁鐵，其包含有質(zhì)量百分比為6.5-10%的氧化鋁(Al2O3)、
0.2?0.6 %的氧化鐵(Fe2O3)，鹽基度為60?85 %。氫氧化鈣Ca (OH) 2粉為微細(xì)的白色粉末狀物體，屬于微溶解物質(zhì)，它的有效含量需達(dá)到95%以上。
[0021]本發(fā)明的絮凝劑，由生物絮凝劑干粉、聚合氯化鋁鐵、氫氧化鈣組成，其中各組分的質(zhì)量濃度為 1.10%?7.89%、15.87%?60.61%,36.76%?81.97%。
[0022]其中復(fù)合型生物絮凝劑干粉的制備方法如下:
[0023]本發(fā)明生物絮凝劑采用的原料之一復(fù)合型生物絮凝劑是由根癌土壤桿菌(Agrobacterium tumefaciens)和球形芽抱桿菌(Bacillus sphaeicus)發(fā)酵產(chǎn)生；該生物絮凝劑的有效成分為多糖類物質(zhì)，具有良好的熱穩(wěn)定性，含有羧基分別以C00—和COOH的形式存在，其有效成分分子量為4.79 X 15Da0
[0024]本發(fā)明生物絮凝劑的制備方法按如下步驟進(jìn)行:①配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基:液體發(fā)酵培養(yǎng)基由葡萄糖、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀、七水硫酸鎂、氯化鈉、尿素、酵母膏和水組成，并調(diào)解液體發(fā)酵培養(yǎng)基PH值為7.5，其中葡萄糖10g/L，K2HP045g/L，MgSO4.7H20 0.2g/L,尿素0.5g/L, KH2P042g/L，NaCl 0.lg/L，酵母膏0.5g/L ;②發(fā)酵培養(yǎng):在30°C、搖床的速度為140r/inln的條件下發(fā)酵24h，擴(kuò)大培養(yǎng)所用的菌液為之前按所需發(fā)酵液量10%制備的種子培養(yǎng)液，制備CBF成品發(fā)酵液。生物絮凝劑的發(fā)酵液經(jīng)過(guò)離心、醇提、除蛋白、乙醇分級(jí)提取和凝膠層析柱純化后，經(jīng)過(guò)冷凍干燥制得生物絮凝劑干粉(有效成分)。具體方法為:
[0025](I)離心將新培養(yǎng)的復(fù)合型生物絮凝劑發(fā)酵液，置于超速大容量離心機(jī)進(jìn)行離心處理使菌體和分泌物分離，離心參數(shù)為:溫度4°C、轉(zhuǎn)速9000r/min、時(shí)間20min，并收集上清液備用。
[0026](2)醇提在收集到的上清液中加入3倍體積4°C預(yù)冷的無(wú)水乙醇，振蕩，出現(xiàn)白色絲狀絮體。使用低速大容量離心機(jī)對(duì)其體進(jìn)行固液分離，離心參數(shù)為:常溫、轉(zhuǎn)速5000r/min、時(shí)間15min ;用無(wú)水乙醇洗滌沉淀，并將沉淀收集備用。將所得沉淀溶于少量蒸餾水中，進(jìn)行操作(2)，反復(fù)2次。
[0027](3)除蛋白稱取一定量的蛋白酶，加入0.1%復(fù)合型生物絮凝劑溶液中，用I % NaCl溶液作激活劑，將絮凝劑溶液分裝到透析袋中，加少量二甲苯，于37°C恒溫放置48h (每隔4h換一次NaCl溶液)。向