一種生物可降解絮凝劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物可降解絮凝劑，包括以下組分：動物干酪素、淀粉、甲殼素及輔助劑。本發(fā)明所述生物可降解絮凝劑既能夠有效捕捉污水中雜質(zhì)，又可以將其中負(fù)電荷顆?？焖傥?，而且具有化學(xué)和物理雙重吸附作用，并且在輔助劑的作用下能達(dá)到凈水的功效，使得生物可降解絮凝劑用于工業(yè)和生活污水的處理中絮凝沉降快、用量少、去除率高、無毒副作用、可自然降解，同時使絮凝后的污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化處置。
【專利說明】
一種生物可降解絮凝劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于生物水處理制劑及其應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于工業(yè)污水及生活 污水處理的生物可降解絮凝劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)中國住建部統(tǒng)計，到2015年，全年城鎮(zhèn)工業(yè)與生活污水處理廠濕污泥（含水率 80% )產(chǎn)生量將達(dá)到3359萬噸，即日產(chǎn)污泥9.2萬噸。由于污水處理廠的污泥造成的二次污 染問題日趨嚴(yán)重，已成為影響城市周圍環(huán)境的一大公害，污泥處理處置需求迫切存在。污水 處理行業(yè)長期以來"重水輕泥"，造成污水處理廠產(chǎn)生的污泥得不到妥善處理，外運(yùn)污泥中 的有機(jī)污染物及化學(xué)絮凝劑殘留通過各種途徑又回到水環(huán)境中，使污水處理事倍功半。現(xiàn) 行技術(shù)最大的瓶頸在于污水處理廠處置的最終環(huán)節(jié)一一泥水分離階段，廣泛采用聚丙烯酰 胺這一化學(xué)絮凝劑作為污泥絮凝劑。污泥是由微細(xì)顆粒組成，其分子結(jié)構(gòu)非常緊密，水份低 于30%后就會自然硬化，加之聚丙烯酰胺絮凝劑較好的化學(xué)穩(wěn)定性和其較強(qiáng)的包覆作用， 不僅無法自然降解而且遇水后還會產(chǎn)生逆向絮凝作用，無疑是雪上加霜。這就使得污泥在 后續(xù)堆放或處置過程中始終處于半?yún)捬鯛顟B(tài)，水分難以揮發(fā)，污泥的有機(jī)質(zhì)無法轉(zhuǎn)變?yōu)楦?殖質(zhì)，污泥臭味較大;板結(jié)土地;污染地下水，對環(huán)境造成了惡劣影響。針對此情況，急需研 發(fā)一種基于生物處理法；絮凝能力強(qiáng);可自然降解;無毒副作用;使污泥減量化、穩(wěn)定化、無 害化、資源化處置成為可能性的新型生物絮凝技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種生物可降解絮凝劑，來解決現(xiàn)有技術(shù) 中絮凝劑不易降解，污染環(huán)境，絮凝后的污泥難在處理的問題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] -種生物可降解絮凝劑，包括以下組分:動物干酪素、淀粉、甲殼素及輔助劑。
[0006] 進(jìn)一步的，所述生物可降解絮凝劑各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:動物干酪素30%、淀粉 45%、甲殼素15%及輔助劑10%。
[0007] 進(jìn)一步的所述輔助劑為聚合硫酸鋁鐵、三氯化鐵的混合物，其中聚合硫酸鋁鐵與 三氯化鐵占所述輔助劑的重量百分?jǐn)?shù)為50 %。
[0008] 所述生物可降解絮凝劑的制備方法為：按照所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱取各組分，復(fù)配后 均勻混摻即可。
[0009] 使用時，優(yōu)選的將所述絮凝劑加入水配置為溶液，以便噴灑均勻，優(yōu)選的所述溶液 的濃度為5%〇。
[0010]其中，干酪素是一種天然的高分子蛋白質(zhì)，是牛奶中氮骨架化合物的主要組成部 分，一般以大分子膠粒形式與鈣離子結(jié)合，相對分子質(zhì)量在23600-56000之間，大分子的干 酪素能夠?qū)⑽鬯械碾s質(zhì)捕捉到它的復(fù)雜結(jié)構(gòu)之中，從而達(dá)到去除廢水中大多數(shù)污染物的 效果；
[0011] 淀粉其中所帶正電荷對污水中膠體顆粒進(jìn)行電性中和，還能發(fā)揮其高分子長鏈的 吸附架橋作用，有效的將污水中帶負(fù)電荷的顆粒吸附在長鏈上，從而達(dá)到高效絮凝的作用；
[0012] 甲殼素含有大量的羥基和氨基，可與其他有機(jī)分子，如蛋白質(zhì)、氨基酸、核酸、酚類 化合物、醌類化合物、脂肪酸等形成氫鍵、共價鍵或配位鍵而牢固結(jié)合。甲殼素對有機(jī)物的 吸附有化學(xué)吸附和物理吸附?；瘜W(xué)吸附是單層吸附，有選擇性。物理吸附是通過靜電引力、 疏水交互作用、范德華力等的吸附，甲殼素作為水處理劑時吸附性好、幾乎無毒、螯合能力 強(qiáng)、無二次污染；
[0013] 聚合硫酸鋁鐵與三氯化鐵為凈水劑，作為生物可降解絮凝劑的輔助劑，兼具了鋁 鹽的凈水效果和鐵鹽的安全無害。
[0014] 本發(fā)明所述生物可降解絮凝劑由于主要成分皆為畜牧業(yè)與農(nóng)業(yè)的衍生品，所以在 自然界可以自行降解，因此本發(fā)明的技術(shù)方案還包括生物可降解絮凝劑的可自然降解性 能。所述絮凝劑在溫度為30°C~32°C，相對濕度為85%rh時，按照GB/T 19276.1 (水性培養(yǎng) 液中材料最終需氧生物分解能力的測定采用測定密閉呼吸計中需氧量的方法)進(jìn)行60天生 物自然降解率實(shí)驗驗證其生物自然降解率>68%。
[0015] 本發(fā)明所述生物可降解絮凝劑用于處置食品、肉類加工;造紙;造酒；生物制藥等 眾多工業(yè)企業(yè)的污水以及市政生活污水、工業(yè)園污水的效果極佳，因此本發(fā)明的技術(shù)方案 還包括生物可降解絮凝劑用于工業(yè)污水處理以及生活污水處理的用途。
[0016] 本發(fā)明所述生物可降解絮凝劑由于主要原料來源于生物原料，所以對生物和人均 無危害性，因此本方案包括生物可降解絮凝劑的安全性。該絮凝劑在小白鼠急性毒性實(shí)驗 中，實(shí)驗對象一次吞食lg/kg(小鼠體重按20g計算，實(shí)際吞服絮凝劑量為0.02g)后，體態(tài);飲 食;運(yùn)行等均無異常反應(yīng)，所以在實(shí)踐生產(chǎn)中可以安全應(yīng)用。
[0017] 基于所述各組分的分子結(jié)構(gòu)及作用原理，其任何配比均能達(dá)到絮凝及污水處理的 結(jié)果，均應(yīng)屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為：
[0019] 本發(fā)明利用動物干酪素、淀粉以及甲殼素為主要原料的生物可降解絮凝劑，使用 這些成分制造的生物可降解絮凝劑既能夠有效捕捉污水中雜質(zhì)，又可以將其中負(fù)電荷顆粒 快速吸附，而且具有化學(xué)和物理雙重吸附作用，并且在輔助劑的作用下能達(dá)到凈水的功效， 使得生物可降解絮凝劑用于工業(yè)和生活污水的處理中絮凝沉降快、用量少、去除率高、無毒 副作用、可自然降解，同時使絮凝后的污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化處置。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例1
[0021] -種生物可降解絮凝劑，包括以下組分:動物干酪素、淀粉、甲殼素及輔助劑。
[0022]進(jìn)一步的，所述生物可降解絮凝劑個組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為:動物干酪素30%、淀粉 45%、甲殼素15%及輔助劑10%。
[0023]進(jìn)一步的所述輔助劑為聚合硫酸鋁鐵、三氯化鐵，其中聚合硫酸鋁鐵與三氯化鐵 占所述輔助劑的重量百分?jǐn)?shù)為50%。
[0024]所述生物可降解絮凝劑的制備方法為：按照所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱取各組分，復(fù)配后 均勻混摻即可。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 一種生物可降解絮凝劑，包括以下組分：動物干酪素 I. 5g、淀粉2.25g、甲殼素 0.75g、聚合硫酸鋁鐵0.25g、三氯化鐵0.25g。將所述各組分稱量復(fù)配后均勻混摻，即得所述 生物可降解絮凝劑。
[0027] 制備方法同實(shí)施例1，進(jìn)一步的，稱取生物可降解絮凝劑5g，溶于1000 ml水中，調(diào)配 成濃度為5%。的水溶液。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 一種生物可降解絮凝劑，包括以下組分：動物干酪素0.06g、淀粉0.09g、甲殼素 0.038、聚合硫酸鋁鐵0.018、三氯化鐵0.018。
[0030] 將所述各組分稱量復(fù)配后均勻混摻，即得所述生物可降解絮凝劑。
[0031] 驗證試驗
[0032] 應(yīng)用實(shí)施例1所述生物可降解絮凝劑處理山東某造紙廠造紙污泥，其中污泥含水 率為97.69% ;干污泥有機(jī)物含量為62.00 %，灰分含量為38.00 % ; pH值為7.2;干污泥纖維 含量為38.12%，所有百分含量均為質(zhì)量百分比。由此可知，污泥為中性，其含水率是相當(dāng)大 的，污泥灰分含量較小，有機(jī)物中主要是纖維素。觀察其污泥壓濾效果以及出污泥后水分的 析出效果和生物可降解絮凝劑在自然放置下的降解情況。
[0033]具體處理過程為：1.按照工作液濃度5%。的比例將生物可降解絮凝劑加入帶式壓 濾機(jī)設(shè)。2.在壓濾機(jī)配藥罐中將生物可降解絮凝劑攪拌1小時以上使其充分接枝，在進(jìn)入壓 濾機(jī)前使藥劑與污水預(yù)絮凝6-8分鐘。3.將藥劑與污泥的混合溶液通過壓濾機(jī)。4.壓濾出污 泥后檢測含水率，并將污泥靜止于實(shí)驗場地觀測污泥中水分的析出情況。5.將污泥自然放 置于場地中60天，觀測污泥污泥的孵化情況以及生物可降解絮凝劑的自然降解情況（即生 物可降解絮凝劑是否存在殘留，是否存在逆向絮凝情況）。實(shí)驗結(jié)果見表1。
[0034]表1壓濾污泥60天析出水分及生物可降解絮凝劑降解情況

[0037] 上表中，污泥水分降到45%后就無明顯水分析出是因為污泥中有機(jī)物的細(xì)胞壁中 含有大量水分，這部分水分利用市面上主流絮凝劑的作用都無法將其析出，并且由于市場 主流絮凝劑(如聚丙烯酰胺)不能自然降解，對污泥有包覆作用即絮凝住了泥也絮凝住了水 分，使污泥透氣性差水分無法從中析出；而且存在逆向絮凝情況，一旦壓濾后污泥遇到水 (如雨水、露水等），在其中會產(chǎn)生接枝反應(yīng)，使污泥水分增加并且有粘膩性，造成污泥板結(jié)， 后序處置雪上加霜。
[0038] 生物可降解絮凝劑本身雖然也無法細(xì)胞破壁，但其具有的可自然降解性能可以在 污泥中自然分解，不對其造成包覆性，無逆向絮凝情況，所以污泥透氣性增強(qiáng)，污泥水分大 于50%時會有明顯析出，水分小于50%時雖無明顯析出，但是可以自然風(fēng)干腐化，含水量持 續(xù)下降，為后續(xù)的好氧堆肥等資源化利用提供了良好的先決條件。
[0039]以下實(shí)驗驗證生物可降解絮凝劑的生物自然降解率，實(shí)驗采用GBT 19276.1-2003 水性培養(yǎng)液中材料最終需氧生物降解能力的測定采用測定密閉呼吸計中需氧量的方法進(jìn) 行驗證。
[0040] 原理:在水性系統(tǒng)中利用好氣微生物來測定材料的生物降解率。試驗混合物包含 一種無機(jī)培養(yǎng)基、有機(jī)碳濃度介于1〇〇11^/1/-200〇11^/1，的試驗材料(碳和能量的唯一來 源），以及活性污泥或堆肥或活性土壤的懸浮液制成的培養(yǎng)液。此混合物在呼吸計內(nèi)密封燒 瓶中被攪拌培養(yǎng)一定時間，試驗周期不能超過6個月。在燒瓶的上方用適當(dāng)?shù)奈掌魑蔗?放出的二氧化碳，測量生化需氧量(BOD)，生物降解的水平通過生化需氧量(BOD)和理論需 氧量(ThOD)的比來求得，用百分率表示。
[0041] 試驗環(huán)境:培養(yǎng)應(yīng)在黑暗的或弱光的密閉空間中進(jìn)行，該空間應(yīng)沒有抑制微生物 繁殖的蒸汽并保持恒溫31°C ± 1°C，相對濕度為85%rh。
[0042] 試驗步驟:準(zhǔn)備下列數(shù)量的燒瓶(試驗瓶）：a)兩個盛裝試驗材料的燒瓶(符號FT); b)兩個用于空白試驗燒瓶(符號Fe) ;c)-個使用參比材料用于檢測培養(yǎng)液活性的燒瓶(符 號Fe);另外，如果需要的話:d) -個用于檢查試驗材料中可能出現(xiàn)的非生物降解作用或非 微生物變化作用如水解的燒瓶(符號F)在F，中的試驗溶液應(yīng)先經(jīng)過滅菌，例如高壓滅菌（用 高壓消毒鍋)或加人一種適宜的毒性無機(jī)化合物來抑制微生物的活性，；e) -個裝有與試驗 材料相同狀態(tài)的非生物可降解聚合物(如PE)用于負(fù)控制的燒瓶(符號F，）；f) 一個用于檢查 試驗材料對微生物活性可能存在的抑制作用的燒瓶(符號F，），應(yīng)注意試驗材料和參比材料 中的碳與培養(yǎng)基中氮的比率(C;N)至少為40; 1，必要時可增加氮的量。按表2中所列內(nèi)容，往 試驗瓶中加人適量的培養(yǎng)液，測量瓶內(nèi)的pH值，將其調(diào)至pH-7。將二氧化碳吸收劑加人到呼 吸計的呼吸器中按表2所示，往相應(yīng)的實(shí)驗瓶中分別加人試驗材料、參比材料和負(fù)控制材 料。如果要測定碳平衡量，可在培養(yǎng)期開始和結(jié)束時分別從每個燒瓶或從單獨(dú)設(shè)置的燒瓶 中取出足量已知體積的培養(yǎng)液用于測定溶解有機(jī)碳(DOC)和生物質(zhì)。當(dāng)調(diào)整最終體積或計 算試驗結(jié)果時要考慮到移出的體積。把燒瓶放在恒定溫度的環(huán)境中，且使所有的容器達(dá)到 試驗溫度，連接密封試驗瓶，把它們放人呼吸計中，開動攪拌器。記錄儀表上必要的讀數(shù)(如 手動情況下），并檢查耗氧記錄儀是否運(yùn)行正常（自動呼吸計）。
[0043]表2試驗材料和參比材料的最后分配表
[0045]當(dāng)生化需氧量(BOD)達(dá)到穩(wěn)定階段后并預(yù)計沒有更進(jìn)一步的生物降解時，結(jié)束試 驗。最大試驗周期為6個月。在進(jìn)行長期試驗時應(yīng)特別注意試驗系統(tǒng)，如試驗容器與連接處 的密封性等。在試驗結(jié)束時，立即測定燒瓶FT中硝酸鹽和亞硝酸鹽的濃度，或者取適當(dāng)樣品 保存待測用這些值去修正由于硝化作用所產(chǎn)生的生物降解程度的偏差。
[0046]計算與結(jié)果的表達(dá):使用適當(dāng)?shù)暮粑?，依照儀器指示的使用方法讀取每個燒瓶 氧氣的消耗量。
[0047]按式（1))計算生物降解百分率DT，
[0048] Dy X 100 .............................. ( 1 ) ThOD V }
[0049] 測得其生物降解率>68%。
[0050] 生物可降解絮凝劑的安全性，由小白鼠急性毒性試驗測定。
[0051] 實(shí)驗?zāi)康模呵蟪鍪茉嚿锟山到庑跄齽π“资蟮陌踩脛┝?，提供生物可?解絮凝劑的急性毒性資料以初步估計該化合物對人類毒害的危險性。
[0052]實(shí)驗方法:使用實(shí)施例3所述絮凝劑采用嚙齒類動物小白鼠（體重按20g計算），采 用經(jīng)口一次性染毒(劑量為I g/kg)途徑。
[0053] 實(shí)驗步驟:小白鼠喂養(yǎng)室室溫應(yīng)控制在22 ± 3°C，相對濕度30%~73 %，無對流風(fēng)。 飼養(yǎng)室采用人工晝夜為好，早6點(diǎn)至晚6點(diǎn)進(jìn)行12小時光照，其余12小時黑暗，一般食用常規(guī) 試驗室飼料，自由飲水。將實(shí)驗用小白鼠經(jīng)由口部一次性吞服lg/kg生物可降解絮凝劑，觀 察其體態(tài)變化情況;飲食情況以及運(yùn)行情況等。
[0054]實(shí)驗結(jié)果:實(shí)驗對象一次性吞食lg/kg(小鼠體重按20g計算，實(shí)際吞服絮凝劑量為 0.02g)后，體態(tài);飲食;運(yùn)行等均無異常反應(yīng)。
[0055]在上述實(shí)施例中，對本發(fā)明的最佳實(shí)施方式做了描述，很顯然，在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu) 思下，仍可做出很多變化。在此，應(yīng)該說明，在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下所做出的任何改變都將 落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種生物可降解絮凝劑，包括以下組分:動物干酪素、淀粉、甲殼素及輔助劑。2. 如權(quán)利要求1所述的一種生物可降解絮凝劑，其特征在于，各組分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為： 動物干酪素30%、淀粉45%、甲殼素15%及輔助劑10%。3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種生物可降解絮凝劑其特征在于，所述輔助劑為聚合硫酸 鋁鐵、三氯化鐵的混合物。4. 如權(quán)利要求3所述的一種生物可降解絮凝劑，其特征在于，所述聚合硫酸鋁鐵與三氯 化鐵占所述輔助劑的重量百分?jǐn)?shù)50%。5. 如權(quán)利要求1所述的一種生物可降解絮凝劑，其制備方法為按照所述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)稱 取各組分，復(fù)配后均勻混摻即可。
【文檔編號】C02F1/56GK106006906SQ201610541072
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月2日
【發(fā)明人】楊奇, 楊鳳霞
【申請人】楊奇