用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂及其制备和应用

摘要

本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂，混凝剂为由聚硅酸溶液和聚合硫酸铁溶液混合而成的硅铁复合混凝剂。硅铁复合混凝剂中SiO32‑离子的物质的量与Fe3+离子的物质的量比值为0.5～0.7。本发明的混凝剂的制备方法包括：a).聚硅酸溶液制备；b).聚合硫酸铁溶液制备；c).硅铁复合混凝剂的合成。本发明的混凝剂及其制备和应用，在常温下就可对生猪养殖污水中的磷酸盐进行高效的吸附，在生猪养殖废水处理过程中无需调节pH，经济性更好，本发明的混凝剂制备方法简单、制作成本较低，混凝剂对生猪养殖污水中的磷酸盐去除率高，明显优于其他混凝剂。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生猪养殖废水处理领域，更具体的说，尤其涉及一种用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂及其制备和应用。

背景技术

近年来，我国生猪养殖规模不断扩大，生猪养殖过程中会产生大量的污染物，主要包括养殖污水、固体污染物和气体污染物三类。其中，养殖污水主要是生猪排放的尿液、饮用漏水、降温用水和冲洗生猪身体及养殖场地等产生的污水，冲洗水占其中的大部分；固体污染物主要是生猪粪便、垫料和病死生猪的尸体等，主要的固体污染物是猪粪；气体污染物主要是一些温室气体（CH

CN 106995223 B公开了一种猪场废水深度处理与资源回收利用方法，将含有镁离子和铁离子的混合金属盐加水溶解，得到混凝剂溶液；将猪场废水pH调节至碱性，加入生物炭，搅拌，将混合金属盐混凝剂溶液加入到养猪废水中，搅拌，静置，进行固液分离。该专利需调节pH为碱性，且加入了生物炭，生物炭对磷酸盐的去除起了辅助作用，操作相对复杂，且需调节pH，成本也会升高。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂及其制备和应用。

本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂，其特征在于：混凝剂为由聚硅酸溶液和聚合硫酸铁溶液混合而成的硅铁复合混凝剂，聚硅酸增强了聚合硫酸铁的混凝效果，Fe

本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂，所述聚硅酸溶液以Na

本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂，所述硅铁复合混凝剂中SiO

本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂的制备方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：

a).聚硅酸溶液制备，称取质量为m

b).聚合硫酸铁溶液制备，称取质量为m

c).硅铁复合混凝剂的合成，设步骤a)所制备的聚硅酸溶液的体积为V

本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂的制备方法，步骤a)中磁力搅拌器的搅拌速度为500r/min，水浴活化的温度为55℃、时长为2h；步骤b)中的水浴加热温度为60℃，磁力搅拌器的搅拌速度为600r/min。

本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂的应用方法，设待处理生猪养殖废水中磷酸盐PO

本发明的有益效果是：本发明的用于去除生猪养殖废水中磷酸盐的混凝剂及其制备和应用，利用Na

附图说明

图1为不同混凝剂对生猪养殖废水中磷酸盐去除率的折线图。

图2是实施例3的混凝剂在常温下不同投加量对磷酸盐去除率的折线图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

水处理中的絮凝作用方式主要有压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥和网捕卷扫。压缩胶体双电层和吸附电中和是通过絮凝剂的简单阳离子进行的，而网捕卷扫则是投加过量的絮凝剂产生的。聚硅酸硫酸铁是以聚硅酸加强聚铁混凝剂的豁结聚集能力，以适量的Fe

聚硅酸的制备：称取28gNa

聚合硫酸铁的制备：称取50gFeSO

实施例1

取上述制备好的聚硅酸溶液和聚合硫酸铁溶液适量，以1:3的体积比例混合，在55℃温度下水浴搅拌熟化1h，合成硅铁复合混凝剂。

在混合前，聚硅酸溶液中SiO

实施例2

取上述制备好的聚硅酸溶液和聚合硫酸铁溶液适量，以1:1.5的比例混合，在55℃温度下水浴搅拌熟化1h，合成硅铁复合混凝剂。

同理，可以求得硅铁复合混凝剂中Si与Fe的物质的量的比值（即摩尔比）为[28/(212×61)]×1mol/mL：[50/(278×50)] ×1.5 mol/mL=0.4。

实施例3

取上述制备好的聚硅酸溶液和聚合硫酸铁溶液以1:1的比例混合，在55℃温度下水浴搅拌熟化1h，合成硅铁复合混凝剂。

同理，可以求得硅铁复合混凝剂中Si与Fe的物质的量的比值（即摩尔比）为[28/(212×61)]×1mol/mL：[50/(278×50)] ×1mol/mL=0.6。

实施例4

取上述制备好的聚硅酸溶液和聚合硫酸铁溶液以1.33:1的比例混合，在55℃温度下水浴搅拌熟化1h，合成硅铁复合混凝剂。

同理，可以求得硅铁复合混凝剂中Si与Fe的物质的量的比值（即摩尔比）为[28/(212×61)]×1.33mol/mL：[50/(278×50)] ×1mol/mL=0.8。

实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中分别制备出了Si/Fe摩尔比为0.2、0.4、0.6、0.8的硅铁复合混凝剂。采用单因素试验法，在混凝试验搅拌机中加入200 mL生猪养殖污水，事先测得生猪养殖废水中磷酸盐的浓度为11mg/L，每次投加不同的混凝剂（4种不同Si/Fe摩尔比的硅铁复合混凝剂、30%聚合氯化铝、30%聚合氯化铝铁、30%三氯化铁），用混凝搅拌器以200r/min搅拌5min，50r/min搅拌2min，静置沉淀5min，过滤，进行测试分析，比较它们在相同的投加量下对PO

为了获得硅铁复合混凝剂对磷酸盐具有良好去除效果的区间范围，又分别对硅铁复合混凝剂（n（Si/Fe）=0.1）、硅铁复合混凝剂（n（Si/Fe）=0.3）做了相同的磷酸盐的去除实验，其去除率均在95%以上，分别为97.24%、96.68%。亦对硅铁复合混凝剂（n（Si/Fe）=0.5）、硅铁复合混凝剂（n（Si/Fe）=0.7）做了相同的磷酸盐的去除实验，其去除率均在95%以上，分别为96.65%、97.51%。可见，硅铁复合混凝剂中SiO

如图2所示，给出了实施例3的混凝剂在常温下不同投加量对磷酸盐去除率的折线图，采用Si与Fe的物质的量的比为0.6的硅铁复合混凝剂时，其在投加量为28mL和32mL时对废水中磷酸盐的去除效果均满足要求。在投加量为28mL的硅铁复合混凝剂时，硅铁复合混凝剂中Fe