一種用于低濃度含藻水的除藻混凝劑及除藻方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于給水處理技術領域，具體涉及一種用于低濃度含藻水的除藻混凝劑及除藻方法，主要用于水源地水和自來水廠。
【背景技術】
[0002]隨著社會不斷發(fā)展和人類生活條件不斷改善，大量含氮、磷元素的污水排放進入自然水體，在溫度等條件適宜時，造成了自然水體的富營養(yǎng)化，大量藻類生物爆發(fā)生長，特別是在一些流動性差的河道的盲端或局部。藻類爆發(fā)性生長，產(chǎn)生水華，使得水體生態(tài)功能退化，水生動植物大量死亡。藻類呈現(xiàn)的渾濁污穢嚴重影響水體的觀感，藻類散發(fā)的腥臭也成為一種生態(tài)災難。部分作為供水水源的水體爆發(fā)富營養(yǎng)化，更是干擾了給水處理過程，對城市供水的穩(wěn)定性和安全性造成了嚴重的問題。
[0003]在水源地以及自來水給水系統(tǒng)中，基于水質(zhì)特點爆發(fā)高濃度水華的概率不高。但是水源地持續(xù)含藻水及由于藻類的次級代謝產(chǎn)物藻毒素、嗅味問題一直困擾著廣大居民和水務人員，目前的自來水廠常規(guī)工藝對其無能為力。
[0004]要有效維護水體生態(tài)，就必須改善水體水質(zhì)，并且有效去除藻類和藻類生長基礎性物質(zhì)。目前國內(nèi)外對富營養(yǎng)化水體治理有三大類方法:生物法、物理機械法和化學法。各種方法都存在著缺陷。生物法特別是生態(tài)修復的方法對小范圍、固定區(qū)域內(nèi)富營養(yǎng)化的防治是重要的方法，但這類方法需要事先投入巨大的人造工程，以創(chuàng)造并控制抑制富營養(yǎng)化所需水生植物或動物的生存條件，因而見效慢、成本高，較難普遍適用于大面積、突發(fā)性藻華的治理;物理機械法基于“取出”的思想（如氣浮船，撈藻過濾等），雖然可使取出的藻不再污染原水體，但由于效率特別是成本的限制，一般只適用于小型水體或局部高藻水的臨時處理，往往無法高效、廉價地應用于大面積水華的治理，對于較低濃度的含藻水沒有應用價值;傳統(tǒng)化學法雖然可以快速殺藻，但以往使用的化學殺藻劑可能造成其他的毒、副作用，比如造成藻毒素的加速釋放，越來越被認為不宜在天然水體中使用。對于水體富營養(yǎng)化的大面積、突發(fā)性的特點，化學法是治理這一環(huán)境污染現(xiàn)象最有效的方法。但對于化學法處理較低濃度含藻水，目前國內(nèi)外研究中鮮有相關報道。
[0005]傳統(tǒng)的化學藥劑除藻方法，例如聚鐵，聚鋁，聚丙烯酰胺等，往往會造成金屬離子和丙烯酰胺單體殘留，對水源地水體的水質(zhì)造成不良的影響，在國外已經(jīng)限制或禁止此類化學藥劑的使用。
[0006]中國專利CN101628746B披露了一種聚合氯化鋁鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復合混凝劑及其制備方法和應用。該方法包括以下步驟:將聚合氯化鋁溶液在攪拌的條件下加熱至溫度為40?90°C，加入聚合氯化鐵，繼續(xù)加熱攪拌反應0.5?2.0小時，使聚合氯化鋁與聚合氯化鐵之間發(fā)生共聚反應，得到聚合氯化鋁鐵溶液;室溫下在攪拌的條件下，加入聚二甲基二烯丙基氯化銨膠體，得到二者的混合液;室溫下攪拌使聚二甲基二烯丙基氯化銨膠體與聚合氯化鋁鐵完全互溶，得到聚合氯化鋁鐵-聚二甲基二烯丙基氯化銨復合混凝劑。該專利的復合混凝劑為聚合氯化鋁鐵和聚二甲基二烯丙基氯化銨膠體的混合液，這種混凝劑加入水中時，相當于聚合氯化鋁鐵和聚二甲基二烯丙基氯化銨同時加入水中，不能夠根據(jù)水體含藻量迅速方便調(diào)節(jié)二者的配比，而且聚合氯化鋁鐵不具備集“吸附架橋”、“電中和”和“螯合網(wǎng)捕”三種混凝功效協(xié)同作用于一體的優(yōu)點，對藻類的處理效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種能保證飲用水安全，不產(chǎn)生二次污染，效率高，操作簡單，應用推廣前景好的用于低濃度含藻水的除藻混凝劑及除藻方法。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：
[0009]—種用于低濃度含藻水的除藻混凝劑，該除藻混凝劑包括復配使用的聚二甲基二烯丙基氯化銨和聚硅酸鋁鐵。
[0010]所述的聚二甲基二烯丙基氯化銨的分子量為200000?500000。
[0011]所述的聚二甲基二烯丙基氯化銨與聚硅酸鋁鐵的質(zhì)量比為1:2?20。
[0012]優(yōu)選地，所述的聚二甲基二烯丙基氯化銨與聚硅酸鋁鐵的質(zhì)量比為1:4?16。
[0013]所述的聚二甲基二烯丙基氯化銨和聚硅酸鋁鐵均采用相應物質(zhì)的水溶液。
[0014]所述的聚硅酸鋁鐵的水溶液中還含有體積濃度為O.I?5 %的濃鹽酸。配置聚硅酸鋁鐵的水溶液時，加入濃鹽酸，并在40?100 °C的水浴鍋中加熱IO?30min，這樣使得聚硅酸鋁鐵能更好更快的形成水溶液。
[0015]—種用于低濃度含藻水的除藻方法，采用所述的除藻混凝劑，包括以下步驟：
[0016](I)向低濃度含藻水中加入聚二甲基二烯丙基氯化銨，反應0.5?5min后加入聚硅酸鋁鐵，加入的聚二甲基二烯丙基氯化銨與聚硅酸鋁鐵的質(zhì)量比為1:2?20，并攪拌；
[0017](2)靜置沉淀即可除去低濃度含藻水中的藻類。
[0018]每升低濃度含藻水的聚二甲基二烯丙基氯化銨用量為0.5?5mg。
[0019]其中，步驟（I)中的混凝過程采用先以較快的速度攪拌，然后再降低攪拌速度進行混凝，這樣有利于絮體凝聚并沉淀。
[0020]所述的低濃度含藻水中的藻濃度為IX IO4?9 X WmL—1，即每毫升低濃度含藻水中含藻I X IO4?9 X IO5個，pH值為5?10。
[0021]所述的步驟(2)中的靜置時間為10?40min，步驟（I)及步驟(2)的總時間為O. 5?2h。
[0022]二甲基二稀丙基氯化錢(dimethyldialIylammonium chloride，簡稱DMDAAC)的均聚物聚二甲基二稀丙基氯化錢(polydimethyldiallylammonium chloride，簡稱]3DADMAC)作為一種具有特殊功能的水溶性陽離子型高分子聚合物，和其他線性高分子相比，具有大分子鏈上所帶正電荷密度高、水溶性好、高效無毒等優(yōu)點。PDADMAC單獨使用成本較高，但ToADMAC與聚硅酸鋁鐵復配在一起時所得到的復合混凝劑具有較強的電中和能力和吸附架橋能力，混凝效果好，
[0023]聚硅酸鋁鐵(PSFA)是一種新型的水溶性高分子電解質(zhì)，離子度高、易溶于水(在所研究的PH條件下完全溶于水，且不受低水溫的影響）、不成凝膠、水解穩(wěn)定性好等特點。與傳統(tǒng)使用的無機混凝劑(如聚合氯化鋁，硫酸鋁、堿式氯化鋁等)相比，具有產(chǎn)生的淤泥量少、沉降速度快、水質(zhì)好、成本低等特點。
[0024]當初始藻濃度為IX IO4IiiI/1?9 X IO5IiiI/1時，PDADMAC投量為0.5?5mg/L，PSFA投量為I?8mg/L時，藻去除率可達90%以上，除藻效率高。
[0025]目前淡水含藻水中主要的藻類是藍藻和硅藻屬，主要有銅綠微囊藻，螺旋魚腥藻，針桿藻，變異直鏈藻等，本專利提出將聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDADMAC)與聚硅酸鋁鐵(PSFA)復配使用，二者產(chǎn)生協(xié)同作用，對于這些藻均具有較好去除效果，同時有效減少了混凝劑的用量，降低了成本。
[0026]通常水體中藻類細胞具有數(shù)量多，比重小，表面帶較高的負電荷等特點而難以沉降去除。HMDMAC是分子鏈上正電荷密度較高的有機高分子，在水中能夠發(fā)揮電中和作用使藻細胞脫穩(wěn)，且高分子鏈可發(fā)揮吸附架橋作用，但是單獨使用用量較大成本高。PSFA中鐵鹽與鋁鹽帶有正電荷，聚鐵、鋁離子中起架橋作用的-OH與聚硅酸中的硅氧基團之間進一步形成氫鍵，在原有的鏈狀結構中還會生成支鏈，集“吸附架橋”、“電中和”及“螯合網(wǎng)捕”三種混凝功效協(xié)同作用于一體，聚硅酸鋁鐵的這種性質(zhì)是聚合氯化鋁鐵所不具有的，且聚硅酸具有較強粘結聚集能力，可與鐵鹽鋁鹽一起形成螯合網(wǎng)捕效果。單獨投加PSFA處理低藻水時混凝后形成的藻絮體較小，所需沉降時間較長。兩者協(xié)同發(fā)揮電中和，吸附架橋以及網(wǎng)捕卷掃作用使混凝后的藻細胞形成礬花迅速且沉降速度快，去除效果好，另外，本專利中聚硅酸鋁鐵與聚二甲基二烯丙基氯化銨分別配成溶液投加，使用方法簡便且更容易控制用量，能夠根據(jù)現(xiàn)場的含藻水的藻濃度靈活復配使用。
[0027 ] PDADMAC作為尚分子化合物，分子量越大、正電荷量越多、分子鏈越長對二者的協(xié)同作用除藻效果將會越好，但是分子量越大藥劑成本越高。本發(fā)明使用的分子量范圍的PDADMAC分子量足夠大，在具有較好的除藻效果的同時且成本在可控范圍內(nèi)。
[0028]本專利中提出的兩種藥劑質(zhì)量比是通過實驗結果提出的范圍，在此范圍內(nèi)去除效果較好。小于此范圍，正電荷濃度不夠?qū)е略寮毎砻鎧eta電位不能下降至脫穩(wěn)狀態(tài)。若超過此范圍正電荷濃度過量會導致再穩(wěn)現(xiàn)象，去除效果也不好。
[0029]TOADMAC和PSFA的投入先后順序是通過實驗中控制藥劑投加順序比較去除效果得出的，因為只有先將藻細胞表面電位降至脫穩(wěn)狀態(tài)才有利于藻細胞聚集。而PDADMAC正電荷密度較PSFA更高，更適合用于先將藻細胞表面電位降至脫穩(wěn)狀態(tài)。
【附圖說明】
[0030]圖I為實施例I中聚硅酸鋁鐵投入量與藻去除率的關系圖；
[0031 ]圖2為實施例2中聚硅酸鋁鐵投入量與藻去除率的關系圖；
[0032]圖3為實施例3中聚硅酸鋁鐵投入量與藻去除率的關系圖；
[0033]圖4為實施例4中聚硅酸鋁鐵投入量與藻去除率的關系圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0035]實施例I
[0036]—種用于低濃度含藻水的除藻混凝劑，該除藻混