基本信息
- 项目名称：
- 高含磷有机废水除磷剂
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 水体富营养化（The Eutrophication of Water Body），是世界上最主要的水体污染问题之一，其最大的危害便是赤潮和藻类水华。其根源来自于超标含磷生活污水和工业污水的排放。国家愈来愈严格对水体中磷的排放限制，各污水处理厂对生产企业废水中磷含量的要求也愈来愈高。传统的化学除磷法和生物除磷法都很难达到这一标准，市场亟待廉价而高效的废水除磷剂。本产品的突出创新在于合成了新型有机高分子微乳液，并与常规无机絮凝剂复合建立了混凝脱磷新方法，具有成本低、性能稳定和去磷效果好等优点，能够满足治理包括高浓度磷含量的废水的需求，既适用于生产企业工业废水进入管网前的预处理除磷，也适用于城市污水处理厂的除磷，具有广阔的应用前景和突出的经济效益与社会效益。
- 详细介绍：
- 污水中的磷是造成水体富营养化污染的主要原因，是形成赤潮和藻类水华的罪魁祸首。传统化学除磷法成本高、除磷后出泥量大；生物除磷法反应条件苛刻、稳定性差，且都难以处理高浓度含磷废水。本技术通过合成新型有机高分子反相聚合两性聚丙烯酰胺 (PAM) 乳液，和考察PAM与聚铝盐（PAC）、聚铁盐（PFC）、聚铁铝盐（PAFC）混凝除磷的效果及影响因素，得到一种复合净化高含磷有机废水的高效除磷剂及工艺方法，具有投资少,处理费用低、克服了使用单一絮凝剂的不足,在降低处理成本的同时提高絮凝性能和除磷效果。工业化可行性强，对降低排放污水中的磷含量和保护生态环境与生活安全具有促进作用，有很好的发展前景和应用价值。 主要技术指标：PFC 10.0mg/L、FPAM 3.0mg/L、pH=8.28时，脱磷率99.95%，废水中磷含量从124.5mg/L下降到0.05mg/L。去除磷的效果明显。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：通过对实验室合成两性聚丙烯酰胺与无机絮凝剂混凝除磷效果的试验研究，得到一种高效而经济的复合脱除高含磷有机废水除磷剂，对企业控制排放污水磷含量具有重要意义。 基本思路：乳液聚合反应制备两性反相乳液聚丙烯酰胺；考察与PAC、PFC、PAFC混凝除磷的效果及影响脱磷效果的因素；考察两性聚丙烯酰胺与无机絮凝剂的投量比对混凝去磷效果的影响。 创新点：本项目的突出创新在于将有机高分子微乳液和无机絮凝剂复合混凝脱磷，除磷稳定性好，能处理高浓度磷含量的废水，投资省,处理费用低、能克服使用单一絮凝剂的许多不足,在降低处理成本的同时提高絮凝性能和除磷效果,工业化可行性强。 技术关键：FPAM的制备；反相乳液聚丙烯酰胺与无机絮凝剂混凝的配比；pH值对无机絮凝剂和混凝剂去磷效果的影响。 主要技术指标：PFC 10.0mg/L、FPAM 3.0mg/L、pH=8.28时，脱磷率99.95%，废水中磷含量从124.5mg/L下降到0.05mg/L。去除磷的效果明显。
科学性、先进性
- 目前,人们越来越重视污水除磷技术，而有机磷废水处理更成为热门课题。传统化学除磷法成本高、除磷后出泥量大；生物除磷法反应条件苛刻、稳定性差，且难以处理高浓度含磷废液。本技术在前人研究的基础上，以自制的有机高分子聚合乳液PAM与聚铝盐、聚铁盐等无机絮凝剂搭配混凝作脱磷剂，投资少,处理费用低、能克服使用单一絮凝剂的诸多不足,在降低处理成本的同时提高絮凝性能和除磷效果，具有很好的发展前景和应用价值。
获奖情况及鉴定结果
- 2007年10月，成功申报首届“国家大学生创新性试验项目计划”，获批经费2万元，并被评为重点项目； 2008年4月，作品被评为“国家大学生创新性实验计划项目典型案例”； 2008年10月，作品被选送教育部参加在中南大学举行的“首届国家大学生创新论坛”优秀成果展示，并在“首届大学生科学大会”上作学术交流报告；
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
作品可展示的形式
- 实物、产品；现场演示；图；录像；样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：用Ca(OH)2调节原污水pH值，然后加入PFC适量，搅拌10min左右，再加入乳液聚合反应制备得到的两性聚丙烯酰胺乳液（FPAM），搅拌2-3min，然后静置沉淀，固液分离。 技术特点和优势：本技术研究了FPAM-PAC/PFC/PAFC有机高分子微乳液/无机絮凝剂复合除磷方法，研究表明：该无机/有机复合絮凝剂性能稳定，能处理高浓度磷含量的有机废液，投资少,费用低、能克服单一絮凝剂的许多不足,出泥量少，在降低处理成本的同时提高絮凝性能和除磷效果。 适应范围及推广前景：该产品适用于各种含磷废水的处理。太湖等地方已出现了严重的蓝藻现象，水体富营养化根本源于水体中磷的大量排放。现行国家一级排放标准为0.1mg/L，而传统化学除磷法和生物除磷法都很难达到此标准，市场亟待一种廉价而高效的废水除磷剂。有机高分子微乳液/无机絮凝剂复合除磷剂成本低、去磷效果好、性能稳定，既适用于企业工业废水入管网前的预处理，也适用于各污水处理厂的除磷工艺，具有广大的销售市场和经济效益。
同类课题研究水平概述
- 磷的去除技术萌芽于上世纪50年代,近年来,国内外在含磷废水处理研究方面开展了大量的工作,在去除工业废水中磷含量的方法上也取得了一些进展。含有机磷化合物的废水处理方法有很多种,归纳起来国内外常用的方法为化学除磷法、吸附法和生物除磷法。化学法除磷的是通过向废水中加入化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物,再固液分离除磷。化学药剂主要为石灰、铝酸钠、氯化铁等。70年代Lavruhina用硫酸铝和氯化铁去除有机污水中的大部分磷，王立立采用铁盐混凝去除污水中磷。Arne Genz等人采用活性氧化铝和氢氧化铁固定床吸附磷取得成功。化学除磷法操作方便,除磷效果好,性能稳定。但其不足之处一是成本高，二是因投加药剂多,而使出水色度增加，三是沉淀产生的化学污泥含水量大,脱水困难。Thistleton研究了Fe2+和Fe3+的沉降吸附去磷的机理；Omdike等用明矾去除污水中的有机物和磷。但目前吸附法对磷的吸附量普遍不够高,吸附剂使用周期也短。现在国外比较成熟的技术是生化除磷法,即通过厌氧—好氧过程除磷。Spector从控制活性污泥法膨胀出发,研究开发了A/O工艺,这是目前最为简单的一种生物除磷方法。但生物法有其自身无法解决的突出问题: 费用高、活性污泥沉降性差、稳定性不好、反应速率慢、条件苛刻,限制了它在国内的应用及发展。 随着人们环保意识的增强,高效安全的复合高分子絮凝剂已成为一种发展趋势。无机-有机絮凝剂改善了单一絮凝剂的诸多不足,强化了电中和、吸附架桥等絮凝性能,对CODcr、油脂、浊度、色度和总磷等都有良好的去除效果，同时也降低了单一使用有机絮凝剂的成本。以聚铁、铝盐为基础, 和有机高分子絮凝剂混合使用，开发出新型复合除磷剂,是除磷剂的重要发展方向。张海彦等以聚二甲基二烯丙基氯化铵为原料与聚氯化铁合成了PAC-PDMDAAC复合絮凝剂，废水的磷去除率达到了95%,浊度去除率为94.5%。Ebeling等发现,通过明矾与阳离子高聚物复合混凝使用处理含磷污水,有机磷和固体物质的去除率分别达到了95%和80%。PAM 因为吸附架桥能力强,对悬浮粒子具有较强的吸附能力，可以比较容易地制造出超高分子量的聚合物，稳定性好，成为了应用最广泛的合成有机絮凝剂。但是PAM与铝盐、铁盐搭配混凝作脱磷剂，在国内外还鲜见报道。
