CN111847618A - 以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，以质量组分计，包括以下组分：秸秆20‑30份，花生壳30‑40份，玉米芯15‑25份，甘蔗渣10‑20份，藻类蛋白粉20‑30份，贝壳粉10‑20份，有机酸10‑20份，活性炭15‑20份，硅藻土20‑30份，水100‑150份；本发明还提供了对应废水处理剂的制备方法，通过本发明的废水处理剂能够有效地去除工业废水中的重金属，改善水体。

Description

以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，尤其涉及一种以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂及其制备方法。
背景技术
随着工业化程度的不断提升，全国各地不停地开设工厂、加工基地等设施，随之而来的是环境污染的问题，大量的工业废水无处排放，无法处理，若直接排入江河中，轻则给水体带来富营养化问题，重则使重金属材料流入江河中，极大破坏生态环境。
工业废水包括生产废水、生产污水及冷却水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水种类繁多，成分复杂。例如电解盐工业废水中含有汞，重金属冶炼工业废水含铅、镉等各种金属，电镀工业废水中含氰化物和铬等各种重金属，石油炼制工业废水中含酚，农药制造工业废水中含各种农药等。由于工业废水中常含有多种有毒物质，污染环境对人类健康有很大危害，因此要开发综合利用，化害为利，并根据废水中污染物成分和浓度，采取相应的净化措施进行处置后，才可排放。
目前工业废水的处理主要方法有化学氧化法、萃取法、吸附法、焚烧法、催化氧化法、生化法等，但只有生化法工艺成熟，设备简单，处理能力大，运行成本低，也是废水处理中应用最广的方法。然而常见的生化废水处理方法要么效果不好，要么处理成本高不适用于大部分工业场景，且使用的工业废水处理剂成分复杂，制作成本高，给广大工厂带去了很多的困扰。
农业废弃物包括多种作物的根茎叶以及人们食用后留下的垃圾，如秸秆、花生壳、玉米芯、甘蔗渣等等，果皮等废弃物由于方便处理因此不会有较大的残留，而上述无法得到有效处理的农业废弃物大多采取焚烧的手段处理，而焚烧不仅有火灾的风险，其带来的烟气等也会影响到人们的身体健康，并且农业废弃物也没有得到完全的利用。
‘
发明内容
本发明的目的在于提供一种以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，以质量组分计，包括以下组分：秸秆20-30份，花生壳30-40份，玉米芯15-25份，甘蔗渣10-20份，藻类蛋白粉20-30份，贝壳粉10-20份，有机酸10-20份，活性炭15-20份，硅藻土20-30份，水100-150份。
作为优选的方案，以质量组分计，包括以下组分：秸秆22-28份，花生壳35-40份，玉米芯18-22份，甘蔗渣12-18份，藻类蛋白粉20-25份，贝壳粉15-20份，有机酸15-20份，活性炭15-18份，硅藻土20-25份，水120-150份。
作为优选的方案，以质量组分计，包括以下组分：秸秆25份，花生壳40份，玉米芯20份，甘蔗渣15份，藻类蛋白粉25份，贝壳粉15份，有机酸20份，活性炭20份，硅藻土25份，水150份。
作为优选的方案，所述的水藻蛋白粉以及贝壳粉的原料分别为蓝藻和废弃贝壳。
作为优选的方案，所述有机酸为柠檬酸、黄腐酸中的一种或两种。
一种制备上述以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂的方法，包括以下步骤：
(1)按质量配比将秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣放入粉碎装置中进行粉碎处理得到农业废弃物碎渣；选取清洗后的水藻，将水藻浓缩、脱水后得到藻糊，将藻糊经脱水后调节pH值为中性并冰冻处理，取出冰冻处理后的产物在常温下溶解，经离心处理后置入粉碎机中粉碎即得藻水藻蛋白粉；选取清洗后的废弃贝壳捣碎调节pH为中性后水解，将产物高速离心后加入适量的过硫酸铵后进行超声震荡，最后冷冻干燥后置入粉碎机粉碎即得贝壳粉；将上述农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉混合得到混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体缓慢倒入预置水的搅拌装置中进行充分搅拌得到混合浆液；
(3)加热步骤(2)所得的混合浆液至60℃，并依次加入硅藻土、有机酸以及活性炭，继续搅拌待浆液均匀后将浆液进行大颗粒过滤，过滤后将浆液引入至造粒机中进行造粒，干燥后即得以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂。
作为优选的方案，所述步骤(1)中，农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉的目数均为500目。
作为优选的方案，所述步骤(2)中，搅拌的速度为100r/min，搅拌时间为45min。
作为优选的方案，所述步骤(3)中，搅拌的速度为150r/min，搅拌的时间为60min。
该技术方案具有以下有益的技术效果：
本发明通过复配各原料，使得各配方发挥作用，能够协同作用于废水，能够有效地降低工业废水COD、BOD、SS等含量，相较于常规手段，本发明更为环保、节能，有效地使用到了多种废弃物如秸秆、废弃贝壳、蓝藻等，而作为本发明来讲，还能有效地吸收大部分工业废水中含有的重金属物质，变废为宝，以废治废。
本发明中加入的秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣中含有大量的木质素与纤维素，可提供氨基、羟基、酰胺基、硫醇等不同的官能团，与工业废水中的多种重金属材料结合，从而吸收铅、铬、锌、镍等重金属材料；而贝壳粉和藻类蛋白粉可以起到填料的作用，并且也能与重金属离子发生吸附作用，进一步吸收重金属材料；硅藻土同样能对重金属如镉起到吸附作用，同时硅藻土还能起到加强沉降的作用，吸附水体中的悬浮物等；有机酸能够改善水体的酸碱性，而活性炭的加入能够有效去除水体中的COD、BOD等物质。
具体实施方案
以下结合具体实施例，对本发明做进一步描述。
以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。
实施例一
以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，以质量组分计，包括以下组分：秸秆20-30份，花生壳30-40份，玉米芯15-25份，甘蔗渣10-20份，藻类蛋白粉20-30份，贝壳粉10-20份，有机酸10-20份，活性炭15-20份，硅藻土20-30份，水100-150份。
制备该废水处理剂的方法如下：
(1)按质量配比将秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣放入粉碎装置中进行粉碎至500目处理得到农业废弃物碎渣；选取清洗后的水藻，将水藻浓缩、脱水后得到藻糊，将藻糊经脱水后调节pH值为中性并冰冻处理，取出冰冻处理后的产物在常温下溶解，经离心处理后置入粉碎机中粉碎至500目即得藻水藻蛋白粉；选取清洗后的废弃贝壳捣碎调节pH为中性后水解，将产物高速离心后加入适量的过硫酸铵后进行超声震荡，最后冷冻干燥后置入粉碎机粉碎至500目即得贝壳粉；将上述农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉混合得到混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体缓慢倒入预置水的搅拌装置中进行以100r/min的速度充分搅拌45min得到混合浆液；
(3)加热步骤(2)所得的混合浆液至60℃，并依次加入硅藻土、有机酸以及活性炭，继续以150r/min的速度搅拌60min，待浆液均匀后将浆液进行大颗粒过滤，过滤后将浆液引入至造粒机中进行造粒，干燥后即得以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂。
实施例2
以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，以质量组分计，包括以下组分：秸秆20-30份，花生壳30-40份，玉米芯15-25份，甘蔗渣10-20份，藻类蛋白粉20-30份，贝壳粉10-20份，有机酸10-20份，活性炭15-20份，硅藻土20-30份，水100-150份。
制备该废水处理剂的方法如下：
(1)按质量配比将秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣放入粉碎装置中进行粉碎至500目处理得到农业废弃物碎渣；选取清洗后的水藻，将水藻浓缩、脱水后得到藻糊，将藻糊经脱水后调节pH值为中性并冰冻处理，取出冰冻处理后的产物在常温下溶解，经离心处理后置入粉碎机中粉碎至500目即得藻水藻蛋白粉；选取清洗后的废弃贝壳捣碎调节pH为中性后水解，将产物高速离心后加入适量的过硫酸铵后进行超声震荡，最后冷冻干燥后置入粉碎机粉碎至500目即得贝壳粉；将上述农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉混合得到混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体缓慢倒入预置水的搅拌装置中进行以100r/min的速度充分搅拌45min得到混合浆液；
(3)加热步骤(2)所得的混合浆液至60℃，并依次加入硅藻土、有机酸以及活性炭，继续以150r/min的速度搅拌60min，待浆液均匀后将浆液进行大颗粒过滤，过滤后将浆液引入至造粒机中进行造粒，干燥后即得以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂。
实施例3
以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，以质量组分计，包括以下组分：秸秆25份，花生壳40份，玉米芯20份，甘蔗渣15份，藻类蛋白粉25份，贝壳粉15份，有机酸20份，活性炭20份，硅藻土25份，水150份。
制备该废水处理剂的方法如下：
(1)按质量配比将秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣放入粉碎装置中进行粉碎至500目处理得到农业废弃物碎渣；选取清洗后的水藻，将水藻浓缩、脱水后得到藻糊，将藻糊经脱水后调节pH值为中性并冰冻处理，取出冰冻处理后的产物在常温下溶解，经离心处理后置入粉碎机中粉碎至500目即得藻水藻蛋白粉；选取清洗后的废弃贝壳捣碎调节pH为中性后水解，将产物高速离心后加入适量的过硫酸铵后进行超声震荡，最后冷冻干燥后置入粉碎机粉碎至500目即得贝壳粉；将上述农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉混合得到混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体缓慢倒入预置水的搅拌装置中进行以100r/min的速度充分搅拌45min得到混合浆液；
(3)加热步骤(2)所得的混合浆液至60℃，并依次加入硅藻土、有机酸以及活性炭，继续以150r/min的速度搅拌60min，待浆液均匀后将浆液进行大颗粒过滤，过滤后将浆液引入至造粒机中进行造粒，干燥后即得以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂。
对比例1：
以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，以质量组分计，包括以下组分：秸秆25份，玉米芯20份，甘蔗渣15份，藻类蛋白粉25份，贝壳粉15份，有机酸20份，活性炭20份，硅藻土25份，水150份。
制备该废水处理剂的方法如下：
(1)按质量配比将秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣放入粉碎装置中进行粉碎至500目处理得到农业废弃物碎渣；选取清洗后的水藻，将水藻浓缩、脱水后得到藻糊，将藻糊经脱水后调节pH值为中性并冰冻处理，取出冰冻处理后的产物在常温下溶解，经离心处理后置入粉碎机中粉碎至500目即得藻水藻蛋白粉；选取清洗后的废弃贝壳捣碎调节pH为中性后水解，将产物高速离心后加入适量的过硫酸铵后进行超声震荡，最后冷冻干燥后置入粉碎机粉碎至500目即得贝壳粉；将上述农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉混合得到混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体缓慢倒入预置水的搅拌装置中进行以100r/min的速度充分搅拌45min得到混合浆液；
(3)加热步骤(2)所得的混合浆液至60℃，并依次加入硅藻土、有机酸以及活性炭，继续以150r/min的速度搅拌60min，待浆液均匀后将浆液进行大颗粒过滤，过滤后将浆液引入至造粒机中进行造粒，干燥后即得以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂。
对比例2：
以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，以质量组分计，包括以下组分：秸秆25份，花生壳40份，玉米芯20份，甘蔗渣15份，藻类蛋白粉25份，有机酸20份，活性炭20份，硅藻土25份，水150份。
制备该废水处理剂的方法如下：
(1)按质量配比将秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣放入粉碎装置中进行粉碎至500目处理得到农业废弃物碎渣；选取清洗后的水藻，将水藻浓缩、脱水后得到藻糊，将藻糊经脱水后调节pH值为中性并冰冻处理，取出冰冻处理后的产物在常温下溶解，经离心处理后置入粉碎机中粉碎至500目即得藻水藻蛋白粉；选取清洗后的废弃贝壳捣碎调节pH为中性后水解，将产物高速离心后加入适量的过硫酸铵后进行超声震荡，最后冷冻干燥后置入粉碎机粉碎至500目即得贝壳粉；将上述农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉混合得到混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体缓慢倒入预置水的搅拌装置中进行以100r/min的速度充分搅拌45min得到混合浆液；
(3)加热步骤(2)所得的混合浆液至60℃，并依次加入硅藻土、有机酸以及活性炭，继续以150r/min的速度搅拌60min，待浆液均匀后将浆液进行大颗粒过滤，过滤后将浆液引入至造粒机中进行造粒，干燥后即得以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂。
将实施例1-3以及对比例1/2进行废水处理的相关实验，实施对象为于同一家工厂同一时期取出的工业废水，以同等质量的处理剂放入同等质量的工业废水中，测定工业废水测试的结果如下
Figure BDA0002316687670000061
由上表可知，通过本发明制备的废水处理剂能够有效地改善工业废水水体，去除COD/BOD以及悬浮物的物质，并且本发明通过加入多种农业废弃物有效地去除了工业废水中的重金属材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，其特征在于，以质量组分计，包括以下组分：秸秆20-30份，花生壳30-40份，玉米芯15-25份，甘蔗渣10-20份，藻类蛋白粉20-30份，贝壳粉10-20份，有机酸10-20份，活性炭15-20份，硅藻土20-30份，水100-150份。
2.根据权利要求1所述的以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，其特征在于，以质量组分计，包括以下组分：秸秆22-28份，花生壳35-40份，玉米芯18-22份，甘蔗渣12-18份，藻类蛋白粉20-25份，贝壳粉15-20份，有机酸15-20份，活性炭15-18份，硅藻土20-25份，水120-150份。
3.根据权利要求1所述的以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，其特征在于，以质量组分计，包括以下组分：秸秆25份，花生壳40份，玉米芯20份，甘蔗渣15份，藻类蛋白粉25份，贝壳粉15份，有机酸20份，活性炭20份，硅藻土25份，水150份。
4.根据权利要求1-3所述的以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，其特征在于，所述的水藻蛋白粉以及贝壳粉的原料分别为蓝藻和废弃贝壳。
5.根据权利要求1-3所述的以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂，其特征在于，所述有机酸为柠檬酸、黄腐酸中的一种或两种。
6.一种制备权利要求所述以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量配比将秸秆、花生壳、玉米芯以及甘蔗渣放入粉碎装置中进行粉碎处理得到农业废弃物碎渣；选取清洗后的水藻，将水藻浓缩、脱水后得到藻糊，将藻糊经脱水后调节pH值为中性并冰冻处理，取出冰冻处理后的产物在常温下溶解，经离心处理后置入粉碎机中粉碎即得藻水藻蛋白粉；选取清洗后的废弃贝壳捣碎调节pH为中性后水解，将产物高速离心后加入适量的过硫酸铵后进行超声震荡，最后冷冻干燥后置入粉碎机粉碎即得贝壳粉；将上述农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉混合得到混合粉体；
(2)将步骤(1)制得的混合粉体缓慢倒入预置水的搅拌装置中进行充分搅拌得到混合浆液；
(3)加热步骤(2)所得的混合浆液至60℃，并依次加入硅藻土、有机酸以及活性炭，继续搅拌待浆液均匀后将浆液进行大颗粒过滤，过滤后将浆液引入至造粒机中进行造粒，干燥后即得以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂。
7.根据权利要求6所述的以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，农业废弃物碎渣、水藻蛋白粉以及贝壳粉的目数均为500目。
8.根据权利要求6所述的以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，搅拌的速度为100r/min，搅拌时间为45min。
9.根据权利要求6所述的以农业废弃物为主要原料的重金属废水处理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，搅拌的速度为150r/min，搅拌的时间为60min。
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