一种牧场养殖废水絮凝剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及牧场养殖废水处理技术领域，具体而言，涉及一种牧场养殖废水絮凝剂及其制备方法。

背景技术

牧场养殖废水主要由饲养过程中动物排放的液体代谢物及冲洗残余粪便和饲料产生的废水组成，是一种高有机浓度、高悬浮物浓度、高氮磷含量的难处理废水，大量未处理及未经达标处理的畜禽养殖废水排入水体，造成COD、氨氮和磷大量输入，引起水体富营养化，或使地下水硝态氮和亚硝态氮浓度增高，严重危害供水安全。

现有的用于牧场养殖废水的处理剂虽然种类繁多，但对污水的处理效果不理想，性能不稳定，成本高，经处理后絮凝沉淀渣无法合理利用。因此，本申请提出一种牧场养殖废水絮凝剂及其制备方法以至少解决上述部分技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牧场养殖废水絮凝剂及其制备方法，以解决现有技术对污水的处理效果不理想，性能不稳定，成本高，经处理后絮凝沉淀渣无法合理利用的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种牧场养殖废水絮凝剂，其制备包括下述重量份的原料：稻糠：65～85份；盐酸：180～240份；氯化锌：8～14份；淀粉：8～14份；三氯化铁：3～9份；木质素：1～5份；壳聚糖：1～4份。

进一步的，各原料的重量份分别为：

稻糠：70～80份；盐酸：200～220份；氯化锌：10～12份；淀粉：10～12份；三氯化铁：5～7份；木质素：2～3份；壳聚糖：2～3份。

进一步的，各原料的重量份分别为：

稻糠：75份；盐酸：210份；氯化锌：11份；淀粉：11份；三氯化铁：6份；木质素：2份；壳聚糖：2份。

本发明提供的一种牧场养殖废水絮凝剂的制备方法，包括下述步骤：

S1、氯化锌溶液制备：将氯化锌固体投加到盐酸溶液中，恒温加热并搅拌；

S2、氯化锌-铁聚合反应：将三氯化铁投加到氯化锌溶液中，恒温加热时，加热温度为55～65℃，恒温搅拌2～6h，制得氯化锌-铁溶液；

S3、复配木质素：将阳离子木质素与阴离子木质素按比例混合均匀；

S4、木质素溶解：将1～3g复配木质素与1～2g壳聚糖恒温加热并搅拌；

S5、浸泡：向S4混合液中加入稻糠和淀粉，恒温加热并搅拌、浸泡，制得成品牧场养殖废水絮凝剂。

进一步的，所述步骤S1中，加热温度为45～50℃，恒温搅拌1～2h。

进一步的，所述步骤S2中，加热温度为55～65℃，恒温搅拌2～6h。

进一步的，所述步骤S3中，阳离子木质素与阴离子木质素的重量配比为(1～6)：(0.7～1.1)，优选为(2～4)：(0.8～1)。

进一步的，所述步骤S5中，加热温度为80℃，恒温搅拌6～8h，浸泡24h。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

(1)本申请的牧场养殖废水絮凝剂主要成分包括稻糠、盐酸、氯化锌、淀粉、三氯化铁、木质素以及壳聚糖。稻糠是稻谷制米过程中去除稻壳和净米后的部分，主要的物质是米皮和稻壳碎屑及少量米粉是比较廉价的可用副产物，稻糠含有较高的蛋白质含量，而且稻糠中硫氨酸、赖氨酸、纤维质等可以被农作物所吸收，引入稻糠还有一个原因是养殖废水絮凝沉淀后需要载体，稻糠由于粒径大，便于形成絮凝沉降体，加速沉淀时间，本身的营养物质又可作为肥料是不二之选。

(2)锌盐絮凝剂对COD和色度的去除效果明显没有铝盐絮凝剂理想，采用铁和锌水解产物能使水中胶体杂质脱稳并发生电中和凝聚作用，产生的卷扫作用明显，形成较大的絮体。这是因为氢氧化铁(Fe(OH)

(3)阴、阳离子木质素复配，其具有较强的吸附能力，克服了无机絮凝剂由于絮体小不易沉降的问题，可增强絮体的沉降性能，使污水中有害物质很快形成稳定的大块絮凝物而易于沉降，对于多种悬浮物和不可沉降悬浮物都具有较好的处理效果，而木质素具有离子交换及吸附性能，可以用于污水中重金属离子的去除，且木质素对部分芳香有机化合物，有较强的结合能力，故可用于养殖废水中部分有机物质的去除，且相比于传统的聚合氯化铝，本申请的牧场养殖废水絮凝剂对于COD和悬浮物具有更高的去除率，且其成本更加低廉，从而降低了废水处理的成本，且对于牧场养殖废水中普遍含有的大量有机物质具有更好的去除效果。

(4)壳聚糖具有高阳离子活性及电荷密度，絮凝和凝结作用明显，由于牧场养殖废水中含有大量有机物质，而本申请的壳聚糖是带有多种螯合基团对污水中的有机物质进行螯合，进而产生稳定的疏水性结构而沉淀，使污水中的有机物质易于分离，故对于牧场养殖废水具有较好的处理效果。

(5)另外，本申请的制备方法流程简便，成本低，由盐酸和氯化锌制备氯化锌溶液，在加入三氯化铁制得氯化锌-铁溶液。氯化锌-铁溶液与木质素聚合反应，再通过加入壳聚糖活化处理，最后与稻糠和淀粉等浸泡处理，可得到性能稳定，处理效果好的牧场养殖废水絮凝剂。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

在本申请的实施例中，锌基-稻糠絮凝剂对COD和色度的去除效果明显，水解产物能使水中胶体杂质脱稳并发生电中和凝聚作用，产生的卷扫作用明显，形成较大的絮体。沉降速度比铝盐絮凝剂更快，且沉淀物含水率更低。

实施例1：一种牧场养殖废水絮凝剂，其通过以下步骤制备而成：

S1、将盐酸210g和氯化锌12g混合，恒温加热，加热温度为45℃，并恒温搅拌1h，加入三氯化铁3g，在继续恒温加热时，加热温度为55℃，恒温搅拌2h，制得氯化锌-铁溶液；

S2、阳离子木质素、阴离子木质素其重量配比为2：0.8；

S3、在S1制得氯化锌-铁溶液中加入S2复配的木质素1.1g，恒温加热时，加热温度为50℃，恒温搅拌2h；

S4、在S3反应后液体中加入壳聚糖1.6g恒温加热时，加热温度为80℃，恒温搅拌6h；

S5、向S4混合液中加入稻糠70g和淀粉10g，恒温加热并搅拌2小时，浸泡24h，即得成品牧场养殖废水絮凝剂。

实施例2：一种牧场养殖废水絮凝剂，其通过以下步骤制备而成：

S1、将盐酸215g和氯化锌14g混合，恒温加热，加热温度为40℃，并恒温搅拌2h，加入三氯化铁4g，在继续恒温加热时，加热温度为55℃，恒温搅拌5h，制得氯化锌-铁溶液；

S2、阳离子木质素、阴离子木质素其重量配比为2：0.8；

S3、在S1制得氯化锌-铁溶液中加入S2复配的木质素1.4g，恒温加热时，加热温度为60℃，恒温搅拌2h；

S4、在S3反应后液体中加入壳聚糖1.1g恒温加热时，加热温度为80℃，恒温搅拌6h；

S5、向S4混合液中加入稻糠75g和淀粉12g，恒温加热并搅拌2小时，浸泡24h，即得成品牧场养殖废水絮凝剂。

实施例3：一种牧场养殖废水絮凝剂，其通过以下步骤制备而成：

S1、将盐酸220g和氯化锌16g混合，恒温加热，加热温度为45℃，并恒温搅拌2h，加入三氯化铁5g，在继续恒温加热时，加热温度为65℃，恒温搅拌2h，制得氯化锌-铁溶液；

S2、阳离子木质素、阴离子木质素其重量配比为2：0.8；

S3、在S1制得氯化锌-铁溶液中加入S2复配的木质素1.2g，恒温加热时，加热温度为55℃，恒温搅拌6h；

S4、在S3反应后液体中加入壳聚糖1.7g恒温加热时，加热温度为80℃，恒温搅拌6h；

S5、向S4混合液中加入稻糠85g和淀粉11g，恒温加热并搅拌2.5小时，浸泡24h，即得成品牧场养殖废水絮凝剂。

实施例4：

一种牧场养殖废水絮凝剂，其通过以下步骤制备而成：

S1、将盐酸205g和氯化锌11g混合，恒温加热，加热温度为45℃，并恒温搅拌2h，加入三氯化铁7g，在继续恒温加热时，加热温度为55℃，恒温搅拌4h，制得氯化锌-铁溶液；

S2、阳离子木质素、阴离子木质素其重量配比为2：0.8；

S3、在S1制得氯化锌-铁溶液中加入S2复配的木质素1.6g，恒温加热时，加热温度为55℃，恒温搅拌5h；

S4、在S3反应后液体中加入壳聚糖1.4g恒温加热时，加热温度为80℃，恒温搅拌6h；

S5、向S4混合液中加入稻糠65g和淀粉10.5g，恒温加热并搅拌2小时，浸泡24h，即得成品牧场养殖废水絮凝剂。

实验例：

取宁夏某牧场养殖废水，首先测定其COD值和悬浮物含量(作为未处理前测得的数值)，然后将污水分成5份，分别在5份污水中加入本申请实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制备的牧场养殖废水絮凝剂和聚硅酸铝(对照组)，处理完成后，测定经处理后的上清液的COD值和湿固含量，并与处理前进行比对，计算COD值和湿固的去除率。结果如下表所示。

其中，COD值的测定采用《GB/T11914-1989水质化学需氧量的测定重铬酸钾法》，悬浮物的测定采用《GB11901-1989水质悬浮物的测定重量法》。

去除率＝(未处理前测得的数值-处理后测得的数值)/未处理前测得的数值×100％。

由表可知，采用本申请实施例制备的牧场养殖废水絮凝剂对牧场养殖废水进行处理时，其COD和湿固的去除率明显高于聚合氯化铝，说明本申请制备的牧场养殖废水絮凝剂对于牧场养殖废水具有较好的净化效果，处理效果明显优于PAC+PAM。

综上所述，本申请提供一种牧场养殖废水絮凝剂，包括稻糠、盐酸、氯化锌、淀粉、三氯化铁、木质素以及壳聚糖，盐酸和与氯化锌和三氯化铁制备的锌基液体有较强的吸附性及净化力，有效去除牧场养殖废水中的金属离子和大量悬浮物，木质素和壳聚糖的引入可增强絮体的沉降性能，使污水中有害物质很快形成稳定的大块絮凝物而易于沉降，对于多种悬浮物和不可沉降悬浮物都具有较好的处理效果，而木质素具有离子交换及吸附性能，可以用于污水中重金属离子的去除，且木质素对部分芳香有机化合物，有较强的结合能力，故可用于污水中部分有机物质的去除，且相比于传统的聚合氯化铝，本申请的牧场养殖废水絮凝剂对于COD和悬浮物具有更高的去除率，且其成本更加低廉，从而降低了废水处理的成本，且对于牧场养殖废水中普遍含有的大量有机物质具有更好的去除效果。

另外，本申请提出一种牧场养殖废水絮凝剂的制备方法，该制备方法引入锌、铁可作为植物微量元素吸收，下游厂家已经将絮凝沉淀渣经发酵后经复配转换成有机肥。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。