專利名稱：一種黃河泥水快速分離劑及分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能將黃河高含泥沙水體快速分離的泥水分離劑、并將分離出的水回歸黃河促進黃河輸沙，分離出的泥沙資源再生利用，徹底實現(xiàn)黃河系統(tǒng)內(nèi)減沙減淤的方法。
背景技術(shù)：
長期以來，業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)統(tǒng)一認(rèn)識到，減少黃河泥沙淤積是治理黃河的關(guān)鍵；而黃河泥沙淤積的癥結(jié)是“少水多沙”，同時我們也應(yīng)看到泥沙作為一種物質(zhì)，具有二重性 ，其有害的一面為泥沙災(zāi)害，有利的一面稱之為泥沙資源，如果能夠充分利用黃河泥沙“變廢為寶”，提高黃河泥沙資源利用率就能夠減少泥沙災(zāi)害程度，把泥沙資源的綜合利用作為一項產(chǎn)業(yè)來挖掘，那么這項產(chǎn)業(yè)必將取得巨大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。黃河是世界上一條著名的多泥沙河流，每年輸沙16億噸，年復(fù)一年，致使下游河床不斷抬高，產(chǎn)生地上“懸河”奇觀。目前二級懸河的不利局面還在進一步加劇，使得如何盡快實現(xiàn)黃河減淤成為舉國上下人人為之關(guān)心的大問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明期望實現(xiàn)的目標(biāo)一是把黃河高含泥沙水流在其上游適當(dāng)位置進行泥與水的分離，使能減少入黃的沙量，再造上游入流入沙條件。在一定來水來沙環(huán)境下依據(jù)設(shè)定的技術(shù)比例要求從水中分出泥沙，泥水分離處理得到的入黃水量不變、入黃沙量減少的結(jié)果使其流向中下游的水體成為含沙量極低的“清水”。二是在黃河的中下游地區(qū)實施本技術(shù)，在這些地區(qū)處理黃河中的挾沙水流，主要是分離出泥沙，減少黃河河床目前的泥沙淤積存量。如此一來，這就改變了黃河河道輸水輸沙格局，提高河道水流挾沙能力，從根本上減輕黃河泥沙在中下游河段繼續(xù)淤積的問題。不僅如此，由于泥水分離使得水體“變清”，黃河河道將處于長序列長距離的次飽和輸沙狀態(tài)，可將原來淤積在中下游河段的泥沙挾起并向下游輸移，起到一定的沖刷作用。本專利期望實現(xiàn)的目標(biāo)三是把分離出的泥沙進行有價有值的建材化處置利用，采用分形理論建立黃河泥沙固結(jié)體標(biāo)準(zhǔn)檢測體系，應(yīng)用到黃河水利環(huán)境工程，將黃河泥沙資源的綜合利用作為一項產(chǎn)業(yè)來發(fā)展。達(dá)到對黃河的綜合治理實現(xiàn)“泥水分離、資源利用”的減淤總體目標(biāo)。依據(jù)科學(xué)發(fā)展觀、貫徹落實科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力、黃河減渾減淤并把黃河泥沙的實體資本和概念資本變成有價有值的資源予以利用、構(gòu)建黃河“泥水分離、資源利用”框架的思想理念是極有創(chuàng)新價值的，隨著黃河流域的區(qū)域性經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度不斷加大，泥水快速分離技術(shù)方法對黃河減渾減淤和泥沙資源的綜合利用必將取得巨大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會環(huán)境效益。本發(fā)明的技術(shù)方案為—種黃河泥水快速分離劑及其生成方法本發(fā)明的黃河泥水快速分離劑用于調(diào)理黃河挾沙水流的內(nèi)部特性、水力特性,調(diào)理水體紊動特性、泥沙沉降特性，改善泥與水的跟隨性。本發(fā)明中的黃河泥水快速分離劑的選料及其生成方法特別突出其聚合凝聚性、減阻性、助沉性。所使用的混凝材料組分大多選定分子量大的材料。其主要成分由淀粉接枝丙烯酸絮凝劑、聚合氯化鋁以及由磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉組成的緩沖液等組成。淀粉接枝丙烯酸絮凝劑是使用丙烯酸取代淀粉鏈上的仲碳或叔碳上的氫，生成帶有活性點的長鏈自由基，引發(fā)丙烯酸接枝共聚合，從而得到接枝共聚淀粉基的絮凝劑。由于在淀粉上接枝了具有絮凝功能的聚合物側(cè)鏈，這些側(cè)鏈基團能與許多微粒子親和、吸附，形成氫鍵，能吸附大量的泥沙粒子；或與被絮凝的泥沙顆粒形成物理交聯(lián)狀態(tài)，使其被沉淀下來。同時由于淀粉接枝丙烯酸絮凝劑是高分子絮凝劑，克服了當(dāng)泥沙粒子被吸附在其周圍時，因顆粒之間產(chǎn)生斥力而影響絮凝效果這一缺點。聚合氯化鋁是介于AlCl3和Al (OH)3之間的一種水溶性無機高分子聚合物，化學(xué)通式為Aln(OH)mCl3n_m(0〈m〈3n)。聚合氯化鋁的結(jié)構(gòu)由形態(tài)多變的多元羧基絡(luò)合物組成，由 于羧基絡(luò)合的架橋作用和多價離子的聚合作用從而能生成質(zhì)量較大的絮體。由于其水解過程快速，伴隨發(fā)生凝聚、吸附和沉淀等物理化學(xué)過程，通過壓縮雙電層，吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網(wǎng)捕等機理作用，使絮凝體沉降速度快。聚合氯化鋁適用的PH值范圍寬(5 9)。磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液的作用在于控制體系的pH值。一種黃河泥水快速分離劑，該分離劑的主要組分按其所凝聚的黃河懸浮泥沙的重量比計算，也就是按分離劑的組分重量占黃河懸浮泥沙的重量比計算①淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0· 005 O. 05% ；②聚合氯化鋁0· 05 O. 10% ;③摩爾濃度均為O. 2mol/L的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉按體積1:1混合緩沖液
O. 10% ο一種黃河泥水快速分離劑各組分(儲備液)的配制方法。所用原料純度均為工業(yè)純①將淀粉接枝丙烯酸絮凝劑固體配制成質(zhì)量濃度為O. 2%儲備液，質(zhì)量濃度為O. 2%的儲備液儲存期為七天；配制溶液時溶解溫度淀粉接枝丙烯酸絮凝劑是易溶于水的物質(zhì)，一般情況下，適宜的溶解溫度為20 40°C ；溶解攪拌淀粉接枝丙烯酸絮凝劑的溶解攪拌應(yīng)避免過強的剪切力，過強的剪切力易使分子鏈斷裂。因此，攪拌時宜采用低速漿葉裝置，如錨式、框式等；攪拌速度控制為60r/min 左右；②由于聚合氯化鋁易溶，因此聚合氯化鋁儲備液配制的方法很簡單，只需用水溶解稀釋就可以了。將聚合氯化鋁配制成質(zhì)量濃度為O. 5%儲備液；③磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液的配制磷酸二氫鈉溶液和磷酸氫二鈉溶液的配制分別在常溫下使用固態(tài)的NaH2PO4 · 2H20和固態(tài)的Na2HPO4 · 2H20，配制摩爾濃度均為O. 2mol/L溶液，按體積I: I的比例混合兩種溶液即為磷酸二氫鈉_磷酸氫二鈉緩沖溶液。一種黃河高含泥沙水快速分離方法本發(fā)明的黃河高含泥沙水的泥水快速分離方法，是指在黃河泥水快速分離劑的作用下，利用液固兩相的組成特性、體系的紊動特性、泥沙絮凝體沉降特性等，凝聚黃河泥水中的泥沙，使成為致密絮團狀態(tài)；再通過使用專有機械使泥水迅速分離，產(chǎn)出的泥餅含水率為35%左右。三、操作方式具體操作按以下步驟進行①配制濃度為0. 2%淀粉接枝丙烯酸絮凝劑儲備液、配制濃度為0. 5%的聚合氯化鋁儲備液、配制濃度各為0. 2mol/L的磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖溶液；②在需處理的黃河高含泥沙水中依次按磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液、聚合氯化鋁溶液、淀粉接枝丙烯酸絮凝劑溶液的順序加入。③其中，磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液、聚合氯化鋁溶液的各加入量分別為被 處理的泥沙重量百分比的磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液0. 10% ;聚合氯化鋁0. 05 0. 10% ;淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0. 005 0. 05%。④加入磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液和加入聚合氯化鋁溶液為直接連續(xù)加入，間隔15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝劑溶液。⑤各溶液加入時均需進行攪拌產(chǎn)生紊動，在水流紊動作用下立即會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)密實的泥沙絮凝體，在專有機械作用下快速使水與絮凝體分離。實施本發(fā)明的方法處理黃河高含沙水體中的泥和水后，“清水”回歸黃河，分離出的泥沙只需使用通用機械設(shè)備就可大規(guī)模地處置成建筑材料，結(jié)果將是黃河挾沙水流的泥沙濃度降低，輸沙能力大大提高，達(dá)到減淤效果。
具體實施例方式本發(fā)明實施例I的配比為聚合氯化鋁0. 050%淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0. 025%摩爾濃度均為0. 2mol/L的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉按體積1:1混合緩沖液0. 100%本發(fā)明實施例2的配比為聚合氯化鋁0. 025%淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0. 050%摩爾濃度均為0. 2mol/L的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉按體積I: I混合緩沖液0. 100%本發(fā)明實施例3的配比為聚合氯化鋁0. 100%淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0. 005%摩爾濃度均為0. 2mol/L的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉按體積I: I混合緩沖液0. 100%分離黃河高含泥沙水泥水的具體實施方式
按以下步驟進行①各物質(zhì)的用量按實施例I 3的配方所示數(shù)據(jù)分別取用；②實施時，在攪拌產(chǎn)生紊動的情況下加入磷酸二氫鈉-磷酸氫二鈉緩沖液，接著加入聚合氯化鋁溶液，15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝劑溶液。整個處理過程中攪拌不得停止。
③使用機械設(shè)備快速分離水與絮凝體。表I.所 吧示是按實施例I 3所用原料及投加配比對樣品(按黃河泥水成分比例配制)進行處理的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.ー種黃河泥水快速分離劑，該分離劑的各組分按其所凝聚的黃河懸浮泥沙的重量比計算，也就是按分離劑的組分重量占黃河懸浮泥沙的重量比計算，其特征在于 ①淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0.005 0. 05% ； ②聚合氯化鋁0.05 0. 10%。
③摩爾濃度均為0.2mol/L的磷酸ニ氫鈉、磷酸氫ニ鈉按體積I: I混合緩沖液0. 10%。
2.使用權(quán)利要求I所述的黃河泥水快速分離劑分離黃河高含泥沙水的方法，其特征在于按以下步驟進行 ①將淀粉接枝丙烯酸絮凝劑固體配制成質(zhì)量濃度為0.2%儲備液；將聚合氯化鋁配制成質(zhì)量濃度為0. 5%儲備液；磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩沖液的配制將磷酸ニ氫鈉溶液和磷酸氫ニ鈉溶液的配制分別在常溫下配制成摩爾濃度均為0. 2mol/L溶液，按體積I: I的比例混合兩種溶液即為磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩沖溶液； ②在需處理的黃河高含泥沙水中依次按磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩沖液、聚合氯化鋁溶液、淀粉接枝丙烯酸絮凝劑溶液的順序加入； ③其中磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩沖液、聚合氯化鋁溶液的各加入量分別為被處理的黃河懸浮泥沙的重量百分比計磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩沖液0. 10%;聚合氯化鋁0.05 0. 10% ;淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0. 005 0. 05% ； ④各溶液加入時均需進行攪拌產(chǎn)生紊動，在水流紊動作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)密實的泥沙絮凝體，通過機械設(shè)備作用使水與絮凝體分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的的方法，其特征在于所述步驟②中，磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩沖液和聚合氯化鋁溶液為直接連續(xù)加入，間隔15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝劑溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及黃河泥水快速分離劑及分離方法，分離劑各組分按所凝聚泥沙重量比計，淀粉接枝丙烯酸絮凝劑0.005～0.05%；聚合氯化鋁0.05～0.10%；摩爾濃度均為0.2mol/L的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉按體積1:1混合緩沖液 0.10%；將上述各組分制備成溶液，處理時依次按上述量加入緩沖液、聚合氯化鋁溶液，間隔15秒后再加入淀粉接枝丙烯酸絮凝劑溶液；各組分加入時均需進行攪拌產(chǎn)生紊動，在水流紊動作用下迅速產(chǎn)生結(jié)構(gòu)密實的泥沙絮凝體；使用機械設(shè)備使泥沙絮凝體與水分離；產(chǎn)出泥餅含水率35%。本發(fā)明處理黃河高含沙水體中的泥和水后，水回歸黃河，泥沙使用機械設(shè)備就可大規(guī)模地處置成建筑材料，結(jié)果是黃河挾沙水流泥沙濃度降低，輸沙能力大大提高，達(dá)到減淤效果。
文檔編號C02F1/52GK102765795SQ20121025978
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者楊國錄 申請人:楊國錄