本发明涉及污水混凝处理技术领域。更具体地，涉及一种用于多种废水的絮凝剂及其制备方法和应用。
背景技术：
工业废物资源化是一种有效节约资源并高效利用资源的热门研究领域。在钢铁企业中，钢渣是最常见的工业废弃物之一。多年来，钢渣未能经过有效利用，往往大量占用空地，其内含的某些物质易对环境造成污染。钢铁冶金工业中产生的废渣，其产生率为粗钢产量的8-15％。我国的粗钢产量巨大，随之产生的废渣也迅速递增。经过多年研究，目前大部分钢渣可以被回收利用作为混凝土材料，为钢渣的回收利用提供了一个有效的途径。但是目前仍有大量的钢渣难以回收，尤其是转炉钢渣。钢渣具有较高的比表面积和较高的碱性，因此，其吸附能力较强，尤其对于含有重金属的废水，这些特性，使其在污水处理领域有着广阔的应用前景。同样，粉煤灰(俗称飞灰)也是工业上常见的废弃物，其颗粒细小且轻，如果不加以控制会对空气造成严重污染。粉煤灰同样具有极高的比表面积和吸附能力，可以作为一种优良的吸附剂使用。
在污水处理过程中，铝盐和聚丙烯酰胺组合使用的絮凝法是常见的物理化学处理方法，这种方法可以有效的去除水中的胶体、悬浮颗粒物等，但是，针对污水中的微细颗粒悬浮物、溶解性有机物等的去除效果并不理想，尤其是工业浊环水、黑臭水体等处理过程中，不得不加大药剂的使用量。
因此，本发明提供了一种用于多种废水的絮凝剂及其制备方法和应用，解决了上述问题。
技术实现要素：
本发明的第一个目的在于提供一种用于多种废水的絮凝剂；该絮凝剂通过将工业废弃物、无机盐、天然有机物复合，是一种全新的可用于多种废水处理的絮凝剂。
本发明的第二个目的在于提供一种用于多种废水的絮凝剂的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种用于多种废水的絮凝剂的应用。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于多种废水的絮凝剂，以所述用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，所述用于多种废水的絮凝剂包括：
本发明所述的用于多种废水的絮凝剂中，壳聚糖分子中有大量的酰胺基、羟基，具有良好的吸附、絮凝能力，原料完全取自于自然界，改性后的壳聚糖可溶于水，絮凝能力大大增强；
玉米淀粉可以依靠其大分子链，对悬浮颗粒物及溶解性有机物进行网捕、架桥；
钢渣具有较高的吸附能力，可以对废水中的污染物进行吸附；
硫酸镁可以提高絮体的紧实度，使絮体形成后不易被打碎；
硝酸铁可以改变污染物的表面电荷，使其更容易被壳聚糖分子和玉米淀粉分子网捕、架桥；
氧化钠可以调整污水的ph值，有利于提高絮凝剂的适用范围及使用效果；
粉煤灰和活性炭在本絮凝剂中主要发挥各自的吸附作用，主要针对污水中的细小颗粒物及可溶性有机物。
上述组分相互配合，协同作用，可用于多种废水，缺少任一组分或者任一组分的含量改变都会导致本发明在不同废水的治理方面有不同程度的减弱。
优选地，所述改性壳聚糖包括2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、羧甲基壳聚糖和黄原酸钠壳聚糖中的一种或多种。
优选地，所述钢渣为钢铁厂炼钢过程中产生的废渣。
优选地，所述玉米淀粉通过将玉米用亚硫酸溶液浸渍后，通过破碎、过筛、沉淀、干燥和磨细制备得到；其中，所述浸渍的温度为45℃～60℃，所述亚硫酸溶液的浓度为0.3wt％～0.6wt％，浸渍的时间为50h～70h。
优选地，所述粉煤灰为煤炭燃烧时排出的飞灰粒。
作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)将钢渣磨成不低于300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成不低于200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀得到混合粉末a；
2)将玉米淀粉和水混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液干燥后磨成不低于200目的粉末，得到混合粉末b；
4)将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成不低于100目的粉末；
5)将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末混合均匀，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
应当理解的是，在上述步骤中，混合为本领域的常规技术手段，混合过程中可以进行搅拌，搅拌的目的是使各组分混合得更加充分，防止局部出现结块；上述步骤除干燥步骤外，如无特殊说明，均是在室温下进行；此外，步骤1)、步骤2)和步骤5)的混合过程中，各组分的加入顺序不做具体要求，本领域技术人员可以现场作业需要合理调整该些原料的加入顺序。
优选地，步骤1)中所述钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末的混匀度达到98％以上。
优选地，步骤2)中所述玉米淀粉和水的质量比为1:40～60。
优选地，步骤3)中所述干燥的条件为50℃～70℃条件下干燥30h～48h。
优选地，步骤5)中所述步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末的混匀度达到98％以上。
作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种上述用于多种废水的絮凝剂在污水混凝沉淀处理中的应用。
另外，如无特殊说明，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的用于多种废水的絮凝剂，可以通过吸附、絮凝等作用将废水中的污染物进行有效去除，达到净化水体的目的。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明中，制备方法如无特殊说明则均为常规方法；所用的原料如无特别说明均可从公开的商业途径获得。
本发明下述实施例和对比例中所述玉米淀粉均为玉米用亚硫酸溶液浸渍后，通过破碎、过筛、沉淀、干燥和磨细制备得到；其中，所述浸渍的温度为50℃、所述亚硫酸溶液的浓度为0.3wt％，浸渍的时间为50h；所述改性壳聚糖均采用2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。
实施例1
本实施例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本实施例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:40混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在70℃下进行干燥30h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
实施例2
本实施例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本实施例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:50混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在60℃下进行干燥36h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
实施例3
本实施例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本实施例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:60混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在50℃下进行干燥48h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
对比例1
本对比例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本对比例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:60混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在50℃下进行干燥48h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将氯化钠、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的氯化钠粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
对比例2
本对比例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本对比例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将氯化钠、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、氯化钠粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:60混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在50℃下进行干燥48h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
对比例3
本对比例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本对比例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:60混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在50℃下进行干燥48h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和氯化钠分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及氯化钠粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
对比例4
本对比例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本对比例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:40混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在70℃下进行干燥60h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
对比例5
本对比例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本对比例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:50混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在90℃下进行干燥36h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
对比例6
本对比例提供了一种用于多种废水的絮凝剂，其中，以该用于多种废水的絮凝剂的总重量为100wt％计，该用于多种废水的絮凝剂包含：
本对比例还提供了上述用于多种废水的絮凝剂的制备方法，其包括以下步骤：
1)室温下，将钢渣磨成300目的粉末，将硝酸铁、硫酸镁和活性炭分别磨成200目的粉末，将钢渣粉末、硝酸铁粉末、硫酸镁粉末和活性炭粉末混合均匀，并使混匀度达到98％以上，得到混合粉末a；
2)室温下，将玉米淀粉和水按质量比1:60混合均匀得到玉米淀粉悬浊液；将玉米淀粉悬浊液与步骤1)得到的混合粉末a混合均匀得到混合悬浊液；
3)将步骤2)得到的混合悬浊液在50℃下进行干燥12h，于室温下磨成200目粉末，得到混合粉末b；
4)室温下，将改性壳聚糖、氧化钠和粉煤灰分别磨成100目的粉末；
5)室温下，将步骤3)得到的混合粉末b和步骤4)得到的改性壳聚糖粉末、氧化钠粉末以及粉煤灰粉末进行均匀混合，并使混匀度达到98％以上，得到所述用于多种废水的絮凝剂。
测试例1
本测试例提供了一种用于多种废水的絮凝剂在冶金行业浊环水处理中的应用，其包括以下步骤：
将实施例1、对比例1、对比例4制备得到的用于多种废水的絮凝剂分别与某钢铁厂浊环废水于烧杯中混合搅拌，进行烧杯实验。
实验结果表明：某钢铁厂浊环废水的原水中悬浮物的含量为489.2mg/l；本测试例分别以0.2mg/l、0.4mg/l、0.6mg/l、0.8mg/l、1.0mg/l、1.2mg/l、1.4mg/l的絮凝剂投加量，各搅拌10min，随后静置2min，进行试验。其出水悬浮物的浓度如表1所示。可见，在投加量为1.0mg/l后出水悬浮物浓度即已下降到接近10mg/l。本发明的絮凝剂有效的去除了废水中的悬浮颗粒物。实施例1的试验效果远优于对比例1和对比例4，可见改性壳聚糖本絮凝剂中是不可或缺的组分，也说明该絮凝剂的制备过程中，步骤3)中的干燥时间不可过长，干燥时间过长会降低玉米淀粉的网捕、架桥的作用，降低絮凝剂对污水中微小颗粒物的去除能力。
表1浊环废水治理结果
测试例2
本测试例提供了一种用于多种废水的絮凝剂在含油废水处理中的应用，其包括以下步骤：
将实施例2、对比例2、对比例5制备得到的用于多种废水的絮凝剂分别与某食品厂含油废水于烧杯中混合搅拌，进行烧杯实验。
实验结果表明：某食品厂含油废水的原水中油的含量为294.1mg/l；本测试例分别以1mg/l、2mg/l、3mg/l、4mg/l、5mg/l、7mg/l、9mg/l的絮凝剂投加量，各搅拌20min，进行试验。其投加后残余油的含量如表2所示。可见，在投加量为5mg/l将本发明的絮凝剂有效的去除了废水中的油。对比例2的实验结果表明，硝酸铁是本絮凝剂中不可或缺的组分，缺少硝酸铁后，絮凝剂对有机物的去除能力明显下降。对比例5的实验结果表明，过高的干燥温度，同样会降低玉米淀粉在本絮凝剂中的作用。
表2含油废水治理结果
测试例3
本测试例提供了一种用于多种废水的絮凝剂在黑臭水体治理工程中的应用，其包括以下步骤：
将实施例3、对比例3、对比例6制备得到的用于多种废水的絮凝剂分别与某河道获取的黑臭河道污水于烧杯中混合搅拌，进行烧杯实验。
实验结果表明：本测试例以3mg/l的絮凝剂投加量，搅拌2min，进行试验。其投加效果如表3所示。可见，将本发明的絮凝剂应用于黑臭河道净化，水体中的cod、bod、总磷、总氮等都得到了有效去除。对比例3的实验结果表明，粉煤灰是本絮凝剂中不可或缺的组分。对比例6的实验结果表明，玉米淀粉水溶液的干燥时间过短会降低本絮凝剂的使用效果。
表3黑臭水体治理结果
综上所述，本发明各组分之间相互配合，协同作用，使其吸附、絮凝的作用效果最优。缺少改性壳聚糖导致本絮凝剂的网捕、架桥作用减弱，从而导致对污染物的絮凝去除能力降低；缺少硝酸铁导致本絮凝剂电中和的能力减弱，从而导致天然有机絮凝剂架桥和网捕的污染物减少；缺少粉煤灰导致本絮凝剂吸附能力降低。本絮凝剂中玉米淀粉在配制成水溶液后需要在50～70℃下干燥30～48h，温度过高或高低、干燥时间过长或过短，都会降低本絮凝剂的效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。