CN104512951B - 一种利用pac残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法 - Google Patents

一种利用pac残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，包括以下步骤：将PAC残渣、催化剂和NaOH溶液混合，过滤得碱溶滤液和滤渣；用碱溶滤液制备聚硅硫酸铝铁；用滤渣制备废水处理粉剂。本发明的有益效果是：利用PAC废渣联产净水产品和废水处理粉剂，既可以为生产净水剂产品提供原料，又免去了PAC残渣的处理费用，属于以废治废，固废资源化利用；产品聚硅硫酸铝铁用于污水处理时絮凝迅速，絮体大而坚实，沉降快，应用范围广，试用的pH范围宽，适用于低温低浊水，具有良好的脱色、除藻效果；产品废水处理粉剂对废水中悬浮有机污染物质存在一定的吸附性能，对染料废水具有良好的脱色和COD去除效果。

Description

一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法
技术领域
本发明涉及一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，属于固废资源化利用领域。
背景技术
混凝沉淀作为污水处理工艺中的关键技术环节之一，对整个工艺流程的出水水质和运行成本起着重要作用。目前我国应用最广泛的混凝剂为铝盐和铁盐，其中聚合氯化铝(PAC)具有吸附活性高、澄清泥沙时间短、适应pH范围宽、不受水温影响等特点。结合目前我国市场上PAC的生产工艺，较为常用的是铝矾土、铝酸钙粉在一定条件下和盐酸或混合酸反应得到液体PAC，其中残余的固体形成了PAC的残渣。我国年产400kt液体PAC(10﹪氧化铝)，其中就会产生60kt固体废渣。本公司目前PAC年产量按20kt液体计，每年约产生300～500t废渣。此类废渣中会含有少量PAC，呈酸性，已经失去了进一步反应的活性，外观为土黄色块状固体，有滑腻感。这些废渣不但造成环境污染，而且残余铝、硅等元素会造成大量的资源浪费，委外处置不仅耗费大量的人力和资金，还会提高PAC的生产成本，因此，结合现有技术，有效对PAC废渣进行处理，使其变废为宝，成为可以利用的净水材料，对我国循环经济的发展和企业绿色转型起着至关重要的意义。
聚硅硫酸铝盐为一类新型无机高分子混凝剂，产品中引入聚硅，使混凝剂单体的相对分子质量变大，用于混凝处理时，提高吸附架桥作用，同时铝盐和铁盐能够充分发挥其电中和作用。聚硅硫酸铝盐兼具铝盐净水效果优越和铁盐沉降速度快的优点，同时由于聚硅产品生产原料容易获得，价格便宜，成为目前净水剂产品市场上的主流开发产品。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法。
本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，包括以下步骤：
(1)将PAC残渣、催化剂和NaOH溶液混合，80℃常压搅拌反应1h，过滤得碱溶滤液和滤渣；
(2)碱溶滤液制备聚硅硫酸铝铁：用H2SO4调节步骤(1)制得的碱溶滤液的pH至5～6，剧烈搅拌，加入硫酸铁溶液，搅拌0.5h，熟化1～10h，得成品聚硅硫酸铝铁；
(3)滤渣制备废水处理粉剂：将盐酸与步骤(1)制得的滤渣混合均匀，活化3～5h，采用滚筒干燥法将乳浊液干燥得到干粉，干燥温度为90～105℃，干粉压碎，用60目筛子过筛得废水处理粉剂。
进一步地，步骤(1)中PAC残渣为生产PAC成品底部残渣经压滤后的半固体物质。
进一步地，PAC残渣含有PAC，其碱溶铝溶出率为80％，按质量百分含量计，其铝含量以Al2O3计为7～12％，硅含量以SiO2计为3～7％，钙含量为40～60％，以Al2O3计是指Al2O3的质量百分含量，以SiO2计是指SiO2的质量百分含量。
进一步地，步骤(1)中催化剂为氯化钾，催化剂的投加量为PAC残渣质量的0.5～1％。
进一步地，步骤(1)中NaOH溶液的质量浓度为20～25％，NaOH溶液的投加量为PAC残渣质量的1.5倍。
进一步地，步骤(2)中H2SO4的质量浓度为40～60％。
进一步地，步骤(2)中硫酸铁溶液加入后的混合液中Al与Fe的摩尔比为3：1～2：1。
进一步地，步骤(3)中盐酸质量浓度为15～20％，盐酸的投加量为步骤(1)中滤渣质量的20～25％。
本发明的有益效果是：利用PAC废渣联产净水产品和废水处理粉剂，既可以为生产净水剂产品提供原料，又免去了PAC残渣的处理费用，属于以废治废，固废资源化利用；产品聚硅硫酸铝铁用于污水处理时絮凝迅速，絮体大而坚实，沉降快，应用范围广，试用的pH范围宽，适用于低温低浊水，具有良好的脱色、除藻效果；产品废水处理粉剂呈灰白色，主要成分为钙盐，同时存在少量铝、硅、硫等元素，对废水中悬浮有机污染物质存在一定的吸附性能，对染料废水具有良好的脱色和COD去除效果。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例一
本公司生产的经压滤的PAC废渣，其铝含量以Al2O3计为9.5％，硅含量以SiO2计为5.6％，钙含量为45％。取此批次PAC废渣200公斤、质量浓度25％的NaOH溶液300公斤、氯化钾固体1公斤充分混合，80℃常压搅拌反应1h，过滤得碱溶滤液和滤渣。其中碱溶滤液390公斤，作为制备聚硅硫酸铝铁的原料；滤渣110公斤，作为生产废水处理粉剂的原料。
用质量浓度为49％的硫酸调节碱溶滤液的pH至5，剧烈搅拌，加入质量浓度为15.9％、酸度为1％的硫酸铁溶液186公斤，搅拌0.5h，熟化5h，得液体成品聚硅硫酸铝铁。
将质量浓度为20％的盐酸27公斤与滤渣混合均匀，活化3h，采用滚筒干燥法将乳浊液干燥，干燥温度为90℃，将干粉压碎于60目筛子下过筛得废水处理粉剂。
实施例二
本公司生产的经压滤的PAC废渣，其铝含量以Al2O3计为7.3％，硅含量以SiO2计为5.1％，钙含量为56.7％。取此批次PAC废渣200公斤、质量浓度20％的NaOH溶液300公斤、氯化钾固体1.5公斤充分混合，80℃常压搅拌反应1h，过滤得碱溶滤液和滤渣。其中碱溶滤液370公斤，作为制备聚硅硫酸铝铁的原料；滤渣130公斤，作为生产废水处理粉剂的原料。
用质量浓度为42％的硫酸调节碱溶滤液pH至5.5，剧烈搅拌，加入质量浓度为13.1％、酸度为1％的硫酸铁溶液118公斤，搅拌0.5h，熟化4h，得液体成品聚硅硫酸铝铁。
将质量浓度为18％的盐酸32公斤与滤渣混合均匀，活化5h，采用滚筒干燥法将乳浊液干燥，干燥温度为100℃，将干粉压碎于60目筛子下过筛得废水处理粉剂。
实施例三
本公司生产的经压滤的PAC废渣，其铝含量以Al2O3计为11.8％，硅含量以SiO2计为6.5％，钙含量为42.3％。取此批次PAC废渣200公斤、质量浓度25％的NaOH溶液300公斤、氯化钾固体2公斤充分混合，80℃常压搅拌反应1h，过滤得碱溶滤液和滤渣。其中碱溶滤液385公斤，作为制备聚硅硫酸铝铁的原料；滤渣115公斤，作为生产废水处理粉剂的原料。
用质量浓度50％的硫酸调节碱溶滤液pH至6，剧烈搅拌，加入质量浓度为15.0％、酸度为1％的硫酸铁溶液197公斤，搅拌0.5h，熟化6h，得液体成品聚硅硫酸铝铁。
将质量浓度为20％的盐酸28公斤与滤渣混合均匀，活化5h，采用滚筒干燥法将乳浊液干燥，干燥温度为105℃，将干粉压碎于60目筛子下过筛得废水处理粉剂。
产品聚硅硫酸铝铁用于污水处理时絮凝迅速，絮体大而坚实，沉降快，应用范围广，试用的pH范围宽，适用于低温低浊水，具有良好的脱色、除藻效果。
产品废水处理粉剂呈灰白色，主要成分为钙盐，同时存在少量铝、硅、硫等元素，对废水中悬浮有机污染物质存在一定的吸附性能，对染料废水具有良好的脱色和COD去除效果。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将PAC残渣、催化剂和NaOH溶液混合，80℃常压搅拌反应1h，过滤得碱溶滤液和滤渣，催化剂为氯化钾；
(2)碱溶滤液制备聚硅硫酸铝铁：用H2SO4调节步骤(1)制得的碱溶滤液的pH至5～6，剧烈搅拌，加入硫酸铁溶液，搅拌0.5h，熟化1～10h，得成品聚硅硫酸铝铁；
(3)滤渣制备废水处理粉剂：将盐酸与步骤(1)制得的滤渣混合均匀，活化3～5h，采用滚筒干燥法将乳浊液干燥得到干粉，干燥温度为90～105℃，干粉压碎，用60目筛子过筛得废水处理粉剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：步骤(1)中PAC残渣为生产PAC成品底部残渣经压滤后的半固体物质。
3.根据权利要求2所述的一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：所述的PAC残渣含有PAC，其碱溶铝溶出率为80％，按质量百分含量计，其铝含量以Al2O3计为7～12％，硅含量以SiO2计为3～7％，钙含量为40～60％。
4.根据权利要求1所述的一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：所述的步骤(1)中催化剂的投加量为PAC残渣质量的0.5～1％。
5.根据权利要求1所述的一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：所述的步骤(1)中NaOH溶液的质量浓度为20～25％，NaOH溶液的投加量为PAC残渣质量的1.5倍。
6.根据权利要求1所述的一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：所述的步骤(2)中H2SO4的质量浓度为40～60％。
7.根据权利要求1所述的一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：所述的步骤(2)中硫酸铁溶液加入后的混合液中Al与Fe的摩尔比为3：1～2：1。
8.根据权利要求1所述的一种利用PAC残渣联产聚硅硫酸铝铁和废水处理粉剂的方法，其特征是：所述的步骤(3)中盐酸质量浓度为15～20％，盐酸的投加量为步骤(1)中滤渣质量的20～25％。
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