CN105481069A

CN105481069A - 一种碱渣加工的方法及其应用

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Publication number: CN105481069A
Application number: CN201510791202.7A
Authority: CN
Inventors: 石云峰; 朱月琪; 陈晶晶
Original assignee: GUANGZHOU JINLONGFENG ENVIRONMENT PROTECTION EQUIPMENT ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: GUANGZHOU JINLONGFENG ENVIRONMENT PROTECTION EQUIPMENT ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-04-13
Also published as: CN205183308U

Abstract

本发明公开了一种碱渣加工的方法及其应用，该方法为将碱渣脱氯后经压滤机搅拌调理后，于10~12？MPa高压下压干，使碱渣含水率为25%以下；将压滤后的碱渣与石灰按质量比（3～5）：1的比例混合均匀，在常温下进行陈化反应；即可。加工后的碱渣可作为污水净化剂进行应用。本发明污水净化剂对污水的浊度、金属离子含量、COD、总磷、氨氮等各项指标的去除率都要比传统净水剂石灰与硫酸亚铁组合的效果更好。

Description

一种碱渣加工的方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种碱渣加工的方法及其应用。

背景技术

纯碱是重要的基础化工原料，广泛应用于冶金、化工、纺织、造纸、医药和食品等工业，制碱业在国民经济中占有重要的地位。目前国内使用的制碱工艺通常为氨碱法，约占51%。而氨碱法生产纯碱过程中会产生大量废弃物。据统计，每生产1吨纯碱要排出9～11立方米的废弃物，其中含固体废渣约0.3～0.6吨，碱渣的处理一直是行业的难题，目前采用较多的是“碱渣分离后倾倒海洋”的处理方法。此方法虽然暂时解决了占用大量土地堆存碱渣并有可能对土地和水源产生二次污染的问题，但大量的碱渣倾倒至海洋，也不可避免地要对倾倒区域及附近水域造成一定的影响。如果能将碱渣变废为宝，进行再利用，不仅能够节省碱渣倾倒海洋的运输费用、避免碱渣对环境造成的污染，而且可以通过碱渣的再利用为企业创造附加价值，一举多得。

闰澍旺等的《碱渣土的工程性能研究》中指出，碱渣的颗粒非常细小，其中，65%以上(体积分数)的碱渣粒径<10微米(相当于1250目)，95%以上的碱渣〈25微米(相当于500目)，碱渣的最大粒径为38微米(相当于320目)。由于碱渣的粒度细，比表面积大，具有胶体性质，因此其粉体颗粒沉降速度慢，且含水率高，难以脱水，因此碱渣的脱水干燥是一个难点。

碱渣现有用途举例说明

1）利用碱渣制砌块

碱渣经磁处理脱盐后可添加在粉煤灰中，提高其制品的性能。利用磁技术除去碱渣中的可溶盐，能免除可溶盐对制品的破坏作用。将脱盐处理后的碱渣与粉煤灰分别进行活化处理，然后再分别按不小于30%的重量比配料，制作试件，分别按有关标准进行强度试验，其中两种配方强度超过标准10MPa，可在建筑上使用。

2）用碱渣制建筑胶凝材料

在建材方面，处理后的白泥中CaCO3和CaSO4将达60%以上，尤其是CaSO4的含量达20%~30%，是很好的水泥激发剂，可用来生产矿渣水泥、粉煤灰水泥，生产中不会再遇到HCl的腐蚀问题，也可用作彩色水泥的原料，生产装饰板材或其它建筑材料；在化工和轻工上可做塑料填料，造纸填充剂等;在农牧业上可做化肥，畜禽饲料添加剂等。

3）用碱渣生产新型水泥

碱渣生产新型水泥，是工业废渣综合利用的一个新途径，水泥强度可达325#标号。尤其适用于农田水利、砌作砂浆、制砖、道路等非钢筋混凝土及其制品。

4）用于工程土、干固造地

碱渣经煅烧后可应用于工业与民用建筑地基或道路路基，也可作为低洼地的填垫材料。在周边地区进行回填试验，可满足本地区80kpa的地基承载要求，在接近最优含水分的情况下，回填土的承载力可达150kpa以上。利用碱渣和粉煤灰为主要原料，掺入部分水玻璃，经磨细、配料、成球以及烧成而得到高强度、低密度陶粒。日本的氨碱厂都在海边，陆地又缺乏，所以日本将碱渣浆液脱水后填海造地，废清液则排入海中。

在畜牧养殖业废水处理，主要用于脱氮除磷，去除COD；在造纸废水处理，主要用于除浊、脱色、去除COD等；在印染废水处理，主要用于废水处理过程中的絮凝脱色、除浊和去除COD等；在制药废水处理，主要用于废水处理过程中的絮凝脱色、除浊和去除COD等；在化工废水处理，主要用于废水处理过程中的絮凝、除浊和去除COD等；在钢铁废水处理，主要用于水质净化，使其可循环再利用。同时，还可大量应用于生活污水，煤矿井下污水的处理等。因此，利用碱渣为原料生产净水剂用于水处理，有着十分广阔的市场。

常用净水剂举例说明

絮凝剂是目前应用最广泛，使用量最大的水处理化学药剂.凡是以地表水作为城镇饮用或工业用水水源的净化水厂，以及各种工业废水，城市污水净化处理，油田地下水灰注及污泥处置，都往往把絮凝剂处理作为处理工艺流程中不可缺少的前置关键工艺技术。而絮凝处理能否达到高效的关键在于恰当的选择和使用性能优良的混凝剂。目前常用的净水剂有铝盐（如六水三氯化铝、硫酸铝和明矾等），铁盐（如三氯化铁，硫酸亚铁等），高分子聚合物(如聚丙烯酰胺)等。

现有净水剂的缺点

目前常用的净水剂有铝盐（如六水三氯化铝、硫酸铝和明矾等），铁盐（如三氯化铁，硫酸亚铁等），高分子聚合物(如聚丙酰铵)等。但这三种净水剂的价格较高，且因金属离子的存在限制了其使用范围，其中铁盐起下沉作用，虽然对含泥高浊度污水去除效果好，但却影响水质色度；而单一地用碱渣作为净水剂，其絮凝速度也较慢。

随着我国工业的发展和环保法规的不断完善，对环境的要求越来越高，对环境问题也越来越重视。“三废”的处理规模不断增大，处理力度亦将不断加强。随着“三废”处理水平的提高，必将带动“三废”处理化学品市场的不断发展，对“三废”处理化学品的需求量将大量增加。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提出以碱渣为基体，配以石灰为辅助添加剂制成高效净化剂，在实际净水过程中，加入一定配比的聚丙烯酰胺（PAM），以进一步提高沉降效率和效果；另一方面，以碱渣为基体的高效净化剂的成本较低，解决了铝盐等净水剂成本较高的问题。

本发明的目的在于提供一种碱渣加工的方法及其应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种碱渣的加工方法，包括以下步骤：

1）将碱渣脱氯后经压滤机搅拌调理后，于10~12MPa高压下压干，使碱渣含水率为25%以下；

2）将压滤后的碱渣与石灰按质量比（3～5）：1的比例混合均匀，在常温下进行陈化反应；即可。

进一步的，步骤1）中高压压干碱渣的时间不超过30min。

进一步的，步骤2）所述陈化反应时的湿度为75%以下。

进一步的，步骤2）所述陈化反应使碱渣含水率降至15%以下。

上述方法加工后的碱渣作为污水净化剂的应用。

一种污水处理的方法，包括以下步骤：

1）将上述方法加工后的碱渣加入污水中，混匀，调节pH值为9～10；

2）加入絮凝剂，混匀，静置，即可。

进一步的，步骤1）调节pH前，加入混凝剂混匀。

进一步的，上述混凝剂为聚合氯化铝。

进一步的，上述絮凝剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯中的至少一种。

进一步的，上述污水为重金属污水或有机污水。

本发明的有益效果是：

1）本发明用碱渣制作高效净化剂，变废为宝，不仅解决了碱渣固废污染环境的问题，也降低了环境治理使用净化剂的费用，其中将高效净化剂用作净水剂，在使用过程中配以一定比例的聚丙烯酰胺（PAM），不仅成本低廉，絮凝沉降效果也十分明显，具有净水效果好、净水速度快、pH弱碱性、无机、安全性高、不产生二次污染等优点，属于绿色环保产品。具有极强的净化效果，可除去水中的重金属。处理原水使用范围广，处理后的水透明度极高，可回收重复利用，是一种比传统净水剂性价比更高的新型的高效净化剂。

2）本发明污水净化剂对污水的浊度、金属离子含量、COD、总磷、氨氮等各项指标的去除率都要比传统净水剂石灰与硫酸亚铁组合的效果更好。

3）本发明高效净化剂中的钙镁离子在碱性条件下，有助于生成磷酸盐沉淀。其中钙离子和磷酸生成磷酸钙沉淀；废水中的磷酸与镁离子和NH₄ ⁺生成不溶性的磷酸铵镁。通过Mg(OH)₂胶体与磷酸盐的共沉淀作用，能大大减少磷酸盐的沉降时间，沉降后能达到脱氮除磷，降低浊度的净水效果。

4）本发明工艺流程是：经过脱氯后的碱渣废液进入贮存池，贮存后的碱渣废液进入高效压滤机，使碱渣由含水率80%降低到25%以下，脱水后的碱渣经过粉碎后进入混合装置，与石灰进行混合。利用石灰消化吸水，同时放热蒸发部分水，使碱渣含水率进一步由25%降到15%以下。

附图说明

图1为压滤前后碱渣图。

具体实施方式

一种碱渣的加工方法，包括以下步骤：

优选的，步骤1）中高压压干碱渣的时间不超过30min。

优选的，步骤2）所述陈化反应时的湿度为75%以下。

优选的，步骤2）所述陈化反应使碱渣含水率降至15%以下。

上述方法加工后的碱渣作为污水净化剂的应用。

一种污水处理的方法，包括以下步骤：

2）加入絮凝剂，混匀，静置，即可。

优选的，步骤1）调节pH前，加入混凝剂混匀。

优选的，上述混凝剂为聚合氯化铝。

优选的，上述絮凝剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯中的至少一种。

优选的，上述污水为重金属污水或有机污水。

优选的，上述重金属污水为含铬废水。

优选的，上述有机污水为养殖废水、印染废水。

步骤2）中静置的时间为20~30min。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不局限于此。

实施例1一种碱渣的加工方法

1）南碱产生的碱渣经过脱氯后输入高效压滤机，压滤机先对碱渣进行调理，充分搅拌，以改善碱渣的滤水性，然后严格执行在10~12MPa高压下，30min时间内将碱渣压干，可将碱渣含水率由80%下降至25%以下，压滤后的碱渣进入下一工序，滤液则进入到南碱厂的生产工序中再利用，不会产生生产废液。

经压滤机压干后的碱渣呈硬质板块状（如图1所示），可直接粉碎，粉碎过程中无扬尘、不结粑，经粉碎后的干碱渣粉，进行下一步的处理。

2）将每667t脱水后的碱渣进行粉碎，并加入150t石灰混合均匀，在常温下进行陈化反应，陈化反应放出大量热量进一步蒸发水分，使碱渣含水率降至15%以下；

上述为了保证陈化反应进行，需确保反应环境中的湿度为40~50%，使水蒸气及时排出反应环境。

3）上步陈化后混合物再经过粉碎包装为最终产品，即为污水净化剂。

在本实施例中，每667t脱水后的碱渣和150t石灰（CaO）陈化后最终制得787t污水净化剂，其中碱渣和石灰的质量比为637：150，约为4.25：1。

下面将上述实施例中制备的污水净化剂分别用于电镀废水、印染废水、养猪废水等废水的处理，试验情况如下。

实施例2一种污水的处理方法

本实施废水来自电镀厂的废水，为含镍的电镀废水。

本实施废还将实施例1制备的污水净化剂处理电镀废水的效果与硫酸亚铁和石灰的配合使用处理电镀废水的效果进行比较，具体实验步骤为：

含镍电镀废水处理实验步骤：

1）将200mL含镍电镀废水（镍含量为130mg）中加入0.5g的实施例1制备的污水净化剂，混匀；用NaOH将含废水pH调至9；

2）按1PPM的量加入聚丙烯酰胺（PAM）混匀，静置20~30min即可。

对上述处理后的污水取上清液，测其COD及镍离子含量等指标。本实施例还设置了对比实验，除了使用的净化剂为硫酸亚铁和石灰的配合物，其他操作均相同。检测结果如表1所示。

表1本发明污水净化剂处理电镀废水的效果

从表1中的检测数据中可获知：

1）在处理含镍废水时，本发明净化剂对电镀废水中的金属离子和COD都有很好的去除效果，对镍的去除率达99.23%，对COD的去除率达80%；硫酸亚铁和石灰配合使用时，对金属离子和COD也有很好的去除效果，对镍的去除率也达99.23%，但对COD的去除率较低（77.5%）。

2）分别使用两种净化剂处理电镀废水，当达到同样的去除镍的效果时，本发明污水净化剂的用量为0.5g，硫酸亚铁和石灰的用量分别为0.1g和0.3g。由实施例1中污水净化剂的制作过程可知，本发明污水净化剂中碱渣和石灰的质量比约为4.25：1，所以，0.5g污水净化剂中含有约0.1g（即0.095g）石灰和约0.4g碱渣。由此可知，0.4g的碱渣可以取代0.1g硫酸亚铁和0.2g石灰，而碱渣的价格远远低于硫酸亚铁和石灰，所以，本发明污水净化剂在处理含镍电镀废水时，费用会远低于硫酸亚铁和石灰处理时的费用。

3）分别使用两种净化剂处理电镀废水，当达到同样的去除镍的效果时，本发明污水净化剂产生的污泥量是使用硫酸亚铁和石灰时产生污泥量的57.5%。可见使用本发明污水净化剂可降低后续处理污泥的费用。

实施例3一种污水的处理方法

本实施废水来自电镀厂的废水，为含铬的电镀废水。

含铬电镀废水处理实验步骤：

1）将200mL含铬电镀废水（镍含量为10mg）中加入0.2g的实施例1制备的污水净化剂，混匀；用NaOH将含废水pH调至10；

2）按1PPM的量加入聚丙烯酰胺（PAM）混匀，静置20~30min即可。

对上述处理后的污水取上清液，测其COD及铬离子含量等指标。本实施例还设置了对比实验，除了使用的净化剂为硫酸亚铁和石灰的配合物、pH为8，其他操作均相同。检测结果如表2所示。

表2本发明污水净化剂处理电镀废水的效果

从表2中的检测数据中可获知：

1）分别使用两种净化剂处理电镀废水，当达到同样的去除铬的效果时，本发明污水净化剂的用量为0.2g，硫酸亚铁和石灰的用量分别为0.1g和0.05g。由实施例1中污水净化剂的制作过程可知，本发明污水净化剂中碱渣和石灰的质量比约为4.25：1，所以，0.2g污水净化剂中含有不到0.04g的石灰和约0.16g碱渣。由此可知，0.16g的碱渣可以取代0.1g硫酸亚铁和0.01g石灰，而碱渣的价格远远低于硫酸亚铁和石灰，所以，本发明污水净化剂在处理含铬电镀废水时，费用会远低于硫酸亚铁和石灰处理时的费用。

综上所述，使用本发明污水净化剂处理电镀废水的效果要优于用硫酸亚铁和石灰。使用本发明污水净化剂处理电镀废水可以大大降低处理的药剂费用。

实施例4一种污水的处理方法

本实施例的废水来自印染厂的废水。

印染废水处理实验步骤：

1）将200mL印染废水（COD含量为140.2mg）中加入0.5g的实施例1制备的污水净化剂，混匀；用NaOH将含废水pH调至10；

2）按1PPM的量加入聚丙烯酰胺（PAM）混匀，静置20~30min即可。

对上述处理后的污水取上清液，测其COD等指标。本实施例还设置了对比实验，除了使用的净化剂为硫酸亚铁和石灰的配合物、pH为7.5，其他操作均相同。检测结果如表3所示。

表3本发明污水净化剂处理印染废水的实验结果

由表3中的数据可得到如下结论：

1）分别使用两种净化剂，当达到同样的COD去除效果时，本发明净化剂的用量为0.5g，而硫酸亚铁和石灰的用量分别为0.3g和0.1g，而0.5g本发明净化剂中含有不到0.1g的石灰和约0.4g的碱渣。由此可知，0.4g碱渣可以取代0.3g硫酸亚铁，而碱渣的价格远远低于硫酸亚铁，所以，本发明净化剂在处理印染废水时，费用会远低于硫酸亚铁和石灰的处理费用。

2）分别使用两种净化剂，当达到同样COD去除效果时，使用本发明净化剂产生的污泥量仅是使用硫酸亚铁和石灰时产生污泥量的5%。可见使用本发明净化剂可大大降低了后续处理污泥的费用。

综上所述，使用本发明净化剂处理印染废水的效果要优于用硫酸亚铁和石灰，且可大大降低处理的药剂费用。

实施例5一种污水的处理方法

本实施例的废水来自养猪场废水。

养殖废水处理实验步骤：

1）将200mL猪场养殖废水中加入0.5g（或0.2g）的实施例1制备的污水净化剂，混匀；按500PPM的量加入聚合氯化铝（PAC）混匀，用NaOH将含废水pH调至9；

2）按1PPM的量加入聚丙烯酰胺（PAM）混匀，静置20~30min即可。

对上述处理后的污水取上清液，测其总磷（TP）、NH₃-N、浊度等指标，检测结果如表4所示。

表4本发明污水净化剂处理养殖废水的实验结果

由表4中的数据可得到如下结论：

本发明污水效净化剂对养猪废水中的TP、NH₃-N处理有很好的效果，净化剂投加量为0.5g时，TP、NH₃-N的去除率分别为88.9％、40％，浊度较原水下降84.02％；MC投加量为0.2g时，TP、NH₃-N的去除率分别为88.9％、30％，浊度较原水下降91.4％。

综上所述，使用本发明净化剂处理养猪废水的脱氮除磷具有很好的效果。

Claims

1.一种碱渣的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中高压压干碱渣的时间不超过30min。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）所述陈化反应时的湿度为75%以下。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）所述陈化反应使碱渣含水率降至15%以下。

5.权利要求1~4任一所述方法加工后的碱渣作为污水净化剂的应用。

6.一种污水处理的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将经权利要求1~4任一所述方法加工后的碱渣加入污水中，混匀，调节pH值为9～10；

2）加入絮凝剂，混匀，静置，即可。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤1）调节pH前，加入混凝剂混匀。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述混凝剂为聚合氯化铝。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述絮凝剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚苯乙烯磺酸盐、聚氧化乙烯中的至少一种。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述污水为重金属污水或有机污水。