CN109650426B - 水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法 - Google Patents

水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，包括对水处理剂聚氯化铝废渣进行脱Cl‑处理，得到脱Cl‑处理液和混合泥浆；将所述混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆；所述上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼，将泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合造粒、烧结，制得陶粒；将脱氯处理液置于三效四体强制循环蒸发设备中或MVR强制循环蒸发器中进行循环蒸发浓缩处理，制得液态聚氯化铝；对底层颗粒进行喷淋处理，得到含铝砂。该方法使得水处理剂聚氯化铝废渣中各个成分充分得到回收利用，整个过程无新废弃物排放，既解决了水处理剂聚氯化铝废渣随处堆放污染的问题，又实现了资源回收。该工艺步骤简单、易于工业化推广。

Description

水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法
技术领域
本发明涉及净水剂领域，特别是一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法。
背景技术
水处理剂聚氯化铝废渣是含有铝、硅、钙、镁、铁、钛元素等复杂成分的混合物，长期以来，废渣大多随意倾倒、填埋，存在较大的环境风险。最近阶段，环保监管越来越严，废渣不再允许倾倒、填埋，废渣的出路成为企业能否生存的关键问题。
为了减少废渣产量，企业通常将原有水处理剂生产工艺铝矾土加铝酸钙加盐酸的工艺替换为氢氧化铝加铝酸钙加盐酸，废渣产量大为减少。但此种做法治标不治本，随着企业产量的积累，水处理剂聚氯化铝废渣依然存量过大。中南民族大学李娜等人提出了采用中和改性处理的手段来处理水处理剂聚氯化铝废渣，使其能够用作建筑材料，取代部分黏土，制备烧结普通砖，还能够作为石油产品精炼用脱色剂的添加剂进行回收利用。申请号为201610084948.9的专利提供了利用烧结的方法将聚氯化铝残渣里面含有羟基铝的络合物与硅钙形成共聚物，并在水体中可以中和水体中的酸性，使氟离子与铝离子形成稳定的氟化铝，来制备一种可以直接在滤柱中使用的除氟剂。
但上述方法会存在水处理剂聚氯化铝废渣处理不彻底、废渣处理过程中需要消耗较多能源或处理过程中会产生新的废弃物等缺陷。因此，水处理剂行业亟需一种能够有效解决水处理剂聚氯化铝废渣污染且无新的废渣生成还能综合利用的方法。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，具体包括以下步骤：
脱Cl-处理对水处理剂聚氯化铝废渣进行水洗脱Cl-处理和利用碱液进行碱洗脱Cl-处理，得到脱Cl-处理液和混合泥浆，其中，控制所述碱液质量百分浓度为8％～15％；
静置分层将所述混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物；
废渣分离从含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物中依次分离出所述底层颗粒、所述中层颗粒和所述上层泥浆；所述上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼；
分类利用按照质量份数比为(80～100)：(0～20)：(0～20)的比例将所述泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合、造粒，得到待烧粒料；在温度为1000℃～1300℃温度下对所述待烧粒料进行烧制，冷却至室温后得到陶粒；将所述脱氯处理液置于三效四体强制循环蒸发设备中或MVR强制循环蒸发器中进行循环蒸发浓缩处理，制得液态聚氯化铝；对所述底层颗粒进行喷淋处理，得到含铝砂。
基于上述，所述脱Cl-处理步骤中还包括首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选、粉碎的分步骤。
基于上述，所述脱Cl-处理步骤具体包括：首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣；然后采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理和利用碱液进行碱洗脱Cl-处理，得到所述脱Cl-处理液和所述混合泥浆。
基于上述，所述脱Cl-处理步骤具体包括：所述脱Cl-处理步骤具体包括：首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣；然后采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理、碱洗脱Cl-处理和第二次水洗脱Cl-处理，得到所述脱Cl-处理液、所述混合泥浆和第二次水洗液。
基于上述，所述脱Cl-处理步骤还包括回收所述第二次水洗液并将其汇集至洗水池中的分步骤。
基于上述，所述分类利用步骤中，在对所述脱Cl-处理液进行循环蒸发浓缩处理的过程中还产生冷凝水，回收该冷凝水并将其汇集至所述洗水池中。
基于上述，该方法还包括将汇集至所述洗水池中的第二次水洗液和冷凝水作为对水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗脱Cl-处理时的水源的步骤。
基于上述，所述分类利用步骤中，在对所述脱氯处理液进行循环蒸发浓缩处理的过程中还产生冷凝水，回收该冷凝水用作对所述底层颗粒进行喷淋处理时的水源。
基于上述，所述分类利用步骤还包括将所述中层颗粒与水泥和石子搅拌、成型、风干处理制取步道砖的分步骤。
基于上述，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的一种或两者的混合。
与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明提供的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法主要包括首先对水处理剂聚氯化铝废渣进行脱Cl-处理，得到脱氯处理液和混合泥浆；然后对所述脱氯处理液进行循环蒸发浓缩处理制得液态聚氯化铝成品；对混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆；依次分离所述底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆分别制取陶粒、步道砖和含铝砂。通过该方法使得水处理剂聚氯化铝废渣中各个成分充分得到了回收利用，水处理剂聚氯化铝废渣无残留，变废为宝，且废渣处理过程中基本无新的废弃物生成，既解决了水处理剂聚氯化铝废渣随处堆放污染环境的问题，又实现了资源回收利用，且该工艺步骤简单、绿色环保、易于工业化推广。
进一步的，该方法在对水处理剂聚氯化铝废渣进行脱Cl-处理时，利用水处理剂聚氯化铝易溶于水的性质，采用水和碱液对其进行脱Cl-处理，基本上是单纯的物理脱Cl-方法，不需要消耗热源且还能最大程度上将水处理剂聚氯化铝废渣中残留的聚氯化铝溶解回收。同时，本发明利用质量百分浓度为8％～15％的碱液对水处理剂聚氯化铝废渣进行碱洗脱Cl-处理，在保证脱Cl-效果的同时，降低了高浓度碱液对后续回收液体聚氯化铝的影响。
进一步的，该方法在制取陶粒时选用的生化污泥和粉煤灰等原料均为固体废弃物，不需要额外添加新的资源，完全实现了“以废治废”的目的。
进一步的，该方法还包括分别回收第二次水洗处理时的水洗液和对所述脱氯处理液进行循环蒸发浓缩处理时的冷凝水，并作为第一次水洗脱Cl-处理时的水源的步骤。该步骤在增加脱Cl-效果、使得水处理剂聚氯化铝废渣脱氯效果更加彻底的同时，还节约了水资源，降低了成本，实现了资源的循环利用。
进一步的，该方法还包括首先利用差速粉碎机对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粉碎，充分利用了差速粉碎机中两个破碎辊之间的转速差，人为地强化了破碎过程中的“滑差现象”，延长了水处理剂聚氯化铝废渣与破碎辊破碎齿间的接触、滞留时间，克服了水处理剂聚氯化铝废渣粉碎时的打滑现象，使得整个破碎过程变得更加完善、有效，从而缩短了粉碎时间和增大了颗粒表面积，使得水处理剂聚氯化铝废渣颗粒能与水和碱液充分接触，加速了水洗和碱洗过程，缩短了脱氯处理时间。同时，该方法采用疏解装置对粉碎、筛分处理筛分后的水处理剂聚氯化铝废渣颗粒依次进行第一次水洗脱Cl-处理、碱洗脱Cl-处理和第二次水洗脱Cl-处理，使得水处理剂聚氯化铝废渣颗粒能与水洗液和碱液充分搅拌混合，加速了水洗和碱洗过程，缩短了脱Cl-处理时间。
进一步的，该方法还包括利用三效四体强制循环蒸发设备或MVR强制循环蒸发器中对水处理剂聚氯化铝废渣脱Cl-处理液进行强制循环蒸发浓缩，确保了从水处理剂聚氯化铝废渣脱Cl-处理液回收得到的聚氯化铝成分均一、受热均匀、性能稳定。
更进一步的，该方法通过对底层颗粒进行喷淋处理，利用喷淋设备喷出的细小液体持续冲刷底层颗粒，增大了颗粒与液体的接触面积，降低了制得的含铝砂含杂率。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法的工艺流程图。
图2是本发明实施例2提供的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
以下各实施例均以巩义市现有的水处理剂聚氯化铝废渣为处理对象。
河南巩义是国内最大的净水剂生产基地，其产量占全国的60％以上，达到120万吨/年。因为大多数厂家的生产工艺为铝矾土+铝酸钙+盐酸工艺，所以每年产生的湿基废渣也在百万吨以上。过去净水剂废渣大多随意倾倒、填埋，造成了严重的废弃物污染。随着环保要求越来越严，水处理剂聚氯化铝废渣如何实现无害化处理是制约净水剂行业发展的瓶颈。
对巩义市现有的水处理剂聚氯化铝废渣进行试验分析，选取的8个试样化学成分如表1所示，从表1中可以看出，巩义市现存的水处理剂聚氯化铝废渣化学成分相近，含有质量百分数均值为22.05％的水分、22.31％的Al2O3、38.9％的SiO2、1.97％的TiO2、0.39％的MgO、3.04％的CaO、1.74％的Fe2O3。
表1水处理剂聚氯化铝废渣化学成分表
样品号 水分％ Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％ SiO<sub>2</sub>％ TiO<sub>2</sub>％ MgO％ CaO％ Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>％
1 33 15.61 37.12 1.82 0.15 1.88 1.21
2 31.62 17.92 29.17 2.59 0.63 3.46 2.5
3 26.8 24.4 40.92 1.5 0.4 3.78 1.5
4 8 25.6 41.7
5 10 28.12 43.92
6 15.56 26.01 39.72
7 22.58 21.04 36.46
8 28.86 19.76 42.15
均值 22.05 22.31 38.90 1.97 0.39 1.74
实施例1
本实施例提供一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，具体地，该方法的流程图如图1所示，它具体包括以下步骤：
脱Cl-处理首先利用疏解装置对水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理和碱洗脱Cl-处理，得到脱Cl-处理液和混合泥浆，其中，控制所述碱洗时所用的碱液质量百分浓度为10％，所述碱液为氢氧化钠溶液；第一次水洗脱Cl-处理和碱洗脱Cl-处理时以水力碎浆机上的水处理剂聚氯化铝废渣泥块完全散开能静置分层为止；所述疏解装置为水力碎浆机；
静置分层将所述混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物；
废渣分离从含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物中依次分离出所述底层颗粒、所述中层颗粒和所述上层泥浆；所述上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼；
分类利用按照质量份数比为80：10：13的比例将所述泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合造粒，得到待烧粒料，然后在温度为1100℃温度下对所述待烧粒料进行烧制，冷却至室温后得到陶粒；将所述脱氯处理液置于三效四体强制循环蒸发设备中对进行循环蒸发浓缩处理，制得含30％Al2O3的液态聚氯化铝成品；将所述底层颗粒置于喷淋设备中，以水为喷淋介质对所述底层颗粒进行喷淋处理50min，得到含铝砂。
实施例2
本实施例提供一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，该方法的流程图如图2所示，它具体包括以下步骤：
脱Cl-处理首先对所述水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣；采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理、碱洗脱Cl-处理和第二次水洗脱Cl-处理，得到脱Cl-处理液、混合泥浆和第二次水洗液，其中，控制所述碱洗时所用的碱液质量百分浓度为13％，所述碱液为氢氧化钙溶液；
静置分层将所述混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物；
废渣分离从含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物中依次分离出所述底层颗粒、所述中层颗粒和所述上层泥浆；所述上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼；
分类利用按照质量份数比为100：20：16的比例将所述泥饼与所述生化污泥、所述粉煤灰进行混合造粒，得到待烧粒料，然后在温度为1200℃温度下对所述待烧粒料进行烧制，冷却至室温后得到陶粒；将所述脱氯处理液置于MVR强制循环蒸发器设备中对进行循环蒸发浓缩处理，制得含30％Al2O3的液态聚氯化铝成品；将所述底层颗粒置于喷淋设备中，以水为喷淋介质对所述底层颗粒进行喷淋处理50min，得到含铝砂。
为了资源循环利用，本实施例提供的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法回收所述第二次水洗液并将其汇集至洗水池中；以及回收对所述脱Cl-处理液进行循环蒸发浓缩处理时产生的冷凝水并将其汇集至所述洗水池中；然后将汇集至所述洗水池中的第二次水洗液和冷凝水作为对水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗脱Cl-处理时的水源的步骤。
同时，对所述脱氯处理液进行循环蒸发浓缩处理时产生的冷凝水还可以作为对所述底层颗粒进行喷淋处理时的水源进行循环利用。
实施例3
本实施例提供一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，其步骤与实施例2中的步骤大致相同，不同之处在于本实施例中：所述泥饼与所述生化污泥和所述粉煤灰三者的质量份数比为17：2：1。
上述各实施例中用作陶粒制备原料的生化污泥均来源于巩义市市政污泥，由于污泥含有大量的有机质，在高温碳化后形成大量气孔，有利于陶粒生产。另外，由于污泥本身具有一定的热值，减少了烧制过程的燃料用量，从而实现了水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法在原材料上便于就地取材，“以废治废”的目的。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照优选实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，具体包括以下步骤：
脱Cl-处理首先对水处理剂聚氯化铝废渣进行粗选得到粒径大于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣和粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣；然后采用差速粉碎机将粒径大于15mm的水处理剂聚氯化铝废渣粉碎成粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣，然后利用疏解装置对经过粗选后和经过粉碎后的粒径小于15 mm的水处理剂聚氯化铝废渣依次进行第一次水洗脱Cl-处理、碱洗脱Cl-处理和第二次水洗脱Cl-处理，得到脱Cl-处理液、混合泥浆和第二次水洗液；回收所述第二次水洗液并将其汇集至洗水池中，其中，控制所述碱液质量百分浓度为8%～15%；
静置分层将所述混合泥浆进行静置沉淀分层处理，得到含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物；
废渣分离从含底层颗粒、中层颗粒和上层泥浆的混合物中依次分离出所述底层颗粒、所述中层颗粒和所述上层泥浆；所述上层泥浆经压滤出清液后得到泥饼；
分类利用按照质量份数比为（80～100）：（0～20）：（0～20）的比例将所述泥饼与生化污泥、粉煤灰进行混合、造粒，得到待烧粒料；在温度为1000℃～1300℃温度下对所述待烧粒料进行烧制，冷却至室温后得到陶粒；将所述脱氯处理液置于三效四体强制循环蒸发设备中或MVR强制循环蒸发器中进行循环蒸发浓缩处理，制得液态聚氯化铝；对所述底层颗粒进行喷淋处理，得到含铝砂；将所述中层颗粒与水泥和石子搅拌、成型、风干处理制取步道砖。
2.根据权利要求1所述的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，其特征在于，所述分类利用步骤中，在对所述脱Cl-处理液进行循环蒸发浓缩处理的过程中还产生冷凝水，回收该冷凝水并将其汇集至所述洗水池中。
3.根据权利要求2所述的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，其特征在于，还包括将汇集至所述洗水池中的第二次水洗液和冷凝水作为对水处理剂聚氯化铝废渣颗粒进行第一次水洗脱Cl-时的水源的步骤。
4.根据权利要求3所述的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，其特征在于，所述分类利用步骤中，在对所述脱Cl-处理液进行循环蒸发浓缩处理的过程中还产生冷凝水，回收该冷凝水用作对所述底层颗粒进行喷淋处理时的水源。
5.根据权利要求1～4任一项所述的水处理剂聚氯化铝废渣综合利用方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的一种或两者的混合。
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