CN113069709A - 一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺 - Google Patents

一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，该工艺以碱渣浆液浓度作为基准，控制碱渣浆液浓度处于工艺区间，然后通过加入化学调理剂，对碱渣进行改性，使得碱渣满足相关环保指标，达到第Ⅰ类一般工业固体废物标准，再对稀释后的碱渣进行机械脱水，得到稳定脱水处理的碱渣，同时回收碱渣清液循环用于碱渣浆液的稀释。本发明通过将碱渣浆液的浓度作为碱渣浆液稀释程度的基准，有效减少稀释过程中碱渣浆液的产生，并使得化学调理剂调理碱渣的效果得到最大发挥，避免化学调理剂及用水的浪费，节约了氨碱法碱渣脱水的处理成本。

Description

一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺
技术领域
本发明涉及工业固废治理领域，特别是涉及一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺。
背景技术
氨碱法碱渣是制碱过程中的废弃物，我国氨碱法制碱可达421万t/年，由于氨碱法纯碱生产工艺的特点，每生产1t纯碱将产生0.3t工业碱渣，同时外排10m3的碱渣液，一个年产80万t纯碱的工厂，每年用于废渣排放的费用约需1000万元，对这些废弃物的处理问题一直困扰着制碱企业。工业碱渣直接排入河海必将对环境造成较大污染，因此大部分采取筑坝形式进行贮存，长时间的堆积形成了碱渣湖、碱渣山，这无疑占用了大量土地，造成了资源的浪费。由于工艺及相应成分原因，这些废弃物具有高碱性的特点，含盐量高，在空气中极难自然碳化、凝固变硬。排出的废渣一层层堆积，日积月累，逐渐形成若干占地面积达数平方公里的碱渣堆，浪费土地。废液废渣不加限制地混合排放，会给附近造成相应的污染。
同时，碱渣进行资源化处理前需要对其进行深度脱水，以提高其可存放以及使用。目前脱水处理技术主要有以下几个方面：
(1)自然沉降脱水。该方法虽然能对碱渣池进行脱水，但是其占用大量场地，造成资源浪费，而且脱水效果极差，自然贮存的碱渣往往很难利用。
(2)板框压滤机脱水。国内纯碱行业大多采用板框压滤机对碱渣进行处理，但板框压滤机存在间歇式工作效率低、现场工作环境恶劣、占地面积大、故障率高、滤布消耗大、劳动强度大等问题，同时滤饼含水量较高。
(3)带式压滤机脱水。受药剂影响较大，浆液浓度往往存在波动，需要通过二次加药装置不停调节浓度，或是脱水效果不稳定，存在脱水不透彻、泥饼不成形的现象，影响冲洗效果。同时带式压滤机滤带冲洗耗水量大，冲洗不彻底容易堵塞滤带。
在中国专利CN201810929230中公开一种碱渣水泥超细粉，在碱渣制备水泥过程中需要完全脱水，将含水率较高的碱渣预先放入窑炉中煅烧去除自由水、结合水，随后替代50％左右水泥生料，继续煅烧，制备水泥，高含水量是其生产成本较高的主要原因。
在中国专利CN201610672955中公开一种纯碱废渣免烧砖的生产工艺，其利用碱渣制备工程砖同样需要考虑脱水问题，其不仅需要利用真空、烘干等手段去除碱渣内的水分，而且由于制备出来的砖结构松散、粘聚性差，必须掺有粉煤灰、石渣、水泥等，同样成本较高。
在中国专利CN201811243539中公开一种碱渣回填处置工艺，其是利用碱渣做回填土，需将碱渣自然晾晒降低含水率，后与粉煤灰等工业固废进一步拌合降低其含水率，才能利用。同时工业碱渣对含水量的变化较为敏感，遇水后强度减小，因此在回填工程中，需注意含水量的变化，以确保碱渣土的稳定性。
因此如何对碱渣稳定有效脱水且能够规模化量产使用是目前行业亟待解决的问题。
在污泥治理领域，对于生活污泥，常采用活性污泥浓度(MLSS)合理调控污水处理工艺。活性污泥浓度即活性污泥法中曝气区单位体积悬浮混合的干污泥净重的毫克数，是MBR系统的重要参数，不仅影响有机物的去除能力，还对膜通量产生影响。通过调控MLSS参数，从而污泥龄、水温、活性污泥沉降比等，从而改善污泥脱水效果。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于提供了一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，该工艺通过将MLSS的概念引入碱渣治理领域中，以碱渣浓度作为碱渣稀释程度的基准，使得碱渣在治理过程中通过稳定浓度的药剂混合调理的更充分有效，更便于碱渣的稳定脱水，同时可以有效的减少碱渣浆液的产生并最大程度发挥药剂的效果，降低成本。
本发明的一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺包括以下步骤：
(1)对碱渣浆液进行浓度测定，并将碱渣进行浓度调节，以使碱渣浓度为60～80g/L；
(2)向步骤(1)的碱渣浆液中加入化学调理剂对浆液中的碱渣进行改性，以使碱渣达到第Ⅰ类一般工业固体废物标准，所述化学调理剂分别为混凝剂、絮凝剂和酸类试剂，然后进行机械脱水，并回收碱渣清液，所述碱渣清液用于对步骤(1)中的碱渣浆液进行浓度调节。
优选的，所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铁、氯化铝、硫酸铝、硫酸铁和柠檬酸铁中的一种或多种。
优选的，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、改性淀粉、羟甲基纤维素和聚乙烯亚胺中的一种或多种，所述改性淀粉为羧酸型两性淀粉、磷酸型两性淀粉、磷酸酯淀粉、磺基丙酸型两性淀粉中的一种。
优选的，所述酸类试剂为盐酸、硫酸、草酸、醋酸、磷酸和柠檬酸中的一种或多种。
优选的，所述机械脱水是采用带式压滤机进行机械脱水。
本发明中，由于不同碱厂生产工艺以及原料的差异导致产生了不同浓度的碱渣浆液。同一碱厂因其处理条件相对稳定，所产生的碱渣性质差异不大，但由于在碱渣池长时间的积累贮存、受雨水冲刷等因素的影响，碱渣池内部浓度、成分分布并不均匀。本发明在不大幅改变其他治理脱水的条件下，将碱渣浆液的稀释至一个较为稳定的浓度范围内，最大程度上接近化学调理剂脱水工艺的要求，更符合化学调理改性的需要，降低碱渣治理的难度。
本发明中，由于稀释后的碱渣浆液浓度大于工艺要求区间，则会化学调理剂混合和反应不均匀，造成实际脱水效率低下；若稀释后碱渣浆液浓度小于工艺要求区间，则会产生过多碱渣浆液，药剂效果也会被稀释。本发明通过测定浓度稳定稀释碱渣后，能够有效降低碱渣治理的难度，减少化学调理剂用量，降低了氨碱法碱渣的处理成本。
本发明将碱渣浆体浓度应用于碱渣的治理中，对碱渣化学调理前的浓度进行量化并用于判断碱渣浆液的稀释程度，从而解决了化学调理剂投加混匀的问题，保证了化学调理剂的效果最大化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过测定浓度，可以选择符合工艺要求的最优稀释倍数，可以最大化提高化学调理剂效果，提高利用率。保证了碱渣压滤后的含水率稳定达到相应的要求。
(2)通过测定浓度，选择符合工艺要求的最优稀释倍数，能够有效避免稀释过度的问题，又能实现碱渣浆液回用，大大减少碱渣脱水后的废水处理量。
(3)通过测定浓度来解决药剂的均匀混合问题，克服了传统凭借经验投加药剂的局限性，还能够有效降低碱渣治理的难度，减少化学调理剂用量，降低了氨碱法碱渣的处理成本，同时也能应用于其他碱厂碱渣的处理，能适应不同性质不同浓度的碱渣的稀释处理，及相应的调理手段。
附图说明
图1为本发明对氨碱法碱渣的稳定脱水处理工艺的流程图。
图2为利用实施例1中的化学调理剂对不同浓度碱渣浆液进行的脱水效果图。
具体实施方式
某碱厂碱渣池东高西低，造成碱渣池东侧浆液浓度普遍高于西侧，取碱渣浆液预先进行现场小试确定工艺参数，测得最低含水率所用药剂为聚合硫酸铝、改性淀粉为磷酸型两性淀粉、盐酸，用量分别碱渣质量的3％、0.1％和5％，对应浆液浓度为70g/L，如图2所示。相同投加量的化学调理剂调理效果随着碱渣稀释倍数的增加而降低，从而调理效果变差，说明合适的稀释倍数不仅能后提高稀释后碱渣的调理效果，还能减少调理剂用量。同时，浆液浓度的升高，会造成化学调理剂反应不完全的现象。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，步骤如下：
(1)测定碱渣池中碱渣浆液的碱渣浓度为171g/L，其中浆液中含水率为80.3％；
(2)对碱渣浆液进行稀释，稀释后的碱渣浓度为68.4g/L；
(3)在稀释后的碱渣浆液中加入化学调理剂充分混合，所述化学调理剂是聚合硫酸铝、磷酸型两性淀粉、质量浓度为31％的盐酸溶液，用量分别为碱渣质量的3％、0.1％和5％；
(4)对经过化学调理剂处理的碱渣浆液进行带式压滤机脱水处理，测得碱渣含水率为46.2％，脱水清液排回碱渣池，对碱渣池中的碱渣浆液进行稀释使用，且满足碱渣浆液的稀释用量要求，每方稀释后碱渣浆液脱水量为0.97m3，如表1所示。
实施例2
一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，步骤如下：
(1)测定碱渣池中碱渣浆液的碱渣浓度为192g/L，其中浆液中含水率为81.2％；
(2)对碱渣浆液进行稀释，稀释后的碱渣浓度为76.8g/L；
(3)在稀释后的碱渣浆液中加入化学调理剂充分混合，所述化学调理剂是聚合硫酸铝、磷酸型两性淀粉、质量浓度为31％的盐酸溶液，用量分别碱渣质量的3％、0.1％和5％；
(4)对经过化学调理剂处理的碱渣浆液进行带式压滤机脱水处理，测得碱渣含水率为48.4％，脱水清液排回碱渣池，对碱渣池中的碱渣浆液进行稀释使用，且满足碱渣浆液的稀释用量要求，每方稀释后碱渣浆液脱水量为0.96m3，如表1所示。
实施例3
一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，步骤如下：
(1)测定碱渣池中的碱渣浆液的碱渣浓度为183g/L，其中浆液中含水率为79.4％；
(2)对碱渣浆液进行稀释，稀释后的碱渣浓度为73.2g/L；
(3)在稀释后的碱渣浆液中加入化学调理剂充分混合，所述化学调理剂是聚合硫酸铝、磷酸型两性淀粉、质量浓度为31％的盐酸溶液，用量分别碱渣质量的3％、0.1％和5％；
(4)对经过化学调理剂处理的碱渣浆液进行带式压滤机脱水处理，测得碱渣含水率为47.3％，脱水清液排回碱渣池，对碱渣池中的碱渣浆液进行稀释使用，且满足碱渣浆液的稀释用量要求，每方稀释后碱渣浆液脱水量为0.97m3，如表1所示。
实施例4
一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，步骤如下：
(1)测定碱渣池中碱渣浆液的碱渣浓度为135g/L，其中浆液中含水率为75.5％％；
(2)对碱渣浆液进行稀释，稀释后的碱渣浓度为67.5g/L；
(3)在稀释后的碱渣浆液中加入化学调理剂充分混合，所述化学调理剂是聚合硫酸铝、磷酸型两性淀粉、质量浓度为31％的盐酸溶液，用量分别碱渣质量的3％、0.1％和5％；
(4)对经过化学调理剂处理的碱渣浆液进行带式压滤机脱水处理，测得碱渣含水率为46.5％，脱水清液排回碱渣池，对碱渣池中的碱渣浆液进行稀释使用，且满足碱渣浆液的稀释用量要求，每方稀释后碱渣浆液脱水量为0.97m3，如表1所示。
实施例5
一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，步骤如下：
(1)测定碱渣池中的碱渣浆液的碱渣浓度为113g/L，其中浆液中含水率为78.1％；
(2)对碱渣浆液进行稀释，稀释后的碱渣浓度为67.5g/L；
(3)在稀释后的碱渣浆液中加入化学调理剂充分混合，所述化学调理剂是聚合硫酸铝、磷酸型两性淀粉、质量浓度为31％的盐酸溶液，用量分别碱渣质量的3％、0.1％和5％；
(4)对经过化学调理剂处理的碱渣浆液进行带式压滤机脱水处理，测得碱渣含水率为48.1％，脱水清液排回碱渣池，对碱渣池中的碱渣浆液进行稀释使用，且满足碱渣浆液的稀释用量要求，每方稀释后碱渣浆液脱水量为0.96m3，如表1所示。
实施例6
一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，步骤如下：
(1)测定碱渣池中的碱渣浆液的碱渣浓度为127g/L，其中浆液中含水率为74.3％；
(2)对碱渣浆液进行稀释，稀释后的碱渣浓度为63.5g/L；
(3)在稀释后的碱渣浆液中加入化学调理剂充分混合，所述化学调理剂是聚合硫酸铝、磷酸型两性淀粉、质量浓度为31％的盐酸溶液，用量分别碱渣质量的3％、0.1％和5％；
(4)对经过化学调理剂处理的碱渣浆液进行带式压滤机脱水处理，测得碱渣含水率为49.8％，脱水清液排回碱渣池，对碱渣池中的碱渣浆液进行稀释使用，且满足碱渣浆液的稀释用量要求，每方稀释后碱渣浆液脱水量为0.97m3，如表1所示。
表1
Figure BDA0002999492730000061
Figure BDA0002999492730000071
从表1可以看出，实施例1-6，碱渣浆液稀释后浓度处于60～80g/L之间，接近70g/L时，可以稳定得到含水率小于50％的碱渣，碱渣的平均含水率为47.7％。
实施例7
用实施例1脱水后的清液对碱渣池内的碱渣浆液(局部测得浓度为171±5g/L，含水率为80.3±0.8％)进行稀释处理，得到1m3浓度为68.4±3g/L，含水率为91±0.5％的碱渣浆液。在稀释后的碱渣浆液中加入化学调理剂充分混合，所述化学调理剂是聚合硫酸铝、磷酸型两性淀粉、质量浓度为31％的盐酸溶液，用量分别碱渣质量的3％、0.1％和5％；然后经带式压滤机脱水处理，脱水清液排回碱渣池，其中0.57m3对碱渣进一步进行稀释，剩余脱水清液直接排外处理，如此循环6次，测得碱渣含水率，如表2所示。
表2
Figure BDA0002999492730000072
从表2可以看出，实施例7在相同的药剂投加比下，随着脱水清液循环回用次数增加，碱渣含水率整体呈降低趋势，平均碱渣含水率为46.5±1％。说明碱渣脱水清液可以用于循环回用稀释碱渣浆液，且调理脱水后的碱渣含水率均小于50％。
本工艺不仅可以用于碱渣池内碱渣的治理，同样可以适用于氨碱法生产纯碱过程中产生的碱渣的治理。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对碱渣浆液进行浓度测定，并将碱渣进行浓度调节，以使碱渣浓度为60～80g/L；
(2)向步骤(1)的碱渣浆液中加入化学调理剂对浆液中的碱渣进行改性，以使碱渣达到第Ⅰ类一般工业固体废物标准，所述化学调理剂分别为混凝剂、絮凝剂和酸类试剂，然后进行机械脱水，并回收碱渣清液，所述碱渣清液用于对步骤(1)中的碱渣浆液进行浓度调节。
2.根据权利要求1所述的对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，其特征在于，所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铁、氯化铝、硫酸铝、硫酸铁和柠檬酸铁中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，其特征在于，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、改性淀粉、羟甲基纤维素和聚乙烯亚胺中的一种或多种，所述改性淀粉为羧酸型两性淀粉、磷酸型两性淀粉、磷酸酯淀粉、磺基丙酸型两性淀粉中的一种。
4.根据权利要求1所述的对氨碱法碱进行稳定脱水的处理工艺，其特征在于，所述酸类试剂为盐酸、硫酸、草酸、醋酸、磷酸和柠檬酸中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的对氨碱法碱渣进行稳定脱水的处理工艺，其特征在于，所述机械脱水是采用带式压滤机进行机械脱水。
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