CN116282592A - 一种碱性钢渣渗滤液的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于渗滤液处理技术领域，具体的说是一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，首先在反应器中加入一定量的钢渣渗滤液，然后加入一定量硅酸钠、硫酸氢钠等粉末药剂，通过搅拌器搅拌1～10分钟后静置沉淀，沉淀时间为5～240分钟，然后分离出上清液，分析测试上清液中剩余钙离子浓度和pH值，使得药剂沉淀处理后的钢渣渗滤液中Ca2+去除率达到94％以上，pH值降低到6～8.5之间，处理后的钢渣渗滤液可以直接排放到天然水体当中，使用酸性固体粉末沉淀剂来降低碱性渗滤液中的钙离子和碱度，化学沉淀反应速度快，对渗滤液中Ca2+去除效率较高，净化处理后的渗滤液可以直接排放，且不产生二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及渗滤液处理技术领域，具体涉及一种碱性钢渣渗滤液的处理方法。
背景技术
钢渣是钢铁工业炼钢过程中产生的大宗固体伴生物，约占钢产量的12％～15％。钢渣中含有大量的碱性石灰成分，pH值约为12～14，如果渣场未能及时做好防渗处理或防渗设计不符合规范，尤其是钢渣中的有害成分受到降水淋溶或地下水浸渍渗滤，最终流入河流，使河水发白，会造成对地表水、土壤甚至危害人类生存安全，也对当地生态发展和资源再利用提出了很大的挑战；
同样，高炉渣、电石渣也是含有大量碱性石灰的固体废物，其堆放过程中也会渗滤出具有强碱性的渗滤液，这种强碱性的石灰水水质特点具有特殊性，水质特征与废钢渣的成分相似，并与渣场地里位置、水量、降雨量和河流流量等有关，且这种渗滤液一般具有高pH值、高钙离子含量且可生化性差的特点，如果不经过处理任意排放，会对堆场周围生态环境造成严重威胁。
发明内容
为了解决碱性钢渣渗滤液污染地表水环境问题，本发明提供一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，防止碱性渗滤液污染周围水体环境，同时也避免使用硫酸等强腐蚀性的液体药剂，本发明采用固体沉淀中和粉末药剂投加到收集的钢渣渗滤液反应器中进行沉淀反应和酸碱中和反应，且不产生二次污染。
本发明选用的钢渣渗滤液含钙离子浓度在300～1000mg/L范围内，pH值在12～14范围内；
首先在反应器中加入一定量的钢渣渗滤液，然后加入一定量硅酸钠、硫酸氢钠粉末，通过搅拌器搅拌1～10分钟后静置沉淀，沉淀时间为5～240分钟，然后分离出上清液，分析测试上清液中剩余钙离子浓度和pH值，使得药剂沉淀处理后的钢渣渗滤液中Ca2+去除率达到94％以上，pH值降低到6～8.5之间，处理后的钢渣渗滤液可以直接排放到天然水体当中。
进一步地，通过投加硅酸钠沉淀剂和硫酸氢钠等酸性盐，与渗滤液中的石灰反应生成碳酸钙，达到同时降低渗滤液中钙离子的含量及pH值的目的。
采用硅酸钠、硫酸氢钠混合药剂脱钙的反应过程如下：
Na2SiO3+2NaHSO4+Ca(OH)2＝CaSiO3↓+2Na2SO4+2H2O(Ⅰ)
硅酸钠、硫酸氢钠溶于水电离出Na+和SiO3 2-、HSO4 -，HSO4 -、与OH-反应生成H2O、和SO4 2-，水中存在的OH-逐渐被消耗，释放出的SiO3 2-与Ca2+生成CaSiO3沉淀，从而去除水中的Ca2+；
随着反应的进行pH值会不断降低，Ca2+浓度也会不断降低，由于硅酸钠是碱性盐，溶于水呈碱性，pH值不会降低，这个过程中加入的硫酸氢钠粉末可以显著降低体系的pH值。
反应器中加入硅酸钠、硫酸氢钠后会与石灰发生具体反应如下：
NaSiO3＝Na++SiO3 2- (1)
Ca2++ SiO3 2-＝CaSiO3↓ (2)
NaHSO4＝Na++ HSO4 - (3)
OH-+HSO4 -＝H2O+ +SO4 2- (4)
从式(1)～式(4)可以看出，pH、温度、初始Ca2+浓度和硅酸钠、硫酸氢钠投加比例以及投加顺序等都会对处理效果产生影响，此外搅拌速率、反应时间、沉淀时间等也会对反应产生不同影响。
进一步地，使用碳酸钠和硫酸氢钠混合药剂也可以同时降低钢渣渗滤液中钙离子含量及pH值的目的。
采用碳酸钠、硫酸氢钠脱钙的反应过程如下：
Na2CO3+2NaHSO4+Ca(OH)2＝CaCO3↓+2Na2SO4+2H2O(Ⅱ)
本发明的有益效果在于：
1.本发明方法适用于处理含钙碱性渗滤液，使用酸性固体粉末沉淀剂来降低碱性渗滤液中的钙离子和碱度，化学沉淀反应速度快，对渗滤液中Ca2+去除效率较高，净化处理后的渗滤液可以直接排放到天然水体中，且不产生二次污染。
2.本发明的方法简单、高效、投资成本低，能保障钢渣堆场周围的水环境安全，可广泛用于碱性钢渣堆场渗滤液处理领域。
附图说明
图1实施例2与渗滤液反应后生成的碳酸钙XRD谱图。
图2实施例5与渗滤液反应后生成的草酸钙XRD谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：钢渣渗滤液取自秋季吉林东部某钢渣堆场实际产生的渗滤液，其元素分析含量见表1，其中钙离子浓度为531mg/L，pH值测定为12.5。取100ml该钢渣渗滤液放入150ml烧杯中，分别加入0.31g硅酸钠和0.4g硫酸氢钠，使用搅拌器搅拌1分钟，静置沉淀0.6小时，测定上清液中钙含量为22mg/L，pH值为8.1，经过计算Ca2+去除率为95.8％。
表1.钢渣渗滤液主要元素含量分析(ICP)
| 检测项目 | 检测结果 | 单位 |
| 钙 | 530.8 | mg/L |
| 镁 | 0.09 | mg/L |
| 铁 | 0.03 | mg/L |
| 钠 | 25.43 | mg/L |
| 钾 | 35.62 | mg/L |
实施例2：钢渣渗滤液取自秋季吉林东部某钢渣堆场渗滤液，其中钙离子浓度为531mg/L，pH值测定为12.5，在250mL烧杯中加入100ml钢渣渗滤液，然后同时加入0.12g碳酸钠和0.28g硫酸氢钠粉末，使用搅拌器搅拌1分钟，静置沉淀0.5小时，反应温度为20℃，静置沉淀30分钟后，分离出上清液测定其中钙含量为31mg/L，pH值为7.5，经过计算Ca2+去除率为94.2％。
实施例3，钢渣渗滤液取自冬季吉林东部某渣场渗滤液。测定钢渣渗滤液中钙离子浓度为580mg/L，pH值测定为12.8。取100ml该钢渣渗滤液放入150ml烧杯中，同时加入0.12g碳酸氢钠和0.17g硫酸氢钠，使用搅拌器搅拌1分钟，然后静置沉淀0.6小时，测定上清液中钙含量为36mg/L，pH值为7.7，经过计算Ca2+去除率为93.8％。
实施例4，反应步骤同实施例3，只改变沉淀剂的加入顺序，先加入0.12g碳酸氢钠搅拌1分钟后，再加入0.17g硫酸氢钠搅拌1分钟，然后静置沉淀2小时，测定上清液中钙含量为34mg/L，pH值为7.6，经过计算Ca2+去除率为94.1％。
实施例5，钢渣渗滤液取自冬季吉林东部某渣场渗滤液，测定钢渣渗滤液中钙离子浓度为580mg/L，pH值测定为12.8。取100ml该钢渣渗滤液放入150ml烧杯中，加入0.1g草酸，使用搅拌器搅拌1～10分钟，静置沉淀0.6小时，测定上清液中钙含量为12mg/L，COD含量为10.5mg/L,pH值为7.1，经过计算Ca2+去除率为97.9％。
实施例6，钢渣渗滤液取自冬季吉林东部某渣场渗滤液，测定钢渣渗滤液中钙离子浓度为580mg/L，pH值测定为12.8。取100ml该钢渣渗滤液放入150ml烧杯中，加入0.13g磷酸二氢钠、0.13g硫酸氢钠混合药剂，使用搅拌器搅拌1～10分钟，静置沉淀0.8小时，测定上清液中钙含量为16mg/L，总磷含量为0.34mg/L,pH值为8.0，经过计算Ca2+去除率为97.2％。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，其特征在于，
步骤一：原料选取，钢渣渗滤液中钙含量范围在300～1000mg/L，pH范围在12～14；
步骤二：在反应器中加入钢渣渗滤液，然后投加入一定量固体粉末沉淀药剂，设置搅拌器搅拌速度在150～600转/分，搅拌1～30分钟后静置沉淀5～240分钟；
步骤三：分离上清液，分析测试上清液中剩余钙离子浓度和pH值，使得处理后渗滤液的pH值在6～8.5范围之间，Ca2+去除率大于94％。
2.权利要求1所述的一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，其特征在于，所述钢渣渗滤液是指碱性钢渣引起的渗滤液，也包括电石渣渗滤液、高炉渣渗滤液。
3.权利要求1所述的一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，其特征在于，所述固体粉末沉淀药剂是指固体性钠盐或钾盐粉末，包括硅酸钠、硫酸氢钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、草酸、酒石酸、柠檬酸、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、铝酸钠的一种或几种。
4.权利要求1所述的一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤二反应温度范围为10～35摄氏度，优选20摄氏度。
5.权利要求1所述的一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤二反应过程搅拌时间为1～30分钟。
6.权利要求1所述的一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤二反应过程搅拌静置沉淀时间为5～360分钟。
7.权利要求1所述的一种碱性钢渣渗滤液的处理方法，其特征在于，所述步骤二反应过程搅拌速度为80～500转每分钟。
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