申請(qǐng)日2015.09.17
公開(kāi)(公告)日2015.12.23
IPC分類號(hào)C01D1/04; C02F9/10
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種稀堿廢水的資源化處理方法，包括如下步驟：(1)在稀堿廢水中依次加入氧化劑和吸附劑，并對(duì)產(chǎn)物過(guò)濾分離，得到濾液Ⅰ;(2)濾液I依次經(jīng)減壓濃縮和熱過(guò)濾得到碳酸鹽和濾液Ⅱ;(3)在濾液Ⅱ中加入含硫還原劑后繼續(xù)濃縮，然后在450℃～480℃條件下進(jìn)行保溫反應(yīng)，冷卻后得到固堿。所述氧化劑為臭氧。向稀堿廢水中持續(xù)通入臭氧，臭氧流量為40～60L/h。本發(fā)明提供的稀堿廢水資源化處理方法，工藝條件溫和，操作簡(jiǎn)單，易產(chǎn)業(yè)化，不僅解決了稀堿廢水排放的污染問(wèn)題，而且對(duì)稀堿廢水中的有用資源加以充分回收利用。
摘要附圖
權(quán)利要求書(shū)
1.一種稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
(1)在稀堿廢水中依次加入氧化劑和吸附劑，并對(duì)產(chǎn)物過(guò)濾分離， 得到濾液Ⅰ;
(2)濾液I依次經(jīng)減壓濃縮和熱過(guò)濾得到碳酸鹽和濾液Ⅱ;
(3)在濾液Ⅱ中加入含硫還原劑后繼續(xù)濃縮，然后在450℃～480℃條 件下進(jìn)行保溫反應(yīng)，冷卻后得到固堿。
2.如權(quán)利要求1所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，所 述氧化劑為臭氧和/或雙氧水。
3.如權(quán)利要求2所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，向 稀堿廢水中持續(xù)通入臭氧，臭氧流量為40～60L/h。
4.如權(quán)利要求3所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，通 入臭氧的時(shí)間為2～10h。
5.如權(quán)利要求1所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，所 述吸附劑為活性炭。
6.如權(quán)利要求5所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，吸 附劑與稀堿廢水的質(zhì)量比為0.1%～1%：1。
7.如權(quán)利要求1所述的稀堿廢水的處理方法，其特征在于，熱過(guò)濾溫 度為30～50℃。
8.如權(quán)利要求1所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，所 述含硫還原劑為硫磺、硫化鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫代硫酸鈉中的 一種或幾種。
9.如權(quán)利要求1所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于，含 硫還原劑的加入量為理論投料量的70～100%。
10.如權(quán)利要求1所述的稀堿廢水的資源化處理方法，其特征在于， 稀堿廢水經(jīng)過(guò)濾后依次加入氧化劑和吸附劑。
說(shuō)明書(shū)
一種稀堿廢水的資源化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種稀堿廢水的資源化 處理方法。
背景技術(shù)
稀堿廢水是指含堿類、pH值高于9的廢水，分為強(qiáng)稀堿廢水和弱稀堿 廢水兩類。稀堿廢水中，不僅含有堿，還包含有機(jī)物及無(wú)機(jī)鹽等，其來(lái)源 廣泛，是工業(yè)廢水中最常見(jiàn)的一類廢水，造紙、化工、紡織、食品、石化 等行業(yè)均會(huì)產(chǎn)生大量的稀堿廢水。
稀堿廢水若不經(jīng)過(guò)處理直接排放于環(huán)境中，將產(chǎn)生以下巨大危害：① 強(qiáng)腐蝕性，會(huì)腐蝕管道、渠道及人工建筑物;②稀堿廢水排入水體，會(huì)改 變水體的pH，影響水體的自凈作用，破壞水體的自然生態(tài)系統(tǒng)，最終導(dǎo)致 水生生物資源減少甚至毀滅;③稀堿廢水滲入土壤，將導(dǎo)致土壤的鹽堿化， 影響農(nóng)作物的生長(zhǎng);④稀堿廢水中通常含有大量的有機(jī)物，會(huì)消耗水體中 的溶解氧，影響水體中好氧生物的生存;⑤稀堿廢水滲入地表水致使地表 水堿性偏高，人類誤食堿性水，會(huì)導(dǎo)致新陳代謝紊亂、消化系統(tǒng)失調(diào)。因 此稀堿廢水必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理，才能排入環(huán)境中。
目前處理稀堿廢水的物理化學(xué)方法主要有酸堿中和法、絮凝法、化學(xué) 沉淀法和結(jié)晶法。傳統(tǒng)處理稀堿廢水的方法，主要考慮廢水如何達(dá)標(biāo)排放， 而未考慮回收利用稀堿廢水中的有價(jià)值組分。授權(quán)公告號(hào)CN201347397Y 的發(fā)明專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種深度處理冷軋、鋼硅稀堿廢水的裝置，但該裝 置主要考慮如何降低廢水的COD，而未考慮到回收利用稀堿廢水中的有用 資源。
公開(kāi)號(hào)為CN102531234A的發(fā)明專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種芬頓氧化預(yù)處理 稀堿廢水的方法，該方法先取部分稀堿廢水，投加亞鐵鹽和H2O2，進(jìn)入氧 化池中進(jìn)行芬頓氧化反應(yīng)，以在稀堿廢水中的濃度計(jì)，控制H2O2與稀堿廢 水中的COD的濃度之比為1:1～1:10，濃度單位為mg/L;芬頓氧化反應(yīng)時(shí) 間為10～120分鐘，使得廢水的pH值降至3～4之間;所述稀堿廢水的pH為 9-13，COD含量為1000-1500mg/L;經(jīng)氧化反應(yīng)后的廢水與未處理的稀堿 廢水在初沉池按體積比為1:1～1:5混合，使混合后廢水的pH為7-8。該方法 也僅考慮了降低廢水的COD，對(duì)稀堿廢水中的資源未加以回收利用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種稀堿廢水的資源化處理方法，工藝條件溫和，操作 簡(jiǎn)單，易產(chǎn)業(yè)化，不僅解決了稀堿廢水排放的污染問(wèn)題，而且對(duì)稀堿廢水 中的有用資源加以充分回收利用。
一種稀堿廢水的資源化處理方法，包括如下步驟：
(1)在稀堿廢水中依次加入氧化劑和吸附劑，并對(duì)產(chǎn)物過(guò)濾分離， 得到濾液Ⅰ;
(2)濾液I依次經(jīng)減壓濃縮和熱過(guò)濾得到碳酸鹽和濾液Ⅱ;
(3)在濾液Ⅱ中加入含硫還原劑后繼續(xù)濃縮，然后在450℃～480℃條 件下進(jìn)行保溫反應(yīng)，冷卻后得到固堿。
固堿和液堿在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，應(yīng)用過(guò)程中通常投加過(guò)量的堿， 所以產(chǎn)出的廢水中堿含量高，且稀堿廢水中含有少量有機(jī)物和碳酸鹽、硝 酸鹽等雜質(zhì)，直接濃縮得到的固堿中雜質(zhì)超標(biāo)，顏色為黑色或褐色，不能 再利用。
現(xiàn)有技術(shù)中的處理方法通常是將稀堿廢水加酸中和生成固廢再填埋， 或是中和后濃縮制鹽，但中和產(chǎn)生大量的固廢、不僅浪費(fèi)資源，而且成本 高，中和回收的鹽應(yīng)用價(jià)值較低。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，先將稀堿廢水中的有機(jī)雜質(zhì)氧化去除，再將 碳酸鹽回收，在熬堿過(guò)程中加還原劑去除硝酸鹽，最終回收到純凈的固堿。
本發(fā)明對(duì)不同來(lái)源的稀堿廢水進(jìn)行了分析研究，發(fā)現(xiàn)稀堿廢水中主要 含有堿類物質(zhì)、碳酸鹽及有機(jī)物，通過(guò)去除廢水中的硝酸鹽，然后提純廢 水中的堿類物質(zhì)和碳酸鹽，對(duì)稀堿廢水進(jìn)行二次利用，不僅能解決稀堿廢 水排放造成的環(huán)境問(wèn)題，而且能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的稀堿廢水中含堿量不低于10%。本發(fā)明所述 的稀堿廢水中的堿性物質(zhì)主要為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和碳酸鉀等。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所述的稀堿廢水來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，例如有機(jī) 合成行業(yè)、鋼鐵行業(yè)等;再優(yōu)選，所述稀堿廢水主要來(lái)源于印染行業(yè)。
步驟(1)的目的在于，除去稀堿廢水中的有機(jī)物，為了達(dá)到理想的 去除效果，優(yōu)選地，所述氧化劑為臭氧和/或雙氧水。再優(yōu)選，所述氧化劑 為臭氧。
臭氧與稀堿廢水中的有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，降低廢水的COD值，為了 保證COD的去除效果，臭氧的用量應(yīng)適當(dāng)，以1L稀堿廢水為例，向稀堿廢 水中持續(xù)通入臭氧，臭氧流量為40～60L/h。通入臭氧的時(shí)間為2～10h。
步驟(1)中，氧化后的稀堿廢水中加入吸附劑，不僅可以吸附除去 殘留的有機(jī)物，還起助濾作用。
作為優(yōu)選，所述吸附劑活性炭。硅藻土、活性氧化鋁、硅膠、沸石分 子篩等吸附劑易與稀堿廢水中的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鈉、偏鋁酸 鈉、鐵羥基配合物，從而引入其它金屬離子，影響吸附效果及固堿的質(zhì)量， 并提高了處理成本。因此本發(fā)明選用活性炭作為吸附劑。
吸附劑與稀堿廢水的質(zhì)量比為0.05%～2%：1。在體系中加入吸附劑后， 攪拌反應(yīng)20～60min，保證吸附劑與待吸附物質(zhì)充分接觸。
再優(yōu)選，吸附劑的投加量為稀堿廢水質(zhì)量的0.05～0.5%。吸附劑可多 次回收利用。
吸附后得到的稀堿廢水幾乎無(wú)色透明，負(fù)壓濃縮可回收碳酸鹽，升溫 濃縮過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸汽可作為下一批廢水的加熱介質(zhì)。
作為優(yōu)選，熱過(guò)濾溫度為30～50℃。采用熱過(guò)濾，防止在過(guò)濾過(guò)程中， 堿液粘度過(guò)高，堵塞濾布。為減少熱損失、提高過(guò)濾速度，綜合考慮液堿 的濃度、粘度及碳酸鹽溶解度隨溫度的變化等因素，選30～50℃作為熱過(guò) 濾溫度。
再優(yōu)選，熱過(guò)濾的溫度為40-50℃。
作為優(yōu)選，所述含硫還原劑為具有還原性的含硫化合物，可以是硫單 質(zhì)、含硫鈉鹽或含硫鉀鹽。
再優(yōu)選，所述含硫還原劑為硫磺、硫化鈉、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、 硫代硫酸鈉中的一種或幾種。含硫還原劑的加入量為理論投料量的 70～100%。
所述理論投料量為依據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，計(jì)算得到的投料 質(zhì)量，含硫還原劑參與的化學(xué)反應(yīng)如下：
5S+6NO3-+4OH-=5SO42-+3N2↑+2H2O
5S2-+8NO3-+4H2O=5SO42-+4N2↑+8OH-
5SO32-+2NO3-+H2O=5SO42-+N2↑+2OH-
5HSO3-+2NO3-+3OH-=5SO42-+N2↑+4H2O
5S2O32-+8NO3-+2OH-=10SO42-+4N2↑+H2O。
加入含硫還原劑的目的在于，對(duì)濾液Ⅱ中的硝酸鹽進(jìn)行還原，解決廢 水的脫硝問(wèn)題。稀堿廢水中含有硝酸鹽時(shí)，高溫濃縮過(guò)程中容易發(fā)生爆炸 事故，且固堿中硝酸鹽含量過(guò)高會(huì)影響固堿的使用。
濾液Ⅱ中的硝酸鹽含量可采用光譜法檢測(cè)，脫硝過(guò)程中在線監(jiān)測(cè)硝酸 鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、總氮，發(fā)現(xiàn)硝酸鹽氮最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，從廢水 中徹底除去。
脫硝反應(yīng)在常溫下無(wú)法發(fā)生，380～420℃時(shí)反應(yīng)速率高。反應(yīng)過(guò)程中 放出大量氮?dú)�，�?dāng)不再有氣體放出后，將所得濾液在450℃～480℃條件下， 保溫反應(yīng)1～2h，將產(chǎn)物冷卻得到固堿。
濃縮過(guò)程中產(chǎn)生的水蒸汽可作為下一批廢水的預(yù)熱介質(zhì)。
本發(fā)明中產(chǎn)生的水可做工藝補(bǔ)水或堿熔工藝的打漿水。
作為優(yōu)選，稀堿廢水經(jīng)過(guò)濾后依次加入氧化劑和吸附劑。通過(guò)過(guò)濾去 除稀堿廢水中的廢渣，以便于后續(xù)處理過(guò)程的順利進(jìn)行。
與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：
(1)本發(fā)明所述資源化處理方法工藝條件溫和，操作簡(jiǎn)單，易產(chǎn)業(yè) 化。
(2)本發(fā)明利用含硫還原劑還原硝酸根離子，以去除稀堿廢水中的 硝酸鹽，解決了廢水中的脫硝問(wèn)題。
(3)本發(fā)明利用稀堿廢水制備碳酸鹽與固堿，不僅解決了稀堿廢水 排放污染環(huán)境的問(wèn)題，且對(duì)廢水中的有用資源實(shí)現(xiàn)了再次利用，達(dá)到變廢 為寶的目的
