一种利用工业废碱制备污水处理用代用碱的方法与流程

本发明涉及污水处理，具体涉及一种利用工业废碱制备污水处理用代用碱的方法。

背景技术：

1、工业废碱广泛产生于石油化工、纺织印染、金属加工等行业的各类碱洗、浸渍工序，通常具有强碱性并含有大量污染物，直接排放会造成严重环境污染。目前，工业废碱的主流处置方式包括高温焚烧法、酸中和法及湿式空气氧化法，上述方法普遍存在处理成本高、能耗大、易产生二次污染或仅解决处置问题而未能实现有效碱成分资源化利用等缺陷，造成资源的浪费。

2、另一方面，在污水处理领域，氢氧化钠是调节ph值、促进絮凝沉降及去除污染物的常用碱剂，但其价格较高且属于危险化学品，储存与使用存在安全风险。以氢氧化钙为主要成分的复合碱可替代氢氧化钠用于污水处理，成本大幅降低且处理效果相当甚至更优。然而，现有复合碱产品多以天然矿物质为原料加工制成，未能实现对工业废碱的资源化利用。

3、现有技术中已有将工业废碱与钙基碱性物质混合制备代用碱的技术思路，该路线可实现以废治废并降低处理成本。但由于工业废碱中通常含有碳酸根及硫酸根离子，加入钙基碱性物质后会迅速反应生成细小的碳酸钙和硫酸钙结晶颗粒，这些微细结晶在储存过程中极易团聚、沉降，导致产品结块、流动性变差；在污水投加使用时则会堵塞加药管道与计量泵，严重影响投加精度与操作稳定性。此外，该类代用碱在污水处理中功能较为单一，主要起ph调节作用，缺乏对重金属、悬浮物等污染物的协同去除能力。基于此，本发明提供了一种利用工业废碱制备污水处理用代用碱的方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用工业废碱制备污水处理用代用碱的方法，解决了结块问题，制备出疏松多孔的粉体，还大幅提升了产品在污水处理中去除重金属和悬浮物的效能，并实现ph调节与絮凝吸附的协同增效。

2、本发明采用工业废碱与钙基碱性物质的组合为基础方案，解决工业废碱资源化利用和污水处理碱剂成本降低的问题；针对该组合方案中因碳酸根、硫酸根与钙离子反应生成结晶而导致的产品沉降结块与管道堵塞问题，本发明通过引入活性硅铝酸盐矿物作为结晶抑制与性能增强组分加以解决；且该活性硅铝酸盐矿物组分能够与体系中的钙离子反应生成具有三维网络结构的水化硅酸钙凝胶，该凝胶不仅能够将已形成的碳酸钙、硫酸钙微小晶体进行立体包裹和悬浮，抑制其进一步长大及团聚沉降，还能协同提升代用碱的ph缓冲能力与絮凝吸附性能，使产品的污水处理效果得到显著增强。本发明具有原料来源广泛、制备工艺简便、产品性能优良、处理成本低廉等优点。

3、第一方面，本发明提供了一种利用工业废碱制备污水处理用代用碱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、s1.废碱收集与成分分析：收集工业废碱，对废碱中的有效碱含量（以naoh计）、重金属含量、悬浮物含量及有机物含量进行检测分析；

5、s2.预处理：将收集的工业废碱进行固液分离，去除废碱中的大颗粒悬浮物和不溶性杂质；对分离后的废碱液进行过滤处理，去除细微悬浮物；

6、s3.成分调配：根据步骤s1的成分分析结果，向预处理后的废碱液中补充添加钙基碱性物质和/或镁基碱性物质，使得最终制得的固态代用碱产品中以oh-计有效碱含量达25-45%；并加入活性硅铝酸盐矿物粉体，其添加量为废碱液质量的5-15%；在搅拌条件下使各组分充分混合；

7、s4.活化改性：将步骤s3得到的调配混合物在50-90℃条件下搅拌反应30-120分钟，使钙基碱性物质与废碱中的有效成分充分反应活化，同时使活性硅铝酸盐矿物与体系中的游离钙离子发生水化-火山灰反应，生成具有三维网络结构的钙硅酸盐水化产物凝胶，该凝胶将已形成的碳酸钙、硫酸钙微小晶体进行立体包裹和悬浮，抑制其进一步长大及团聚沉降，得到活化改性碱液；

8、s5.复合稳定化：向步骤s4得到的活化改性碱液中加入稳定剂和分散剂，继续搅拌15-40分钟，使稳定剂和分散剂与碱液充分混合均匀；

9、s6.干燥成型：将步骤s5得到的复合碱液进行干燥处理，得到固态代用碱产品；或将步骤s5得到的复合碱液直接灌装，得到液态代用碱产品。

10、优选地，所述步骤s1中，工业废碱选自石油化工废碱液、纺织印染丝光废碱液、化纤生产废碱液、过氧化氢生产废碱液、金属加工废碱液中的一种或多种。

11、优选地，所述步骤s3中，钙基碱性物质为生石灰（cao）、熟石灰（ca(oh)2）或石灰石粉中的一种或多种；所述镁基碱性物质为氧化镁（mgo）或氢氧化镁（mg(oh)2）；所述活性硅铝酸盐矿物选自偏高岭土、沸石粉或硅藻土中的一种或多种。

12、优选地，所述步骤s5中，稳定剂为羧甲基纤维素钠、黄原胶、聚乙烯醇中的一种或多种；所述分散剂为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种。

13、优选地，所述步骤s5中，稳定剂的添加量为活化改性碱液质量的0.5-3%，分散剂的添加量为活化改性碱液质量的0.2-2%。

14、优选地，所述步骤s6中，干燥方式为喷雾干燥、滚筒干燥或流化床干燥，干燥温度为80-200℃，干燥至产品含水率≤5%。

15、本发明还提供一种由上述方法制备的污水处理用代用碱，所述污水处理用代用碱为固态代用碱，按质量百分比计包含以下组分：有效碱（以oh-计）25-45%；钙/镁活性成分15-35%；活性硅铝酸盐矿物及其水化产物5-15%；稳定剂0.5-3%；分散剂0.2-2%；水及杂质为余量，以上各组分之和为100%。

16、优选地，所述代用碱的ph值（1%水溶液）为11.0-13.0，有效碱含量（以oh-计）≥25%。

17、本发明还提供上述污水处理用代用碱在酸性废水处理中的应用，将所述代用碱投加至酸性废水中用于ph调节，投加量为0.4-2.0kg/m3，搅拌反应15-60分钟后进入后续处理工序。

18、综上所述，本发明具有以下有益效果：

19、第一，本发明以工业废碱为主要原料制备污水处理用代用碱，将原本需要高昂处理成本处置的工业废碱转化为有价值的污水处理药剂，实现了“以废治废”和资源的循环利用。本发明制备的代用碱可替代氢氧化钠用于污水处理，原料成本较氢氧化钠降低50%以上，有效降低了污水处理厂的药剂采购成本。

20、第二，本发明通过引入活性硅铝酸盐矿物，使其与体系中的游离钙离子原位生成具有三维网络结构的水化硅酸钙凝胶，该凝胶将已形成的碳酸钙、硫酸钙微小晶体进行立体包裹和悬浮，抑制其进一步长大及团聚沉降，从根源上杜绝了大颗粒结晶的形成。产品在长期储存过程中无沉降、无结块，流动性良好，解决了现有钙基复配代用碱产品易堵塞管道和计量泵的难题。

21、第三，本发明制备的代用碱不仅具有稳定的碱度和良好的储存稳定性，更因水化硅酸钙凝胶具有丰富的表面羟基和较大的比表面积，赋予产品优异的质子缓冲能力。在达到相同污水处理效果的前提下，本发明的代用碱投加量较未加活性硅铝酸盐矿物的同类产品减少18-25%，ph调节效率显著提升。

22、第四，本发明制备的代用碱不仅具有优异的ph调节能力，水化硅酸钙凝胶及其表面带有的负电荷活性位点还能够桥联吸附污水中的悬浮胶体颗粒和重金属阳离子，形成以凝胶为核心的“絮凝-吸附”共沉降体，在同等投加量条件下，悬浮物去除率较常规代用碱提高30-40%，重金属去除率提高15-25%，实现了ph调节与絮凝吸附的协同增效。

23、第五，本发明的制备方法工艺路线简单，设备投资少，可处理多种来源的工业废碱，具有良好的工业推广价值。通过选择喷雾干燥、滚筒干燥或流化床干燥等不同的干燥方式，既可制备固态代用碱产品，也可直接灌装制备液态代用碱产品，适应不同需求。