一种化学调理联合真空预压治理碱渣的方法与流程

本发明涉及工业固废治理技术领域，特别是涉及一种化学调理联合真空预压治理碱渣的方法，具体涉及氨碱法碱渣的治理。

背景技术：

纯碱是基础化工最主要的原料之一，其产量和消费量是衡量国家工业发展水平的重要指标。我国生产纯碱以氨碱法为主，为了分解nh4cl，使氨能够循环利用，在系统中加入石灰乳进行蒸氨，但其生产过程中会产生大量废渣废液，废液自然沉降后产生白色的膏状碱渣，该膏状碱渣的主要包含caco3、caso4、mg(oh)2、和cacl2等化学成分。该碱渣颗粒具有类似于生活污泥、淤泥等软粘土的颗粒性质，其颗粒较细，带有负电荷，具备一定胶体的特性，颗粒之间的静电斥力会阻止微粒聚合成较大的颗粒。碱渣具有强碱性、高含水率、强流动性、低强度等特点。目前为止并没有非常有效的碱渣治理办法，通常采用筑坝的形式将碱渣这种工业固废进行常年贮存，形成了碱渣池，造成了大量的土地浪费。

生活污泥通过污泥治理领域相关方法进行治理，回收利用。如cn201410235276、cn201911373979中，针对生活污泥的特性，采用相应的化学调理剂进行改性至符合环保要求，通过相应大型脱水设备，如板框压滤机或隔膜压滤机，进行污泥脱水处理。这不仅依赖机器设备的脱水效果，并且还存在设备占地面积较大、治理量少等问题。对于积累了数十年的碱渣池，通过污泥治理方法治理碱渣，无异于杯水车薪，大批量的设备会造成占用大量的用地、设备成本高等难点。

真空预压属于地基处理领域，是加固淤泥等软粘土的常用手段，成本较低，可大批量快速脱水淤泥，在软粘土处理中已得到了普遍使用，如cn201710367163中针对吹填淤泥进行快速大批量的脱水处理，提高土体强度。但由于碱渣具有含水率高、颗粒细小、流动性强的特点，容易导致真空预压期间的竖向排水板发生弯折、淤堵等问题，降低碱渣脱水效率，难以满足碱渣脱水加固的需要。碱渣的胶体性也会降低真空预压的固结速率，阻碍碱渣的脱水进程。

如何对大批量碱渣进行安全快速的治理，是当今社会亟待解决的问题。

技术实现要素：

基于上述问题，本发明的目的是提供了一种化学调理联合真空预压治理碱渣的方法，该方法能够针对大批量的碱渣进行快速处理，处理后的碱渣达到了第ⅰ类一般工业固体废物标准。

本发明的一种化学调理联合真空预压治理碱渣的方法包括以下步骤：

(1)配制化学调理剂溶液，将配置好的化学调理剂注入到碱渣池内，通过碱渣与调理剂混合，使碱渣达到了第ⅰ类一般工业固体废物标准；

(2)将步骤(1)产生的混合液进行真空预压处理，加速碱渣固液分离，得到碱渣干渣。

优选的，所述化学调理剂包括混凝剂、絮凝剂和酸类试剂。

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、硫酸亚铁、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、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、柠檬酸、草酸、醋酸和磷酸中的一种或多种。

优选的，所述化学调理剂与碱渣混合时，通过注入气体加速药剂与碱渣的均匀混合。

优选的，步骤(1)碱渣与化学调理剂充分反应后，测试其ph、氨氮的环保指标，达标后方可进行真空预压治理。

本发明针对不同的设计强度、含水率、ph和工期等情况的碱渣池，可以适当调整混凝剂、絮凝剂以及酸类化学调理剂的配合比，提高真空预压排水板数量，缩短排水板间距；针对工期和含水率要求较低的碱渣池，可以适当降低混凝剂和絮凝剂等使用量进行处理以节省造价；针对含水率较高的碱渣，应增大絮凝剂的添加比例，使碱渣能够更快的实现水土分离，缩短沉积时间；针对ph>11的碱渣，应适当提高酸类试剂的比例，降低碱渣的ph值，以达到排放标准。

由于碱渣粒子带负电荷，颗粒间的静电斥力会阻止微粒聚合成较大的颗粒。在真空预压期间，沉积较慢且较小的颗粒更容易产生碱渣抱团现象，也会堵塞排水板。本发明通过将混凝剂和絮凝剂类化学调理剂加入到碱渣，使碱渣颗粒表面的负电荷被中和，不断降低颗粒间的排斥能，最终使碱渣脱离稳定状态，从而破坏碱渣的胶体特性，形成较大颗粒的絮凝沉淀；而大颗粒的絮凝沉淀不仅会提高碱渣颗粒间的孔隙率，还能增加孔隙度，更利于真空预压过程中碱渣的排水，从而减缓真空预压期间碱渣淤堵现象的发生，提高固结速率，降低碱渣的含水率；同时酸类化学调理剂可以与碱渣酸碱中和，降低碱渣的ph；除此之外，化学调理剂还可以破除碱渣颗粒外面紧密结合的结合水，进一步降低碱渣的含水率。

本发明将配置好的化学调理剂通过输送管道注入到碱渣池内，化学调理剂输送完毕后，通过注入气体产生翻搅鼓泡现象，使化学调理剂在碱渣池中迅速扩散，加速化学调理剂与碱渣的均匀混合，使化学调理剂和碱渣能够充分接触反应，从而改变碱渣的性质与结构，以保证碱渣能达到ph、氨氮等相应环保指标的要求。

本发明采用真空预压处理化学调理后的碱渣，可以缩短碱渣固结时间，加速碱渣的水土分离。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用化学调理联合真空预压治理碱渣，化学调理剂在气体的作用下，可与碱渣快速反应，改变碱渣的性质，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，便于贮存及资源化利用；结合真空预压，可大批量快速治理碱渣，有利于环保，提高碱渣的利用价值，缩短碱渣的施工工期和成本；该方法减缓了真空预压脱水过程中碱渣淤堵现象的发生，加速碱渣水土分离，提高了固结速率。

附图说明

图1是本发明碱渣池碱渣处理的工艺流程图；

图2是本发明碱渣处理方法的流程图；

序号说明：1为深层竖向排水板，2为浅层竖向排水板，3为注气装置，4为加料配制仓，5为抽真空装置，6为储水装置。

具体实施方式

本方案的实施步骤包括以下内容：化学调理工序和真空预压工序。

化学调理工序实施时在需要处理的碱渣池上铺设一层编织布；对竖向排水板进行定位；打设深层1和浅层2竖向排水板；布设横向排水体系；铺设土工织物；铺设密封膜。

然后将混凝剂、絮凝剂和酸类化学调理剂按一定比例分别加入到加料配制仓4，搅拌均匀后通过输送管道泵分别送至碱渣池内，再通过注气装置3将气体持续充分气爆翻搅鼓泡作用(其中注气装置可以为带有压力控制阀的储气罐)，当化学调理剂与碱渣池混合均匀后，连接抽真空装置5(其中抽真空装置可以为真空泵)，进行真空预压，脱水外排至储水装置6(其中储水装置为储水罐)。

间隔一定时间检查一次碱渣含水率，当碱渣含水率符合所需工程指标时，即可停止真空预压。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种化学调理联合真空预压治理碱渣的方法，步骤如下：

(1)检测碱渣池中的碱渣的ph为11.3，含水率为72％，氨氮值为85mg/l；

(2)将混凝剂、絮凝剂以及酸类试剂化学调理剂按一定计量分别加入到加料配制仓4配制成溶液，其中混凝剂为聚合硫酸铝，絮凝剂是质量比为1：3的聚丙烯酰胺和羟甲基纤维素，酸类试剂为柠檬酸；

(3)制备好的化学调理剂，搅拌均匀后依次通过输送管道泵分别送至碱渣池内，打开注气装置3，注入气体持续充分气爆翻搅鼓泡，使化学调理剂加入到碱渣中，使其与碱渣能够充分的混合均匀为止，其中混凝剂、絮凝剂以及酸类试剂的添加量为碱渣质量的3％、0.1％和10％。

(4)反应结束后，关闭注气装置3，然后连接抽真空装置5进行真空预压脱水，间隔一定时间，检测碱渣含水率，至碱渣含水率小于60％时，关闭真空预压设备。

(5)经过以上步骤对碱渣进行脱水，可以使得碱渣达到ⅰ级固废排放要求。

实施例2

(1)检测碱渣池中的碱渣的ph为10.9，含水率为87％，氨氮值为65mg/l；

(2)将混凝剂、絮凝剂以及酸类试剂化学调理剂按一定计量分别加入到加料配制仓4配制成溶液，其中混凝剂为聚合硫酸铝，絮凝剂为磷酸型两性淀粉，酸类试剂为30％质量浓度的盐酸；

(3)制备好的化学调理剂，搅拌均匀后依次通过输送管道泵分别送至碱渣池内，打开注气装置3，注入气体持续充分气爆翻搅鼓泡，使化学调理剂加入到碱渣中，使其与碱渣能够充分的混合均匀为止，其中混凝剂、絮凝剂以及酸类试剂的添加量为碱渣质量的5％、0.3％和5％。

(4)反应结束后，关闭注气装置3，然后连接抽真空装置5进行真空预压脱水，间隔一定时间，检测碱渣含水率，至碱渣含水率小于50％时，关闭真空预压设备。

(5)经过以上步骤对碱渣进行脱水，可以使得碱渣达到ⅰ级固废排放要求。

实施例3

(1)检测碱渣池中的碱渣的ph为12.2，含水率为81％，氨氮值为105mg/l；

(2)将混凝剂、絮凝剂以及酸类试剂化学调理剂按一定计量分别加入到加料配制仓4配制成溶液，其中混凝剂为1：1的聚合氯化铝和聚合硫酸铝，絮凝剂为聚丙烯酰胺，酸类试剂为98％质量浓度的硫酸；

(3)制备好的化学调理剂，搅拌均匀后依次通过输送管道泵分别送至碱渣池内，打开注气装置3，注入气体持续充分气爆翻搅鼓泡，使化学调理剂加入到碱渣中，使其与碱渣能够充分的混合均匀为止，其中混凝剂、絮凝剂以及酸类试剂的添加量为碱渣质量的3％、0.3％和2％。

(4)反应结束后，关闭注气装置3，然后连接抽真空设备5进行真空预压脱水，间隔一定时间，检测碱渣含水率，至碱渣含水率小于40％时，关闭真空预压设备。

(5)经过以上步骤对碱渣进行脱水，可以使得碱渣达到ⅰ级固废排放要求。

由于碱渣池常年贮存，可能存在cod、悬浮物、有机碳等超标的情况，所述化学调理剂包括但不限于上述混凝剂、絮凝剂及酸类试剂，也应包括可通过化学调理联合真空预压的方法可改变碱渣特性的相关药剂。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。