申请日2015.09.17
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号C01D1/04; C02F9/10
摘要
本发明公开了一种稀碱废水的资源化处理方法，包括如下步骤：(1)在稀碱废水中依次加入氧化剂和吸附剂，并对产物过滤分离，得到滤液Ⅰ;(2)滤液I依次经减压浓缩和热过滤得到碳酸盐和滤液Ⅱ;(3)在滤液Ⅱ中加入含硫还原剂后继续浓缩，然后在450℃～480℃条件下进行保温反应，冷却后得到固碱。所述氧化剂为臭氧。向稀碱废水中持续通入臭氧，臭氧流量为40～60L/h。本发明提供的稀碱废水资源化处理方法，工艺条件温和，操作简单，易产业化，不仅解决了稀碱废水排放的污染问题，而且对稀碱废水中的有用资源加以充分回收利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在稀碱废水中依次加入氧化剂和吸附剂，并对产物过滤分离， 得到滤液Ⅰ;
(2)滤液I依次经减压浓缩和热过滤得到碳酸盐和滤液Ⅱ;
(3)在滤液Ⅱ中加入含硫还原剂后继续浓缩，然后在450℃～480℃条 件下进行保温反应，冷却后得到固碱。
2.如权利要求1所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，所 述氧化剂为臭氧和/或双氧水。
3.如权利要求2所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，向 稀碱废水中持续通入臭氧，臭氧流量为40～60L/h。
4.如权利要求3所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，通 入臭氧的时间为2～10h。
5.如权利要求1所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，所 述吸附剂为活性炭。
6.如权利要求5所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，吸 附剂与稀碱废水的质量比为0.1%～1%：1。
7.如权利要求1所述的稀碱废水的处理方法，其特征在于，热过滤温 度为30～50℃。
8.如权利要求1所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，所 述含硫还原剂为硫磺、硫化钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠中的 一种或几种。
9.如权利要求1所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于，含 硫还原剂的加入量为理论投料量的70～100%。
10.如权利要求1所述的稀碱废水的资源化处理方法，其特征在于， 稀碱废水经过滤后依次加入氧化剂和吸附剂。
说明书
一种稀碱废水的资源化处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种稀碱废水的资源化 处理方法。
背景技术
稀碱废水是指含碱类、pH值高于9的废水，分为强稀碱废水和弱稀碱 废水两类。稀碱废水中，不仅含有碱，还包含有机物及无机盐等，其来源 广泛，是工业废水中最常见的一类废水，造纸、化工、纺织、食品、石化 等行业均会产生大量的稀碱废水。
稀碱废水若不经过处理直接排放于环境中，将产生以下巨大危害：① 强腐蚀性，会腐蚀管道、渠道及人工建筑物;②稀碱废水排入水体，会改 变水体的pH，影响水体的自净作用，破坏水体的自然生态系统，最终导致 水生生物资源减少甚至毁灭;③稀碱废水渗入土壤，将导致土壤的盐碱化， 影响农作物的生长;④稀碱废水中通常含有大量的有机物，会消耗水体中 的溶解氧，影响水体中好氧生物的生存;⑤稀碱废水渗入地表水致使地表 水碱性偏高，人类误食碱性水，会导致新陈代谢紊乱、消化系统失调。因 此稀碱废水必须经过适当处理，才能排入环境中。
目前处理稀碱废水的物理化学方法主要有酸碱中和法、絮凝法、化学 沉淀法和结晶法。传统处理稀碱废水的方法，主要考虑废水如何达标排放， 而未考虑回收利用稀碱废水中的有价值组分。授权公告号CN201347397Y 的发明专利文献公开了一种深度处理冷轧、钢硅稀碱废水的装置，但该装 置主要考虑如何降低废水的COD，而未考虑到回收利用稀碱废水中的有用 资源。
公开号为CN102531234A的发明专利文献公开了一种芬顿氧化预处理 稀碱废水的方法，该方法先取部分稀碱废水，投加亚铁盐和H2O2，进入氧 化池中进行芬顿氧化反应，以在稀碱废水中的浓度计，控制H2O2与稀碱废 水中的COD的浓度之比为1:1～1:10，浓度单位为mg/L;芬顿氧化反应时 间为10～120分钟，使得废水的pH值降至3～4之间;所述稀碱废水的pH为 9-13，COD含量为1000-1500mg/L;经氧化反应后的废水与未处理的稀碱 废水在初沉池按体积比为1:1～1:5混合，使混合后废水的pH为7-8。该方法 也仅考虑了降低废水的COD，对稀碱废水中的资源未加以回收利用。
发明内容
本发明提供了一种稀碱废水的资源化处理方法，工艺条件温和，操作 简单，易产业化，不仅解决了稀碱废水排放的污染问题，而且对稀碱废水 中的有用资源加以充分回收利用。
一种稀碱废水的资源化处理方法，包括如下步骤：
(1)在稀碱废水中依次加入氧化剂和吸附剂，并对产物过滤分离， 得到滤液Ⅰ;
(2)滤液I依次经减压浓缩和热过滤得到碳酸盐和滤液Ⅱ;
(3)在滤液Ⅱ中加入含硫还原剂后继续浓缩，然后在450℃～480℃条 件下进行保温反应，冷却后得到固碱。
固碱和液碱在工业生产中应用广泛，应用过程中通常投加过量的碱， 所以产出的废水中碱含量高，且稀碱废水中含有少量有机物和碳酸盐、硝 酸盐等杂质，直接浓缩得到的固碱中杂质超标，颜色为黑色或褐色，不能 再利用。
现有技术中的处理方法通常是将稀碱废水加酸中和生成固废再填埋， 或是中和后浓缩制盐，但中和产生大量的固废、不仅浪费资源，而且成本 高，中和回收的盐应用价值较低。
采用本发明的技术方案，先将稀碱废水中的有机杂质氧化去除，再将 碳酸盐回收，在熬碱过程中加还原剂去除硝酸盐，最终回收到纯净的固碱。
本发明对不同来源的稀碱废水进行了分析研究，发现稀碱废水中主要 含有碱类物质、碳酸盐及有机物，通过去除废水中的硝酸盐，然后提纯废 水中的碱类物质和碳酸盐，对稀碱废水进行二次利用，不仅能解决稀碱废 水排放造成的环境问题，而且能够产生经济效益。
作为优选，本发明所述的稀碱废水中含碱量不低于10%。本发明所述 的稀碱废水中的碱性物质主要为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等。
作为优选，本发明所述的稀碱废水来源于工业生产过程中，例如有机 合成行业、钢铁行业等;再优选，所述稀碱废水主要来源于印染行业。
步骤(1)的目的在于，除去稀碱废水中的有机物，为了达到理想的 去除效果，优选地，所述氧化剂为臭氧和/或双氧水。再优选，所述氧化剂 为臭氧。
臭氧与稀碱废水中的有机物发生氧化反应，降低废水的COD值，为了 保证COD的去除效果，臭氧的用量应适当，以1L稀碱废水为例，向稀碱废 水中持续通入臭氧，臭氧流量为40～60L/h。通入臭氧的时间为2～10h。
步骤(1)中，氧化后的稀碱废水中加入吸附剂，不仅可以吸附除去 残留的有机物，还起助滤作用。
作为优选，所述吸附剂活性炭。硅藻土、活性氧化铝、硅胶、沸石分 子筛等吸附剂易与稀碱废水中的氢氧化钠发生反应，生成硅酸钠、偏铝酸 钠、铁羟基配合物，从而引入其它金属离子，影响吸附效果及固碱的质量， 并提高了处理成本。因此本发明选用活性炭作为吸附剂。
吸附剂与稀碱废水的质量比为0.05%～2%：1。在体系中加入吸附剂后， 搅拌反应20～60min，保证吸附剂与待吸附物质充分接触。
再优选，吸附剂的投加量为稀碱废水质量的0.05～0.5%。吸附剂可多 次回收利用。
吸附后得到的稀碱废水几乎无色透明，负压浓缩可回收碳酸盐，升温 浓缩过程中产生的水蒸汽可作为下一批废水的加热介质。
作为优选，热过滤温度为30～50℃。采用热过滤，防止在过滤过程中， 碱液粘度过高，堵塞滤布。为减少热损失、提高过滤速度，综合考虑液碱 的浓度、粘度及碳酸盐溶解度随温度的变化等因素，选30～50℃作为热过 滤温度。
再优选，热过滤的温度为40-50℃。
作为优选，所述含硫还原剂为具有还原性的含硫化合物，可以是硫单 质、含硫钠盐或含硫钾盐。
再优选，所述含硫还原剂为硫磺、硫化钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、 硫代硫酸钠中的一种或几种。含硫还原剂的加入量为理论投料量的 70～100%。
所述理论投料量为依据化学方程式的化学计量关系，计算得到的投料 质量，含硫还原剂参与的化学反应如下：
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。
加入含硫还原剂的目的在于，对滤液Ⅱ中的硝酸盐进行还原，解决废 水的脱硝问题。稀碱废水中含有硝酸盐时，高温浓缩过程中容易发生爆炸 事故，且固碱中硝酸盐含量过高会影响固碱的使用。
滤液Ⅱ中的硝酸盐含量可采用光谱法检测，脱硝过程中在线监测硝酸 盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、总氮，发现硝酸盐氮最终转化为氮气，从废水 中彻底除去。
脱硝反应在常温下无法发生，380～420℃时反应速率高。反应过程中 放出大量氮气，当不再有气体放出后，将所得滤液在450℃～480℃条件下， 保温反应1～2h，将产物冷却得到固碱。
浓缩过程中产生的水蒸汽可作为下一批废水的预热介质。
本发明中产生的水可做工艺补水或碱熔工艺的打浆水。
作为优选，稀碱废水经过滤后依次加入氧化剂和吸附剂。通过过滤去 除稀碱废水中的废渣，以便于后续处理过程的顺利进行。
与现有工艺相比，本发明的优势在于：
(1)本发明所述资源化处理方法工艺条件温和，操作简单，易产业 化。
(2)本发明利用含硫还原剂还原硝酸根离子，以去除稀碱废水中的 硝酸盐，解决了废水中的脱硝问题。
(3)本发明利用稀碱废水制备碳酸盐与固碱，不仅解决了稀碱废水 排放污染环境的问题，且对废水中的有用资源实现了再次利用，达到变废 为宝的目的