申请日2013.01.08
公开(公告)日2013.07.17
IPC分类号C02F1/28; C02F103/28; C02F1/56; C02F1/52
摘要
本发明提供一种利用活性硅酸钙制备废水处理剂和造纸废水的处理方法，属于环境保护技术领域。所述废水处理剂，重量组成中包括活性硅酸钙60～98份，无机絮凝剂0.5～40份和有机高分子絮凝剂0.01～0.5份;将各组分在复配改性器中进行混配复合即成为所述废水处理剂。所述造纸废水处理方法包括按待处理废水重量的0.2-2%将处理剂加入造纸废水中，对废水维持搅拌5～30min进行吸附处理，然后停止搅拌并静置5～30min，对处理后的废水实施固液分离，分离出的水可以作为制浆和抄造用水，分离出的固体物经净化处理后可用做纸板填料。本发明拓宽了活性硅酸钙的应用范畴，实现资源综合利用，大幅降低废水处理设施投资和运行成本，尤其适用于中小企业。
权利要求书
1.一种废水处理剂，基于所述处理剂的重量，其组成中包括活性硅酸钙 60～98份，无机絮凝剂0.5～40份和阳离子型有机高分子絮凝剂0.01～0.5份。
2.根据权利要求1所述的废水处理剂，其中，所述无机絮凝剂包括硫酸 铝、聚合氯化铝或聚合硫酸铝。
3.根据权利要求1所述的废水处理剂，其中，所述有机高分子絮凝剂包 括阳离子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或聚氧化乙烯。
4.根据权利要求1所述的废水处理剂，其中，所述活性硅酸钙来自高铝 粉煤灰提取氧化铝的副产物，为蜂窝状颗粒，比表面积150-200m2/g、孔隙率 0.25-0.45mg/l、吸油值130-170ml。
5.根据权利要求1-4任一项所述的废水处理剂，其为所述活性硅酸钙与 所述无机絮凝剂和阳离子有机高分子絮凝剂作为处理剂原料的复配产物，所 述复配方法为使所述处理剂原料在温度为40～80℃下，维持搅拌时间10～ 30min，搅拌速度为500～1000rpm。
6.造纸废水处理方法，该方法包括使用权利要求1-5任一项所述废水处 理剂加入造纸废水中，对造纸废水维持搅拌5～30min进行吸附处理，然后停 止搅拌并静置5～30min，对处理后的造纸废水实施固液分离，所述废水处理 剂的加入量为待处理造纸废水重量的0.2-2%。
7.根据权利要求6所述的造纸废水处理方法，其中，经固液分离出的水 作为制浆和/或抄造用水。
8.根据权利要求6或7所述的造纸废水处理方法，其中，经固液分离出 的固体物经净化处理后制成固含量30%～40%的分散体，作为纸板填料。
说明书
利用活性硅酸钙制备废水处理剂和造纸废水的处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理领域，尤其涉及一种利用活性硅酸钙制备废 水处理剂和造纸废水的处理方法。
背景技术
造纸企业的排放水处理一直是废水治理和环境保护的重点监控对象， 大型造纸企业都会有排放水的治理，例如将经处理后的制浆洗涤水作为中 水回用等。排放水的治理手段需要技术和资金投入的支持，对于众多小型 企业则存在很多困难，也导致将产生的废水和废弃物随意排放的事件难以 杜绝。据统计国内年产5万吨以下的中小纸厂总数有1000余家，如此众 多的中小企业正常运行时每年直接排出的大量生产废水和固体废弃物，严 重地污染水质和土地，缺乏有效治理手段使之成为多年来难以从根本上消 除对环境污染的一类造纸企业。
随着国家对造纸废水和废弃固体排放物的治理力度日益加大，大量资 金不足、技术短缺、没有能力解决生产废水和固体废弃物排放的中小造纸 企业面临着被迫关闭的处境。在经济利益驱动下，在一些地区，完全不具 有治废能力的已关闭企业死灰复燃现象也屡见不鲜。因此，寻求价格低廉、 简易、高效的废水处理方法对这些企业来说迫在眉睫。
造纸污水是一种处理难度较大的工业废水，主要来自制浆和抄造工 序，常用的手段例如，浮选处理，在回收白水中纤维(包括悬浮固体)的 基础上，通常还需要结合混凝沉淀进一步净化水质;化学沉淀和/或生物 处理，则可实现对废水的脱色和脱除BOD等等;有报道的升级技术还包括 使用反渗透、超滤、电渗析等方法。上述常用的处理手段都需要完善的处 理系统来实现，例如对废水实施曝气、污泥浓缩脱水等处置，工艺流程复 杂，设备投入大，整个处理系统占地面积大，虽然在大型专业造纸企业中 已经普遍使用，但很多小型企业从技术和资金上都难以做到，也制约了他 们的生产发展。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种废水处理剂，利用活性硅酸钙 高孔隙率、高吸附性的结构特性和功能特性，与化学絮凝剂相结合，成为 一种新型的废水处理剂，实现了净化效率高，成本低且使用方便的目的。
本发明还提供了一种造纸废水的处理方法，使用上述新型废水处理剂 对造纸废水进行处理，可大幅降低废水处理设施投资和运行成本，有效缓 解企业的环保压力。
为解决以上技术问题，本发明提供一种废水处理剂，基于所述处理剂 的重量，其组成中包括活性硅酸钙60～98份，无机絮凝剂0.5～40份和 阳离子型有机高分子絮凝剂0.01～0.5份。
活性硅酸钙分子式可表示为：CaO·SiO2·nH2O，研究证明具有很强的 补强性能，作为一种橡胶补强剂有较多应用，同时也在造纸、涂料(造纸 涂料及化工涂料)、医药、油墨、农药等工业部门作为原料和添加剂已经 得到较广泛的应用。
本发明提供的废水处理剂是以活性硅酸钙为主体，配合水处理技术中 常用的化学絮凝剂，利用活性硅酸钙自身的孔隙特性、离子交换特性等功 能特性，与化学絮凝剂协同作用，实现对废水中固形物的有效吸附和凝聚， 处理后的废水容易实现固液分离，从而起到对废水的净化处理。
本发明所使用的活性硅酸钙可以直接购买，也可以自行制造，尤其可 以利用产地资源，使用来自高铝粉煤灰提取氧化铝的副产物，例如发明申 请201110117710.9，发明名称“高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的 方法”中具体公开了利用高铝粉煤灰为原料在提取氧化铝的同时得到活性 硅酸钙的方法。并且，一般的活性硅酸钙可以为蜂窝状颗粒，具有比表面 积大(150-200m2/g)、孔隙率高(0.25-0.45mg/l)、密度低、吸油值高 (130-170ml)等特性，这也赋予其比较强的吸附特性。
本发明的废水处理剂中，同时还包含了无机絮凝剂和有机絮凝剂，其 中所述无机絮凝剂可以包括硫酸铝、聚合氯化铝或聚合硫酸铝等各种铝 盐;所述有机高分子絮凝剂可以包括阳离子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠或聚 氧化乙烯等阳离子高分子絮凝剂，均为水处理技术中常用的添加剂，可商 购得到。
在本发明的具体实施方案中，所述废水处理剂可以为所述活性硅酸钙 与所述无机絮凝剂和阳离子有机高分子絮凝剂等作为处理剂原料的复配 产物，所述复配方法为使所述处理剂原料在温度为40～80℃下，维持搅拌 速度10～30min，搅拌速度为500～1000rpm。该复配过程可以利用具有加 热和搅拌功能的装置，目的是有效实现物料间的充分混合，例如常用的高 速搅拌混合机(复配反应器)等。
本发明的废水处理剂，利用活性硅酸钙的特性对废水中污染物实现有 效吸附，达到净化水质的目的。该处理剂中活性硅酸钙的含量可以根据所 处理水质的污染情况进行调整，例如对于水质相对较好的排放水，可以降 低活性硅酸钙的比例，加入适量其它功能性矿物粉体。即废水处理剂的组 成中还可包括其它矿物粉体，此时该废水处理剂的组成为活性硅酸钙+矿物粉 体60～98份，无机絮凝剂0.5～40份和阳离子型有机高分子絮凝剂0.01～0.5 份，所述矿物粉体可选自膨润土和/或硅灰石。
本发明还提供了利用上述废水处理剂对造纸废水的处理方法，该方法 包括将上述废水处理剂加入造纸废水中，对造纸废水维持搅拌5～30min 进行吸附处理，然后停止搅拌并静置5～30min，对处理后的造纸废水实施 固液分离，所述废水处理剂的加入量为待处理造纸废水重量的0.2-2%。
根据本发明提供的造纸废水处理方法，在废水中投加所述处理剂，借 助活性硅酸钙高孔隙率、高吸附性的功能特性，能够对废水中不同性质细 小组分产生“吸附”和“絮凝”作用，形成较大“絮聚体”，从而利于提 高对处理废水的固液分离效果;在加速废水中固形物颗粒絮凝的同时，活 性硅酸钙的高比表面特性也能起到脱色、消除异味的效果，活性硅酸钙的 多孔结构特性也会对氨、氮、磷的离子形成很强的吸附作用，可有效降低 处理废水中总氮、总磷、氨氮残留;另一方面，活性硅酸钙的孔是通孔结 构，还可以起到渗透膜的作用，将无机离子过滤、截留在孔中，最后随污 泥一起排出;本发明的造纸废水处理方法实际上使用了一种复合处理剂， 所引入的无机铝盐絮凝剂和阳离子高分子絮凝剂，在促进废水中污染物絮 凝的同时，也起到调节废水酸碱度，改变活性硅酸钙颗粒的表面电荷特性 的电化学作用，更加利于促进废水中细小固形物的快速吸附和絮凝，提高 净化效率。
应用结果显示，本发明方法处理后的造纸废水中，COD、BOD及SS均 得到显著去除，例如针对造纸厂的循环水进行处理，COD、BOD及SS的去 除率都能接近或达到90%，固液分离得到的清水可直接送入制浆和抄造系 统。即通过本发明方法处理并经固液分离出的水可以作为制浆和/或抄造 用水，实现了排放水的循环使用，从而显著降低了污水排放量。
本发明的方法可以用于各类造纸废水的处理，尤其是对于以废纸板为 原料的原生纸板生产企业，分离出的固体物经过净化处理，可以制备成 30%～40%的分散体，直接泵送至纸板抄造工段，再次循环用于纸板加填， 经对废水吸附处理，水处理剂和活性污泥填料中含有纤维碎渣和化学改性 剂，作为纸板填料，也有利于改善纸品质量。
废纸再生造纸工艺可分为制浆和抄纸两大部分，在制浆部分的碎浆、 除渣、洗浆等过程中，产生大量的洗涤废水，与通常的抄纸工艺一样，在 废纸再生造纸的抄纸部分，也产生含有纤维、填料和化学药品的“白水”。 目前在多数具备一定生产规模和能力的造纸厂，较多地是对该工序所排放 的废水采用气浮法进行处理，回收纤维和填料，并使处理后的“白水”得以 循环使用。与其相比，使用本发明的方法在满足处理效果要求的前提下， 在操作简便和降低成本显然具有优势，尤其适用于中小企业。
综上，本发明提供的废水处理剂在处理造纸废水中的应用与传统造纸 废水处理系统完全不同，不需要浮选、生化处理、曝气、污泥浓缩脱水等 复杂工艺流程。处理系统设施占地面积小(只要具备实现对废水吸附处理 设备以及常规的固液分离设备和必要的储水、输送设施)，项目投资显著 降低;而且生产工艺简单、灵活，可采用间隙式或连续式生产，便于对已 建有简单水处理设施的中小纸厂进行技术改造和推广。
本发明方案实施的有益效果是：
1、国内以废纸为原料的中小造纸企业数量众多，它们的共同特点为： 成本压力大、环保设施不完善，本发明技术在这些企业进行推广，可大幅 降低废水处理设施投资和运行成本，有效缓解该类企业的环保压力。
2、本发明的处理方法通过对造纸废水处理以及固体排放物的循环利 用，形成造纸技术的集成化，可作为独立技术用于不同类型纸厂的废水处 理，为完善和解决其他类型的大型造纸企业的废水和固体排放物的环境污 染和循环利用技术拓展了新的思路和技术储备。
3、本发明所应用的活性硅酸钙，可以来自高铝粉煤灰提取氧化铝生 产的副产物，从而实现资源的综合利用，并降低生产成本。
4、本发明提供的以活性硅酸钙为主体的水处理剂也拓宽了活性硅酸 钙的应用范畴，为非金属加工业增添了新的产品和应用技术。