一种稀碱废水的资源化处理方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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乳、钢 硅稀碱废水的装置，但该装置主要考虑如何降低废水的C0D，而未考虑到回收利用稀碱废水 中的有用资源。
[0005]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H 2O2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】
[0006] 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。
[0007] -种稀碱废水的资源化处理方法，包括如下步骤：
[0008] (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;
[0009] (2)滤液I依次经减压浓缩和热过滤得到碳酸盐和滤液II;
[0010] (3)在滤液II中加入含硫还原剂后继续浓缩，然后在450°C~480°C条件下进行保 温反应，冷却后得到固碱。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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IL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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 作为优选，热过滤温度为30~50°C。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°C作为热过滤温度。
[0025] 再优选，热过滤的温度为40-50 °C。
[0026] 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。
[0027] 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%。
[0028] 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：
[0029] 5S+6N03 +40H = 5S0 42 +3N2丨+2H 20
[0030] 5S2 +8N03 +4H20 = 5S042 +4N2 t +80H
[0031] 5S032 +2N03 +H2O = 5S042 +N2 t +20H
[0032] 5HS03 +2N03 +30H = 5S0 42 +N2丨+4H 20
[0033] 5S2032 +8N03 +20H = 10S0 42 +4N2 t +H 20〇
[0034] 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。
[0035] 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。
[0036] 脱硝反应在常温下无法发生，380~420°C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°C~480°C条件下，保温反应1~2h，将产物冷 却得到固碱。
[0037] 浓缩过程中产生的水蒸汽可作为下一批废水的预热介质。
[0038] 本发明中产生的水可做工艺补水或碱熔工艺的打浆水。
[0039] 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。
[0040] 与现有工艺相比，本发明的优势在于：
[0041] (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。
[0042] (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。
[0043] (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。
【附图说明】
[0044] 图1为本发明稀碱废水资源化处理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0045] 本发明提供的稀碱废水资源化处理方法的流程如图1所示，包括如下步骤：
[0046] a、稀碱废水中通入臭氧，臭氧与稀碱废水中的有机物发生氧化反应，得到混合液 I ;
[0047] b、混合液I中加入吸附剂，搅拌反应20~