[发明专利]一种利用高盐废水零排放系统污泥制备高分子铝盐混凝剂的装置与工艺

说明书

本发明涉及一种利用高盐废水零排放系统污泥制备高分子铝盐混凝剂的装置与工艺，通过工艺流程优化设计提前去除废水中的杂质，获取提升除氯沉淀物的Al₂O₃含量，再以除氯沉淀物为原料制备PAC或聚合硫酸铝(PAS)等高分子铝盐混凝剂的技术路线，在解决固废出路的同时补偿零排放系统运行成本。制得的PAC或PAS氧化铝质量分数、盐基度以及重金属含量等指标分别满足水处理剂国家标准《水处理剂聚氯化铝》(GB/T22627‑2014)和《水处理剂聚硫酸铝》(HG/T5006‑2016)的要求，能够实现固废资源化的理念。

技术领域

本发明属于固废资源化处理技术领域，涉及一种利用高盐废水零排放系统污泥制备高分子铝盐混凝剂的装置与工艺。

背景技术

近年来，高盐废水由于生产量大、腐蚀性强、对环境污染较为严重而备受关注。欧盟早在2000年便颁布社会公约以防止水体受到高盐废水的污染。针对该问题，北京、上海、河南、河北、贵州、四川等省份先后颁布地方标准，对废水盐分的排放浓度进行限制。目前，随着我国对工业生产排放要求的提高，化学工业正处于转型升级的重要阶段，煤化工、石油、天然气、火电等行业均会产生大量的高盐废水，在水资源短缺和水环境严重污染的双重压力下，高盐废水零排放技术正在迅速兴起。

针对高盐废水的高氯特点，现有除氯技术主要有膜分离、蒸发结晶、化学沉淀法、吸附法、离子交换法、电解法、氧化法和萃取法等。尽管目前对于高盐废水中氯离子的去除方法较多，但大多处于实验室研究阶段，还存在技术产业化应用瓶颈。膜分离或蒸发结晶工艺已经工程应用，但存在投资成本高、工艺流程复杂、运行管理难度高的问题；对高盐废水中氯离子进行吸附或萃取又存在吸附剂再生和萃取剂反萃的问题，容易造成氯离子重新富集，从而产生新的高盐废水；电解法去除氯离子工艺的能耗较高，产生的Cl₂、H₂等气体存在一定的安全隐患，对工程安全设施和管理的要求极高；化学沉淀法处理高盐废水工艺流程简单，但适用的难溶化合物较少，化学药剂使用量及固废生成量大，这限制了该技术的实际应用。如果能寻求低成本药剂，并实现固废资源化，则能大大提升沉淀法的实际应用价值。

超高石灰铝法是传统化学沉淀法的改进，通过向含氯溶液中加入价格相对低廉的钙系盐和铝系盐与氯离子结合生成弗里德尔盐沉淀(Ca₄Al₂Cl₂(OH)₁₂)，实现氯离子去除。虽然超高石铝法工艺具有操作简便、除氯效果较好等诸多优点，但其药剂使用量大以及固废生成量大的缺陷仍然存在。武杰等曾在《高氯含量废水中氯离子的去除研究》(现代化工,2016,36(4):101-103)中对钙、铝系盐的投加量进行了优化，在Ca/Al/Cl摩尔比为10:4:1的最优条件下，每处理1t氯离子浓度为300mmol/L的高盐废水，将消耗钙系盐0.168t，铝系盐0.098t，产生固废(弗里德尔盐沉淀)0.29t。每去除1g氯离子，将产生7.9g弗里德尔盐沉淀。若处理不当，将会造成土地资源占用问题，甚至严重破坏生态环境。因此，解决高盐废水零排放工艺中污泥的后续处理、处置和资源化问题，是零排放工艺具备技术可靠性的关键。

中国专利CN211198829U公开了一种降低脱硫废水中氯离子浓度的反应装置，其原理是利用铝冶炼过程中产生的副产品铝灰，再投入石灰乳，与高氯脱硫废水反应，生成弗里德尔盐沉淀，实现烟气脱硫废水中氯离子的去除。该装置在运行时主要存在两方面的缺陷，一是先投入铝灰再投入石灰乳，在非碱性环境下，铝灰难溶于水沉降在反应器底部，不利于共沉淀反应的进行，对脱硫废水中氯离子的去除效果较差；二是采用铝灰作为除氯剂，杂质含量较高，铝元素含量较低且差异较大，无法精准把控反应的投加量。不仅会引入其他杂质对废水进行二次污染，反应过程产生的大量类水滑石无机沉淀物也难以焚烧，脱水后填埋还会造成土地资源占用问题。