CN114349302A - 污泥减量液碱及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于污水治理领域，尤其涉及一种污泥减量液碱及其制造工艺，该污泥减量液碱，包括液碱基料和水，液碱基料包括如下各组分百分比：钙基混凝剂16～18％、纳米级分散悬浮剂8～10％、碳酸清除剂5～7％；液碱基料与水之间的重量配比为3：7。本发明主要应用到酸性废水处理和废气脱硫中，本发明的污泥减量液碱拥有1:1完全代替氢氧化钠的效果，使用量更小，实现处理成本降到最低，所有制作过程使用纯天然原料制作，确保成本低，生产容易。可代替昂贵、危险的化学品，化学成分稳定，使用效果稳定，不含有其他成分的杂质。同时可降低企业废水处理成本，减少废水处理车间环境染尘问题，降低危险发生的风险，确保废水处理的整个过程稳定，波动小。

Description

污泥减量液碱及其制造工艺

技术领域

本发明属于污水治理领域，尤其涉及酸性工业废水处理领域。

背景技术

在几百年传统中，工业污水处理用碱主要分为两种，广泛使用氢氧化钠产品及石灰加工产品，但是这些产品的缺点较为明显；

氢氧化钠，与氢氧化钠相关的产品如片碱、粒碱和氢氧化钠液碱的缺点：

1.属于危险化工，管理成本高。

2.价格昂贵，且受市场波动影响较大。

3.只能调节PH值，不能起到污水处理中需求的额外功能。

石灰及石灰加工产品缺点：

1.使用石灰粉时，会造成扬尘，对环境污染大。

2.因其微溶于水，溶解度低，因此反应速度慢，利用率低。

3.污水处理中产生污泥多，导致后端污泥处置费用高。

4.容易造成结垢堵管，清理时间频繁，成本重。

本发明所要解决的技术问题为：1.氢氧化钠属于危险化工，成本高，只能调节PH值，不能起到污水处理中需求的额外功能。2.石灰及石灰加工产品使用时会造成扬尘对环境污染大，反应速度慢，利用率低，同时污水处理中产生污泥多容易造成结垢堵管。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种污泥减量液碱及其制造工艺，本发明的污泥减量液碱应用到酸性废水处理和废气脱硫中，本发明的污泥减量液碱拥有1:1完全代替氢氧化钠的效果，甚至使用量更小，实现处理成本降到最低，所有制作过程使用纯天然原料制作，确保成本低，生产容易。可代替昂贵、危险的化学品，化学成分稳定，本发明使用效果稳定，不含有其他成分的杂质。同时可降低企业工业废水处理成本，减少废水处理车间环境染尘问题，降低危险发生的风险，药剂使用量达到最佳，减少药剂浪费，确保废水处理的整个过程稳定，波动小。为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种污泥减量液碱，包括液碱基料和水，液碱基料包括如下各组分百分比：钙基混凝剂16～18％、纳米级分散悬浮剂8～10％、碳酸清除剂5～7％；

液碱基料与水之间的重量配比为3：7。

钙基混凝剂的作用：提供充足调节pH值的氢氧根，提供充足的混凝能力；加快工业废水杂质沉淀速度，同时加快泥水分离速度；其污泥絮团稳定，可降低压泥含水量，减少污泥量，降低企业成本。纳米级分散悬浮剂的作用：使钙基混凝剂充分分散在液体中，增加钙基混凝剂的流动性，使液体稳定，不分层；钙基混凝剂分散在液体中，减少溶药所需的时间，加快反应速度，提高废水处理效率；在保证钙基混凝剂的效果的同时，减少多余的钙基混凝剂附着在管道壁上，减少结垢的发生，确保工业废水处理过程的稳定，同时不增加其他费用。碳酸清除剂的作用；延长该发明污泥减量液碱的存储时间，防止其结垢和钙化，同时可保护管道和泵等等自动加药***。

进一步的，液碱基料包括如下各组分百分比：钙基混凝剂17％、纳米级分散悬浮剂9％、碳酸清除剂6％。

进一步的，钙基混凝剂提供调节pH值的氢氧根，钙基混凝剂设有稳定的污泥絮团。

进一步的，纳米级分散悬浮剂为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺用于增加钙基混凝剂的流动性。

进一步的，碳酸清除剂为乙酸钠，乙酸钠用于延长污泥减量液碱的存储时间，同时乙酸钠用于防止污泥减量液碱结垢及钙化。

进一步的，包括如下污泥减量液碱制造工艺步骤：

S1.高温高压搅拌：先投入石灰粉1重量份、后注入水9重量份到高温高压搅拌机中进行混合搅拌，搅拌速度为120转每分钟，压力值为1.7兆帕，温度为300摄氏度，消解3小时，制得钙基混凝剂半成液，反应公式如下：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

S2.去除杂质：温度降至75摄氏度，气压值调控为大气压值，将钙基混凝剂半成液过1000目筛，去除石头和不溶性杂质，制得钙基混凝剂待用液；

S3.抽样调控检测，对钙基混凝剂待用液进行取样检测，同时调控钙基混凝剂待用液中钙的含量为16％、碱度为32％，制得钙基混凝剂；

S4.加药降温：向钙基混凝剂中加入8％分散悬浮剂和5％碳酸清除剂，搅拌速度为180转每分钟，搅拌至温度降为室温，制得污泥减量液碱半成品；

S5.过筛筛分：污泥减量液碱半成品过300目的筛网，除去较大颗粒或者呈块状的浆膏，制得污泥减量液碱；

S6.存储成品：将污泥减量液碱灌入储药池中待使用。

进一步的，钙含量和碱度为1：2，调控钙基混凝剂待用液中钙的含量有两种方式分别为:

A.抽样检测到钙基混凝剂待用液中钙的含量低于16％，通过加热蒸发水的方式提高钙基混凝剂待用液中钙的含量，制得钙含量稳定在16％的钙基混凝剂待用液；

B.抽样检测到钙基混凝剂待用液中钙的含量高于16％，通过注入水的方式降低钙基混凝剂待用液中钙的含量，制得钙含量稳定在16％的钙基混凝剂待用液。

进一步的，污泥减量液碱中酸不溶物≤0.3％、钙基混凝剂的钙含量 16％～18％、碱度在25％+1％、pH值≥11、相对分子质量为38.05。

本发明的有益效果在于：

1.具有更高捕捉金属离子能力，达标安全性更高；

2.具有混凝剂的作用，降低PAM即聚丙烯酰胺和PAC即聚合氯化铝的使用量，使得污水处理后出水更澄清；

3.污泥减量液碱中的钙离子可以与废水中氟离子反应生成沉淀，从而降低氟离子含量，使氟离子达标排放的安全性更高；

4.具有片碱和液碱所不具备的辅助脱色及净水功能；

5.采用污泥减量液碱处理方式不会影响其他各项排放指标的处理效果，不会造成二次污染；

6.具有板结作用，大量减少压榨时添加的聚丙或者可不添加聚丙，含水率比使用片碱降低约5％-8％；

7.对比石灰，能延长污水处理工艺有深度处理模块的使用寿命，如MBR、超滤膜、生化***钙化等问题；

8.本发明为液体状态的产品，可减少溶药时间，提高工业废水处理量和加快处理速度；

9.液体状态可以通过管道、泵、续电器、球阀和pH计来控制，来达成自动溶药、加药启停和用量精准控制的效果，减少工人负担，降低废水处理的成本。

附图说明

图1为发明污泥减量液碱的制造工艺步骤示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种污泥减量液碱，包括液碱基料和水，液碱基料包括如下各组分百分比：钙基混凝剂16％、纳米级分散悬浮剂8％、碳酸清除剂5％；

液碱基料与水之间的重量配比为3：7。

请参阅图1，污泥减量液碱包括如下制造工艺步骤：

S1.高温高压搅拌：先投入石灰粉1重量份、后注入水9重量份到高温高压搅拌机中，盖上高温高压搅拌机的盖子达到密闭环境后再进行混合搅拌，搅拌速度为120转每分钟，温度为300摄氏度，随着温度上升，压力值增加到为1.7兆帕，消解3小时，高温高压下石灰充分溶解在水中，同时充分与水发生反应，制得氢氧化钙溶液，即制得钙基混凝剂半成液，反应公式如下：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

S2.去除杂质：温度降至75摄氏度，气压值调控为大气压值，将钙基混凝剂半成液过1000目筛，去除石头和不溶性杂质，制得钙基混凝剂待用液；

S3.抽样调控检测，对钙基混凝剂待用液进行取样检测，同时调控钙基混凝剂待用液中钙的含量为16％、碱度为32％，制得钙基混凝剂，由于氢氧化钙有两个氢氧根，可得钙基混凝剂待用液中钙的含量和碱度为1：2，调控钙基混凝剂待用液中钙含量的方式分为两种:

A.抽样检测到钙基混凝剂待用液中钙的含量低于16％，通过加热蒸发水的方式提高钙基混凝剂待用液中钙的含量，制得钙含量稳定在16％的钙基混凝剂；

B.抽样检测到钙基混凝剂待用液中钙的含量高于16％，通过注入水的方式降低钙基混凝剂待用液中钙的含量，制得钙含量稳定在16％的钙基混凝剂；

S4.加药降温：向钙基混凝剂中加入8％分散悬浮剂和5％碳酸清除剂，搅拌速度为180转每分钟，搅拌至温度降为室温，制得污泥减量液碱半成品；

S5.过筛筛分：污泥减量液碱半成品过300目的筛网，除去较大颗粒或者呈块状的浆膏，制得污泥减量液碱；

S6.存储成品：将污泥减量液碱灌入储药池中待使用。

取实施例1及对比例1-4所制得的成品进行使用效果测评，实施例1及对比例1-4中各原料组分配比如以下表1所示(以100％计)：

表1

由表1可得实施例1及对比例1-3中各原料组分配比的数据

测评方法：由于组分含量不同，对于生产工艺影响较大，对比测评分为生产部分和使用部分来就行对比，每一个组分配比以10次生产的数值取平均，进行对比评分，来进行对比评测。对比评测结果如下：

测评方法：记录批复情况。实验评价结果见以下表2所示：

表2

由表2可得实施例1及对比例1-4的实验评价结果，通过多次以不同配方的生产发现，从碱度，使用效果，还有污泥减量能力分析使用效果相近，但是主要出现差异出现在生产上，不同配方使用的药剂的量不一样，在高温高压消解石灰的过程中，反应的压力、反应的温度、反应所需时间、药剂添加量、搅拌速度等等都差异较大，致使生产成本偏差极大。纳米级分散悬浮剂的使用能确保液体的流动性，同时使在消解工艺上减少反应时间，并且是氢氧化钙能充分分散在液体中，增加工业废水的处理速度。碳酸清除剂能延长污泥减量液碱的使用期限，同时去除生产、运输、储存、使用过程中结垢的发生。实施例1为多次生产比对后确定出较优的配方配比和生产方式。

以下通过实验对本发明进一步说明：

在试验污水为酸性电池废水1L的条件下本申请污泥减量液碱与片碱对比实验的主要内容如下表3所示：

表3

由上表3得出结论1.1.浓度25％的污泥减量液碱与片碱相比，液碱固体用量计算应当为4倍关系，现试验平均结果2.87倍，即污水处理时有效物质更多、利用率更高，产生的污泥量比使用片碱产生的污泥量持平。

1.2.污泥减量液碱含有钙离子，具备片碱所没有的混凝作用，能减少PAC 的使用量，甚至完全代替，节约成本的同时达到净水的效果。

在试验污水为碳钢酸洗废水1L的条件下本申请污泥减量液碱与片碱对比实验的主要内容如下表4所示：

表4

由上表4得结论2.1.浓度25％的污泥减量液碱与片碱相比，液碱固体用量计算应当为4倍关系，现试验平均结果3.43倍，即污水处理时有效物质更多、利用率更高，产生污泥比现场用碱减少15.69％，原因是氢氧化钠与硝酸产生的硝酸钠已经为饱和状态，烘干后留在污泥中，明显污泥厚度大于污泥减量液碱的厚度。而污泥减量液碱中少量钙离子与硝酸反应成硝酸钙溶解在水体，未达到饱和，烘干后只有重金属、硝酸钠盐与少量硝酸钙盐。

在试验污水为铝材氧化强酸性槽液400ml的条件下本申请污泥减量液碱与片碱+石灰(1：4)对比实验的主要内容如下表5所示：

表5

由上表5可得结论3.1.浓度25％的污泥减量液碱与现场混合碱相比，碱固体用量计算应当为4倍关系，现试验平均结果2.52倍，即污水处理时有效物质更多、利用率更高，产生污泥比现场用碱降低11.02％，污泥产生量更少。

3.2.现场一个月使用石灰60吨，片碱20吨，采用纯手工人工倒药和溶解，费时费力还很不安全，污泥减量液碱通过普通PE15吨桶装药，使用泵、球阀、 pH计联动实现了完全自动化加药，减少人工，消除人工手动加药的风险，增加安全指数的同时，还减少环境污染。

在试验污水为电镀含铜废水1L的条件下本申请污泥减量液碱与石灰对比实验的主要内容如下表6所示：

表6

由上表6可得结论4.1.浓度25％的污泥减量液碱与现场用的石灰相比，液碱固体用量计算应当为4倍关系，现试验平均结果2.55倍，即污水处理时有效物质更多、利用率更高，产生污泥比现场用碱减少14.66％，污泥产生量更少。

4.2.通过实验，该厂使用石灰处理含铜废水，污泥的铜含量仅有5.21％，达不到当地的回收要求，污泥处置费高达2100元一吨，而通过污泥减量液碱处理，减少了污泥杂质的固含量，污泥含铜量达到8.14％，达到了当地的回收要求，能免费处理污泥，对于企业能大幅度减少运营成本。

4.3.现场一个月使用的石灰就90吨，都是纯手工人工倒药和溶解，费时费力还很不安全，污泥减量液碱通过普通PE吨桶装药，使用泵、球阀、pH 计联动实现了完全自动化加药，减少人工，消除人工手动加药的风险，增加安全指数，减少环境污染。

在试验条件为陶瓷厂烟气脱硫1个月对比的条件下本申请污泥减量液碱分别与液态脱硫剂、石灰粉对比实验的主要内容如下表7所示：

表7

由上表7可得结论5.1.污泥减量液碱，做为碱性药剂调节水质PH值，并还原水质喷淋吸收二氧化硫物质。好处在于药性反应速度快，可达到与脱硫剂同效率的情况，并保留了钙离子还原水质及氢氧根，又减弱水质硬度与钙盐份，同时无石灰石膏杂质引入，并配合少量脱硫塔除垢剂，应用于双碱法脱硫工艺不易结晶结垢，对设备无腐蚀老化等因素影响，达到一种良性循环的运行工作。

5.2.现窑炉脱硫塔用约40吨脱硫剂及50吨石灰粉进行投加调节PH值脱硫，喷淋PH值约为7.5，喷淋出水后PH值约为5.5-6，可只用污泥减量液碱一种代替完全代替。

按照原料水处理要求：①按照现状原料污泥回用原则，回用比例受钙离子含量影响砖体膨胀爆裂，用石灰调节PH值会导致钙离子高。②原料含有化工料成分、陶瓷原料等复杂成分，使用石灰处理污水会增加水中钙离子等其他盐分浓度，会增加后续使用的效果及成本，如解胶、减水剂和球磨时间效果等成本及问题。

使用污泥减量液碱处理原料污水，在药剂成分上钙离子本身比石灰低约 30％左右，并且钙离子溶解度大，对因钙离子含量过多的污泥回用比例有大比例提升，及处理后的污水回用降低后续使用的效果及成本，如解胶、减水剂和球磨时间效果等成本及问题。并且能减少处理后的污泥数量。

5.3.对于喷雾塔使用原料车间的回用水，与窑炉塔脱硫有相同之处，减少枪管堵塞、增加脱硫吸收率等好处。

由上述数据得出，本发明的污泥减量液碱与市面上的片碱、石灰及石灰制品、液碱(液体状的氢氧化钠)对比

1.污泥减量液碱与片碱对比：

片碱属于危险品，有较强的腐蚀性，在溶解的时候会放出大量的热，操作不恰当会造成液体沸腾飞溅。并且片碱仅有调节pH的能力，不具备絮凝的能力，在废水调节pH后，还需加入如聚合氯化铝等混凝剂，加大了企业的废水处理成本。

污泥减量液碱与片碱对比，本发明污泥减量液碱定位为一般化学药剂，不属于危险品，溶解不放热，达到即溶就用的速度，而且通过液体自动溶解和加药，能确保每一次溶药的浓度相同，在保证快速调节pH能力的同时，自带混凝能力，减少甚至不用后续加入聚合氯化铝，且本发明污泥减量液碱以钙基为主，能很好的沉降磷酸、硫酸和氟，达到除磷、除硫和除氟的效果，降低生化压力。

2.与石灰及石灰制品对比：

石灰及石灰制品多为粉末状，包装袋储存容易造成染尘，细小的石灰粉末通过呼吸道进入肺部，会对肺部造成极大伤害，并且对加药设备造成损伤，整个环境变白；槽罐形式储存，在槽罐车还是在储存罐中，难以了解是否装满，并且在转运石灰是，由于石灰粉末在运输时容易染尘，染尘在超过了一定的***极限时，容易造成粉尘***，轻则储罐变形，重则直接发生***事故。石灰的生产工艺多为石灰石煅烧法生产，石灰生产过程由于石灰石是固体，在煅烧过程难以确保煅烧完全，造成生产出来的石灰成分复杂多样，难以保证有效成分的含量，在废水处理过程中会引入污染，造成污泥增量，造成企业处理成本升高，而且石灰在溶解的时候需要大量的时间，而且通过管道运输的时候容易结垢堵管。

污泥减量液碱呈液体状态，溶解速度快，即溶就用，不会造成环境污染，不造成堵管和染尘，本发明的污泥减量液碱生产工艺稳定，成分稳定，不会造成二次污染，反应过程迅速，利用率高，污泥产生量确保在最优，对比石灰能达到减泥的效果。

3.与液碱(液体状的氢氧化钠)对比

液体状的氢氧化钠浓度通常在30-50％，主要成分为氢氧化钠，液体状的氢氧化钠在使用时也需溶药降低浓度，但是液体状的氢氧化钠容易吸收空气中的二氧化碳，有效成分降低，并且液体状的氢氧化钠也属于危险品，具有较强的腐蚀性，对于药剂储存罐和管道耐腐蚀性要求高，仅调节pH的能力，后续处理时需加入聚合氯化铝等的混凝剂，来确保能泥水分离。

污泥减量液碱不具有腐蚀性，不属于危险品，储存罐，管道用普通的PE 材质就能达到工作要求，在保证快速调节pH能力的同时，自带混凝能力，减少甚至不用后续加入聚合氯化铝等混凝剂，且产品以钙基为主，能很好的沉降磷酸、硫酸和氟，达到除磷、除硫和除氟的效果，降低生化压力。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种污泥减量液碱，其特征在于，包括液碱基料和水，所述液碱基料包括如下各组分百分比：钙基混凝剂16～18％、纳米级分散悬浮剂8～10％、碳酸清除剂5～7％；

所述液碱基料与水之间的重量配比为3∶7。

2.根据权利要求1所述的污泥减量液碱，其特征在于，所述液碱基料包括如下各组分百分比：钙基混凝剂17％、纳米级分散悬浮剂9％、碳酸清除剂6％。

3.根据权利要求2所述的污泥减量液碱，其特征在于，所述钙基混凝剂提供调节pH值的氢氧根，所述钙基混凝剂设有稳定的污泥絮团。

4.根据权利要求2所述的污泥减量液碱，其特征在于，所述纳米级分散悬浮剂为聚丙烯酰胺。

5.根据权利要求2所述的污泥减量液碱，其特征在于，所述碳酸清除剂为乙酸钠。

6.一种污泥减量液碱制造工艺，用于制造如权利要求1至5任一项所述的污泥减量液碱，其特征在于，包括如下步骤：

S1.高温高压搅拌：先投入石灰粉1重量份、后注入水9重量份到高温高压搅拌机中进行混合搅拌，搅拌速度为100～140转每分钟，压力值为1.6～18兆帕，温度为285～315摄氏度，消解3小时，制得钙基混凝剂半成液，反应公式如下：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

S2.去除杂质：温度降至70-80摄氏度，气压值调控为大气压值，将钙基混凝剂半成液过1000目筛，去除石头和不溶性杂质，制得钙基混凝剂待用液；

S3.抽样调控检测，对钙基混凝剂待用液进行取样检测，同时调控钙基混凝剂待用液中钙的含量为16％～18％、碱度为32％～36％，制得钙基混凝剂；

S4.加药降温：向钙基混凝剂中加入8％～10％分散悬浮剂和5％～7％碳酸清除剂，搅拌速度为180转每分钟，搅拌至温度降为室温，制得污泥减量液碱半成品；

S5.过筛筛分：污泥减量液碱半成品过300目的筛网，除去较大颗粒或者呈块状的浆膏，制得污泥减量液碱；

S6.存储成品：将污泥减量液碱灌入储药池中待使用。

7.根据权利要求6所述的污泥减量液碱，其特征在于，所述钙基混凝剂待用液中钙的含量和碱度为1：2，所述调控钙基混凝剂待用液中钙含量的方式分为两种：

A.抽样检测到钙基混凝剂待用液中钙的含量低于16％～18％，通过加热蒸发水的方式提高钙基混凝剂待用液中钙的含量，制得钙含量稳定在16％～18％的钙基混凝剂；

B.抽样检测到钙基混凝剂待用液中钙的含量高于16％～18％，通过注入水的方式降低钙基混凝剂待用液中钙的含量，制得钙含量稳定在16％～18％的钙基混凝剂。

8.根据权利要求6所述的污泥减量液碱，其特征在于，所述污泥减量液碱中酸不溶物≤0.3％、钙基混凝剂的钙含量16％～18％、碱度在25％+1％、pH值≥11、相对分子质量为38.05。

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