專利名稱：利用活性硅酸鈣制備廢水處理劑和造紙廢水的處理方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理領域，尤其涉及一種利用活性硅酸鈣制備廢水處理劑和造紙廢水的處理方法。
背景技術(shù)：
造紙企業(yè)的排放水處理一直是廢水治理和環(huán)境保護的重點監(jiān)控對象，大型造紙企業(yè)都會有排放水的治理，例如將經(jīng)處理后的制漿洗滌水作為中水回用等。排放水的治理手段需要技術(shù)和資金投入的支持，對于眾多小型企業(yè)則存在很多困難，也導致將產(chǎn)生的廢水和廢棄物隨意排放的事件難以杜絕。據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)年產(chǎn)5萬噸以下的中小紙廠總數(shù)有1000余家，如此眾多的中小企業(yè)正常運行時每年直接排出的大量生產(chǎn)廢水和固體廢棄物，嚴重地污染水質(zhì)和土地，缺乏有效治理手段使之成為多年來難以從根本上消除對環(huán)境污染的一類造紙企業(yè)。隨著國家對造 紙廢水和廢棄固體排放物的治理力度日益加大，大量資金不足、技術(shù)短缺、沒有能力解決生產(chǎn)廢水和固體廢棄物排放的中小造紙企業(yè)面臨著被迫關閉的處境。在經(jīng)濟利益驅(qū)動下，在一些地區(qū)，完全不具有治廢能力的已關閉企業(yè)死灰復燃現(xiàn)象也屢見不鮮。因此，尋求價格低廉、簡易、高效的廢水處理方法對這些企業(yè)來說迫在眉睫。造紙污水是一種處理難度較大的工業(yè)廢水，主要來自制漿和抄造工序，常用的手段例如，浮選處理，在回收白水中纖維(包括懸浮固體)的基礎上，通常還需要結(jié)合混凝沉淀進一步凈化水質(zhì)；化學沉淀和/或生物處理，則可實現(xiàn)對廢水的脫色和脫除BOD等等；有報道的升級技術(shù)還包括使用反滲透、超濾、電滲析等方法。上述常用的處理手段都需要完善的處理系統(tǒng)來實現(xiàn)，例如對廢水實施曝氣、污泥濃縮脫水等處置，工藝流程復雜，設備投入大，整個處理系統(tǒng)占地面積大，雖然在大型專業(yè)造紙企業(yè)中已經(jīng)普遍使用，但很多小型企業(yè)從技術(shù)和資金上都難以做到，也制約了他們的生產(chǎn)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種廢水處理劑，利用活性硅酸鈣高孔隙率、高吸附性的結(jié)構(gòu)特性和功能特性，與化學絮凝劑相結(jié)合，成為一種新型的廢水處理劑，實現(xiàn)了凈化效率高，成本低且使用方便的目的。本發(fā)明還提供了一種造紙廢水的處理方法，使用上述新型廢水處理劑對造紙廢水進行處理，可大幅降低廢水處理設施投資和運行成本，有效緩解企業(yè)的環(huán)保壓力。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種廢水處理劑，基于所述處理劑的重量，其組成中包括活性硅酸鈣60 98份，無機絮凝劑0.5 40份和陽離子型有機高分子絮凝劑0.01 0.5 份?；钚怨杷徕}分子式可表示為:Ca0.SiO2.ηΗ20，研究證明具有很強的補強性能，作為一種橡膠補強劑有較多應用，同時也在造紙、涂料(造紙涂料及化工涂料)、醫(yī)藥、油墨、農(nóng)藥等工業(yè)部門作為原料和添加劑已經(jīng)得到較廣泛的應用。
本發(fā)明提供的廢水處理劑是以活性硅酸鈣為主體，配合水處理技術(shù)中常用的化學絮凝劑，利用活性硅酸鈣自身的孔隙特性、離子交換特性等功能特性，與化學絮凝劑協(xié)同作用，實現(xiàn)對廢水中固形物的有效吸附和凝聚，處理后的廢水容易實現(xiàn)固液分離，從而起到對廢水的凈化處理。本發(fā)明所使用的活性硅酸鈣可以直接購買，也可以自行制造，尤其可以利用產(chǎn)地資源，使用來自高鋁粉煤灰提取氧化鋁的副產(chǎn)物，例如發(fā)明申請201110117710.9，發(fā)明名稱“高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣的方法”中具體公開了利用高鋁粉煤灰為原料在提取氧化鋁的同時得到活性硅酸鈣的方法。并且，一般的活性硅酸鈣可以為蜂窩狀顆粒，具有比表面積大(150-200m2/g)、孔隙率高(0.25-0.45mg/l )、密度低、吸油值高(130_170ml)等特性，這也賦予其比較強的吸附特性。本發(fā)明的廢水處理劑中，同時還包含了無機絮凝劑和有機絮凝劑，其中所述無機絮凝劑可以包括硫酸鋁、聚合氯化鋁或聚合硫酸鋁等各種鋁鹽；所述有機高分子絮凝劑可以包括陽離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉或聚氧化乙烯等陽離子高分子絮凝劑，均為水處理技術(shù)中常用的添加劑，可商購得到。在本發(fā)明的具體實施方案中，所述廢水處理劑可以為所述活性硅酸鈣與所述無機絮凝劑和陽離子有機高分子絮凝劑等作為處理劑原料的復配產(chǎn)物，所述復配方法為使所述處理劑原料在溫度為40 80°C下，維持攪拌速度10 30min，攪拌速度為500 lOOOrpm。該復配過程可以利用具有加熱和攪拌功能的裝置，目的是有效實現(xiàn)物料間的充分混合，例如常用的高速攪拌混合機(復配反應器)等。本發(fā)明的廢水處理劑，利用活性硅酸鈣的特性對廢水中污染物實現(xiàn)有效吸附，達到凈化水質(zhì)的目的。該處理劑中活性硅酸鈣的含量可以根據(jù)所處理水質(zhì)的污染情況進行調(diào)整，例如對于水質(zhì)相對較好的排放水，可以降低活性硅酸鈣的比例，加入適量其它功能性礦物粉體。即廢水處理劑的組成中還可包括其它礦物粉體，此時該廢水處理劑的組成為活性硅酸鈣+礦物粉體60 98份，無機絮凝劑0.5 40份和陽離子型有機高分子絮凝劑
0.01 0.5份，所述礦物粉體可選自膨潤土和/或硅灰石。本發(fā)明還提供了利用上述廢水處理劑對造紙廢水的處理方法，該方法包括將上述廢水處理劑加入造紙廢水中，對造紙廢水維持攪拌5 30min進行吸附處理，然后停止攪拌并靜置5 30min，對處理后的造紙廢水實施固液分離，所述廢水處理劑的加入量為待處理造紙廢水重量的0.2-2%。根據(jù)本發(fā)明提供的造紙廢水處理方法，在廢水中投加所述處理劑，借助活性硅酸鈣高孔隙率、高吸附性的功能特性，能夠?qū)U水中不同性質(zhì)細小組分產(chǎn)生“吸附”和“絮凝”作用，形成較大“絮聚體”，從而利于提高對處理廢水的固液分離效果；在加速廢水中固形物顆粒絮凝的同時，活性硅酸鈣的高比表面特性也能起到脫色、消除異味的效果，活性硅酸鈣的多孔結(jié)構(gòu)特性也會對氨、氮、磷的離子形成很強的吸附作用，可有效降低處理廢水中總氮、總磷、氨氮殘留；另一方面，活性硅酸鈣的孔是通孔結(jié)構(gòu)，還可以起到滲透膜的作用，將無機離子過濾、截留在孔中，最后隨污泥一起排出；本發(fā)明的造紙廢水處理方法實際上使用了一種復合處理劑，所引入的無機鋁鹽絮凝劑和陽離子高分子絮凝劑，在促進廢水中污染物絮凝的同時，也起到調(diào)節(jié)廢水酸堿度，改變活性硅酸鈣顆粒的表面電荷特性的電化學作用，更加利于促進廢水中細小固形物的快速吸附和絮凝，提高凈化效率。
應用結(jié)果顯示，本發(fā)明方法處理后的造紙廢水中，C0D、B0D及SS均得到顯著去除，例如針對造紙廠的循環(huán)水進行處理，C0D.B0D及SS的去除率都能接近或達到90%，固液分離得到的清水可直接送入制漿和抄造系統(tǒng)。即通過本發(fā)明方法處理并經(jīng)固液分離出的水可以作為制漿和/或抄造用水，實現(xiàn)了排放水的循環(huán)使用，從而顯著降低了污水排放量。本發(fā)明的方法可以用于各類造紙廢水的處理，尤其是對于以廢紙板為原料的原生紙板生產(chǎn)企業(yè),分離出的固體物經(jīng)過凈化處理,可以制備成30% 40%的分散體，直接泵送至紙板抄造工段，再次循環(huán)用于紙板加填，經(jīng)對廢水吸附處理，水處理劑和活性污泥填料中含有纖維碎渣和化學改性劑，作為紙板填料，也有利于改善紙品質(zhì)量。廢紙再生造紙工藝可分為制漿和抄紙兩大部分，在制漿部分的碎漿、除渣、洗漿等過程中，產(chǎn)生大量的洗滌廢水，與通常的抄紙工藝一樣，在廢紙再生造紙的抄紙部分，也產(chǎn)生含有纖維、填料和化學藥品的“白水”。目前在多數(shù)具備一定生產(chǎn)規(guī)模和能力的造紙廠，較多地是對該工序所排放的廢水采用氣浮法進行處理，回收纖維和填料，并使處理后的“白水”得以循環(huán)使用。與其相比，使用本發(fā)明的方法在滿足處理效果要求的前提下，在操作簡便和降低成本顯然具有優(yōu)勢，尤其適用于中小企業(yè)。綜上，本發(fā)明提供的廢水處理劑在處理造紙廢水中的應用與傳統(tǒng)造紙廢水處理系統(tǒng)完全不同，不需要浮選、生化處理、曝氣、污泥濃縮脫水等復雜工藝流程。處理系統(tǒng)設施占地面積小(只要具備實現(xiàn)對廢水吸附處理設備以及常規(guī)的固液分離設備和必要的儲水、輸送設施)，項目投資顯著降低；而且生產(chǎn)工藝簡單、靈活，可采用間隙式或連續(xù)式生產(chǎn)，便于對已建有簡單水處理設施的中小紙廠進行技術(shù)改造和推廣。本發(fā)明方案實施的有益效果是:1、國內(nèi)以廢紙為原料的中小造紙企業(yè)數(shù)量眾多，它們的共同特點為:成本壓力大、環(huán)保設施不完善，本發(fā)明技術(shù)在這些企業(yè)進行推廣，可大幅降低廢水處理設施投資和運行成本，有效緩解該類企業(yè)的環(huán)保壓力。2、本發(fā)明的處理 方法通過對造紙廢水處理以及固體排放物的循環(huán)利用，形成造紙技術(shù)的集成化，可作為獨立技術(shù)用于不同類型紙廠的廢水處理，為完善和解決其他類型的大型造紙企業(yè)的廢水和固體排放物的環(huán)境污染和循環(huán)利用技術(shù)拓展了新的思路和技術(shù)儲備。3、本發(fā)明所應用的活性硅酸鈣，可以來自高鋁粉煤灰提取氧化鋁生產(chǎn)的副產(chǎn)物，從而實現(xiàn)資源的綜合利用，并降低生產(chǎn)成本。4、本發(fā)明提供的以活性硅酸鈣為主體的水處理劑也拓寬了活性硅酸鈣的應用范疇，為非金屬加工業(yè)增添了新的產(chǎn)品和應用技術(shù)。
具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明的實施和有益效果進行具體說明，但不能理解為對本發(fā)明實施范圍的限制。實施例1廢水處理劑的制備處理劑原料配比(重量份):活性硅酸鈣95，聚合氯化鋁5，陽離子聚丙烯酰胺(CPAM) 0.01。將上述各處理劑原料稱重后，按比例投入復配改性器中，溫度控制在40 80°C，攪拌速度600rpm,維持攪拌復合時間為15min,得到所述廢水處理劑。所用活性硅酸鈣來自高鋁粉煤灰提取氧化鋁生產(chǎn)過程，產(chǎn)品呈蜂窩狀顆粒，比表面積150-200 m2 /g、孔隙率0.25-0.45mg/l、吸油值130_170ml。具體可參考發(fā)明申請201110117710.9中公開的實施例方法，以下實施例相同。實施例2廢水處理劑的制備處理劑原料配比(重量份):活性硅酸鈣82，膨潤土 15，硫酸鋁3，陽離子聚丙烯酰胺(CPAM) 0.01。將各種原料處理劑稱重后，按比例加入復配改性器中，溫度控制在40 80°C，攪拌速度800rpm,維持攪拌復合時間為20min,得到所述廢水處理劑。實施例3廢水處理劑的制備處理劑原料配比(重量份):活性硅酸鈣60，硅灰石27，膨潤土 10，硫酸鋁3，陽離子聚丙烯酰胺(CPAM) 0.01。將各種原料處理劑稱重后，按比例加入復配改性器中，溫度控制在40 80°C，攪拌速度800rpm,維持攪拌復合時間為30min,得到所述廢水處理劑。實施例4造紙廢水處理采用實施例1的廢水處理劑，對某紙板廠的在儲水池中已經(jīng)循環(huán)了近20天的廢水進行凈化處理。廢水處理劑用量為待處理廢水質(zhì)量的0.8%，維持60rpm的轉(zhuǎn)速將所述廢水處理劑和待處理水在充分接觸的狀態(tài)下輸送至固液分離塔中，并連續(xù)攪拌lOmin，然后靜置20min,進行固液分尚，收集分出的清水和污泥。固液分離塔中分出的清水泵送到制漿工序，用于制漿。收集的污泥凈化后制備成固含量30% 40% (質(zhì)量濃度)的分散體，送回抄造工序，作為瓦楞芯紙?zhí)盍?。抄造所得紙板的灰分提?-5%的同時也不會降低紙板的挺度和環(huán)壓指數(shù)，有效降低了原料成本。分別針對處理前的廢水和固液分離出的清水檢測COD、BOD、和SS，并檢測總氮、總
憐和氣氣含量，結(jié)果如下:COD 和 BOD 分別由初始的 10000mg/L和 3590mg/L 下降到 1200mg/L和 250mg/L，COD和BOD去除率分別達到88%和93% ；SS由初始的3386mg/L下降到292mg/L，SS去除率達90% ；總氮含量由66.5mg/L下降至23mg/L,總磷含量由11.lmg/L下降至1.lmg/L,氨氮含量由15.6mg/L下降至7.6mg/L。表觀效果測定:處理前廢水色度為2000倍,處理后的清水色度小于40倍；相比于處理前廢水，處理后的清水的惡臭氣味明顯減輕?？梢缘贸鋈缦陆Y(jié)論:1、采用本發(fā)明處理劑可有效凈化造紙廢水，提高抄造循環(huán)用水質(zhì)量；
2、采用本發(fā)明對生產(chǎn)廢水具有明顯的脫色和除臭功能，在有效脫色的同時，很好的解決了儲水池中廢水產(chǎn)生的惡臭氣味問題，改善了廠區(qū)生產(chǎn)環(huán)境。3、采用本發(fā)明方法，相比于傳統(tǒng)的生物處理方法，廢水的處理成本由1.3 1.5元/m3下降到0.8 0.9元/m3，有效節(jié)約了成本。實施例5造紙廢水處理采用實施例3的廢水處理劑，對某紙廠循環(huán)5天左右相對比較潔凈的廢水進行凈化處理。廢水處理劑用量為廢水處理質(zhì)量的0.5%，維持60rpm的轉(zhuǎn)速將所述廢水處理劑和待處理廢水在充分接觸下輸送至固液分離塔中，并連續(xù)攪拌8min，然后靜置20min，進行固液分離，收集分出的清水和污泥。同實施例4，固液分離塔中分出的清水泵送到制漿工序用于制漿，收集的污泥凈化后制備成固含量30% 40% (質(zhì)量濃度)的分散體，送回抄造工序，作為瓦楞芯紙?zhí)盍稀z測處理前后廢水的COD、BOD、SS、總氮、總磷和氨氮含量，結(jié)果如下:COD 和 BOD 分別由初始的 1600mg/L 和 1190mg/L 下降到 120mg/L 和 86mg/L，COD 和BOD去除率都在90%以上；SS由初始的2100mg/L下降到190mg/L，SS去除率達91% ；總氮含量由14.5mg/L下降至4.2mg/L,總磷含量由3.6mg/L下降至1.5mg/L,氨氮含量由2.lmg/L下降至1.0mg/Lo表觀效果測定:處理前廢 水色度為110倍，處理后的清水色度下降到25倍；處理前廢水濁度為258NTU，處理后的清水濁度下降到39NTU ；相比于處理前廢水，處理后的清水的惡臭氣味明顯減輕。實施例5可以得出與實施例4相似的結(jié)論:1、采用本發(fā)明處理劑可有效凈化造紙廢水，提高抄造循環(huán)用水質(zhì)量；2、采用本發(fā)明對生產(chǎn)廢水具有明顯的脫色降濁和除臭功能，在有效脫色的同時，很好的解決了儲水池中廢水產(chǎn)生的惡臭氣味問題，改善了廠區(qū)生產(chǎn)環(huán)境。3、采用本發(fā)明方法，有效節(jié)約了成本。綜合實施例4和實施例5可以看出，本發(fā)明的廢水處理劑對不同污染程度的造紙廢水具有同樣的處理效果。
權(quán)利要求
1.一種廢水處理劑，基于所述處理劑的重量，其組成中包括活性硅酸鈣60 98份，無機絮凝劑0.5 40份和陽離子型有機高分子絮凝劑0.01 0.5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理劑，其中，所述無機絮凝劑包括硫酸鋁、聚合氯化鋁或聚合硫酸招。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理劑，其中，所述有機高分子絮凝劑包括陽離子聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉或聚氧化乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢水處理劑，其中，所述活性硅酸鈣來自高鋁粉煤灰提取氧化鋁的副產(chǎn)物，為蜂窩狀顆粒，比表面積150-200m2/g、孔隙率0.25-0.45mg/l、吸油值130-170ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的廢水處理劑，其為所述活性硅酸鈣與所述無機絮凝劑和陽離子有機高分子絮凝劑作為處理劑原料的復配產(chǎn)物，所述復配方法為使所述處理劑原料在溫度為40 80°C下，維持攪拌時間10 30min，攪拌速度為500 lOOOrpm。
6.造紙廢水處理方法，該方法包括使用權(quán)利要求1-5任一項所述廢水處理劑加入造紙廢水中，對造紙廢水維持攪拌5 30min進行吸附處理，然后停止攪拌并靜置5 30min，對處理后的造紙廢水實施固液分離，所述廢水處理劑的加入量為待處理造紙廢水重量的0.2-2%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的造紙廢水處理方法，其中，經(jīng)固液分離出的水作為制漿和/或抄造用水。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的造紙廢水處理方法，其中，經(jīng)固液分離出的固體物經(jīng)凈化處理后制成固含量30% 40%的分散體，作為紙板填料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用活性硅酸鈣制備廢水處理劑和造紙廢水的處理方法，屬于環(huán)境保護技術(shù)領域。所述廢水處理劑，重量組成中包括活性硅酸鈣60～98份，無機絮凝劑0.5～40份和有機高分子絮凝劑0.01～0.5份；將各組分在復配改性器中進行混配復合即成為所述廢水處理劑。所述造紙廢水處理方法包括按待處理廢水重量的0.2-2%將處理劑加入造紙廢水中，對廢水維持攪拌5～30min進行吸附處理，然后停止攪拌并靜置5～30min，對處理后的廢水實施固液分離，分離出的水可以作為制漿和抄造用水，分離出的固體物經(jīng)凈化處理后可用做紙板填料。本發(fā)明拓寬了活性硅酸鈣的應用范疇，實現(xiàn)資源綜合利用，大幅降低廢水處理設施投資和運行成本，尤其適用于中小企業(yè)。
文檔編號C02F103/28GK103204560SQ20131000606
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者孫俊民, 王成海, 宋寶祥 申請人:大唐國際發(fā)電股份有限公司高鋁煤炭資源開發(fā)利用研發(fā)中心, 中國制漿造紙研究院