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CN110963662A - 一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法 - Google Patents

一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法 Download PDF

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CN110963662A
CN110963662A CN201911254397.6A CN201911254397A CN110963662A CN 110963662 A CN110963662 A CN 110963662A CN 201911254397 A CN201911254397 A CN 201911254397A CN 110963662 A CN110963662 A CN 110963662A
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aluminum salt
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CN201911254397.6A
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黄海君
王海峰
刘星
王龙
王玉欢
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Shanghai Jingyi Environmental Protection Technology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Jingyi Environmental Protection Technology Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，属于污泥处理技术领域。该方法步骤为：首先将含铝污泥输送至高温无氧热裂解系统，在高温无氧条件下发生热裂解反应；然后将热裂解反应产生的含氧化铝固体颗粒采用盐酸进行酸化溶解，过滤掉不溶物后得到酸解溶液；再向酸解溶液中投加碱剂以调节体系pH大于12，过滤掉不溶物后得到铝酸钠溶液；最后向铝酸钠溶液中投加盐酸以调节体系pH在1～2之间，形成具有聚合态可溶性铝盐的溶液，经浓缩或干燥即得到铝盐混凝剂。本发明可以实现含铝污泥中铝盐的回收和再利用，铝盐混凝剂回收率高且使用效果好。

Description

一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法
技术领域
本发明具体涉及一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，属于污泥处理技术领域。
背景技术
随着生态文明深入人心，环境治理行业已经渗透到各行各业中。铝系混凝剂由于原料来源广泛、制备工艺简单，在给水处理、工业废水处理、污泥处理、固化处理等领域有广泛的应用。但是采用铝系混凝剂对水进行处理的同时不可避免地会产生二次污染问题即作为处理结果生成的含铝污泥的处理问题。根据《中华人民共和国危废管理名录》和《中华人民共和国固体废弃物防止法》，国内主管机构往往将含铝污泥作为危险废弃物进行处理，处理成本高且浪费了大量的铝原料。
随着长三角、珠三角含铝污泥处理处置难度逐年增加，同时填埋场地和生态红线限制，对含铝污泥资源化需求日益增加。如果能实现含铝污泥中铝盐的回收和再利用，将对实现资源循环利用和减少废物排放具有非常重要的意义。
铝为两性金属，在酸性和碱性条件下都可以溶解，目前常常采用酸化法或碱化法从含铝污泥中回收铝盐混凝剂，但是单独采用酸化法或碱化法从含铝污泥中回收铝盐混凝剂所需要的酸量或碱量较大，混凝剂的回收率较低，且所回收的混凝剂在实际使用时的混凝效果不佳。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，该方法可以使含铝污泥中的铝盐充分回收利用，大大提高铝盐混凝剂的回收率，且采用该方法回收得到的铝盐混凝剂品质较佳，在再次使用时具有较佳的混凝效果。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，步骤为：
(1)将含铝污泥输送至高温无氧热裂解系统，在高温无氧条件下发生热裂解反应；
(2)经热裂解反应产生的含氧化铝固体颗粒采用盐酸进行酸化溶解，过滤掉不溶物后得到酸解溶液；
(3)向步骤(2)得到的酸解溶液中投加碱剂以调节体系pH大于12，然后过滤掉不溶物，得到铝酸钠溶液；
(4)向步骤(3)得到的铝酸钠溶液中投加盐酸以调节体系pH在1～2之间，形成具有聚合态可溶性铝盐的溶液，再经浓缩或干燥即得到铝盐混凝剂。优选地，所述含铝污泥中氧化铝含量高于2wt.％。
优选地，所述含铝污泥进入高温无氧热裂解系统后在无氧环境下以50～100 ℃/h的速率升温至750～1350℃后热裂解20～60min。
优选地，经热裂解反应产生的热气体经冷凝装置冷凝后再燃烧，其中，热气体冷凝过程中放出的热量以及燃烧过程中放出的热量回用于高温热裂解反应。
优选地，步骤(2)中所述盐酸与含铝污泥中氧化铝的摩尔比为3:1～8:1，酸化温度为60～900℃，酸化时间2～3h。
优选地，步骤(2)中所述酸化过程中采用框式搅拌桨对酸化体系进行搅拌，搅拌速率为60～150rpm。
优选地，步骤(3)中所述碱剂可以为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种。
优选地，所述含铝污泥中Fe含量小于200mg/kg。
优选地，步骤(4)中先向得到的具有聚合态可溶性铝盐的溶液中投加铝酸钙粉，然后再经浓缩或干燥得到铝盐混凝剂。
采用上述方法制得的铝盐混凝剂，铝盐混凝剂的盐基度大于60％。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明方法操作简便，适应范围广，可适于不同规模、不同工艺产生的含铝污泥的处理需求。
2.本发明方法通过对含铝污泥依次进行高温热裂解、酸化、碱化和酸化处理，可以实现含铝污泥中铝盐的回收和再利用，相比传统酸化法或碱化法，本发明方法不仅可以减少酸或碱的用量而且可以使含铝污泥中的铝盐充分回收利用，大大提高铝盐混凝剂的回收率，回收率可达90％以上，
采用本发明该方法回收得到的铝盐混凝剂品质较佳，在再次使用时对待处理污水具有较佳的混凝效果。
附图说明
图1是本发明方法的流程图；
具体实施方式
下面通过实施例子，进一步阐述本发明的特点，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1：
一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，步骤为：
(1)将氧化铝含量为34wt.％，Fe含量为60mg/kg的含铝污泥(含铝污泥取自上海某APG生产厂家污水处理站的气浮污泥)通过螺旋输送管从料斗中进入高温无氧热裂解系统，然后在无氧环境下以75℃/h的速率升温至850℃后热裂解30min；
(2)经热裂解反应产生的热气体经冷凝装置冷凝后再燃烧，其中，热气体冷凝过程中放出的热量以及燃烧过程中放出的热量回用于高温热裂解反应；经热裂解反应产生的含氧化铝固体颗粒采用盐酸进行酸化溶解，过滤掉不溶物后得到酸解溶液，盐酸与含铝污泥中氧化铝的摩尔比为5:1，酸化温度为 57℃，酸化时间2.5h，酸化过程中采用框式搅拌桨对酸化体系进行搅拌，搅拌速率为120rpm；
(3)向步骤(2)得到的酸解溶液中投加氢氧化钠以调节体系pH大于12，然后过滤掉不溶物，得到铝酸钠溶液；
(4)向步骤(3)得到的铝酸钠溶液中投加盐酸以调节体系pH在1～2之间，形成具有聚合态可溶性铝盐的溶液，再经浓缩或干燥即得到盐基度大于60％的铝盐混凝剂，铝盐混凝剂的回收率为91.8％。
实施例2：
一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，步骤为：
(1)将氧化铝含量为28wt.％，Fe含量为100mg/kg的含铝污泥(含铝污泥取自上海某含河水净化厂含铝污泥)通过螺旋输送管从料斗中进入高温无氧热裂解系统，然后在无氧环境下以50℃/h的速率升温至750℃后发生热裂解反应，反应时间为60min；
(2)经热裂解反应产生的热气体经冷凝装置冷凝后再燃烧，其中，热气体冷凝过程中放出的热量以及燃烧过程中放出的热量回用于高温热裂解反应；经热裂解反应产生的含氧化铝固体颗粒采用盐酸进行酸化溶解，过滤掉不溶物后得到酸解溶液，盐酸与含铝污泥中氧化铝的摩尔比为3:1，酸化温度为 60℃，酸化时间3h，酸化过程中采用框式搅拌桨对酸化体系进行搅拌，搅拌速率为60rpm；
(3)向步骤(2)得到的酸解溶液中投加碳酸氢钠以调节体系pH大于12，然后过滤掉不溶物，得到铝酸钠溶液；
(4)向步骤(3)得到的铝酸钠溶液中投加盐酸以调节体系pH在1～2之间，形成具有聚合态可溶性铝盐的溶液，再经浓缩或干燥即得到盐基度大于60％的铝盐混凝剂，铝盐混凝剂的回收率为90.6％。
实施例3：
一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，步骤为：
(1)将氧化铝含量为32wt.％，Fe含量为60mg/kg的含铝污泥(含铝污泥取自上海某热电厂含铝污泥)通过螺旋输送管从料斗中进入高温无氧热裂解系统，然后在无氧环境下以100℃/h的速率升温至1350℃后发生热裂解反应，反应时间为20min；
(2)经热裂解反应产生的热气体经冷凝装置冷凝后再燃烧，其中，热气体冷凝过程中放出的热量以及燃烧过程中放出的热量回用于高温热裂解反应；经热裂解反应产生的含氧化铝固体颗粒采用盐酸进行酸化溶解，过滤掉不溶物后得到酸解溶液，盐酸与含铝污泥中氧化铝的摩尔比为8:1，酸化温度为 90℃，酸化时间2h，酸化过程中采用框式搅拌桨对酸化体系进行搅拌，搅拌速率为150rpm；
(3)向步骤(2)得到的酸解溶液中投加碳酸钠以调节体系pH大于12，然后过滤掉不溶物，得到铝酸钠溶液；
(4)向步骤(3)得到的铝酸钠溶液中投加盐酸以调节体系pH在1～2之间，形成具有聚合态可溶性铝盐的溶液，再经浓缩或干燥即得到盐基度大于60％的铝盐混凝剂，铝盐混凝剂的回收率为91.4％。
对比例1：
采用公开号为CN101570355A的发明专利中实施例1所述方法制得的铝盐混凝剂。
对比例2：
市售聚铝(JYJY-2，嘉兴市净源循环环保科技有限公司)
为了测试本发明方法所回收的铝盐混凝剂对污水的混凝效果，发明人对各实施例及对比例所制得的铝盐混凝剂进行混凝效果实验，实验步骤如下：
取5个烧杯，每个烧杯中均加入1L待处理污水水样(待处理污水水样取自上海某景观水体)，然后将300mg实施例1～3及对比例1～2中的铝盐混凝剂分别加入对应的烧杯内，以300r/min的速率搅拌1min后静置沉淀30min，测试各烧杯中水体的浊度、UV254和总磷含量，结果如表1所示。
Figure RE-GDA0002384317580000051
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种从含铝污泥中回收铝盐混凝剂的方法，其特征在于，步骤为：
(1)将含铝污泥输送至高温无氧热裂解系统，在高温无氧条件下发生热裂解反应；
(2)经热裂解反应产生的含氧化铝固体颗粒采用盐酸进行酸化溶解，过滤掉不溶物后得到酸解溶液；
(3)向步骤(2)得到的酸解溶液中投加碱剂以调节体系pH大于12，然后过滤掉不溶物，得到铝酸钠溶液；
(4)向步骤(3)得到的铝酸钠溶液中投加盐酸以调节体系pH在1～2之间，形成具有聚合态可溶性铝盐的溶液，再经浓缩或干燥即得到铝盐混凝剂。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铝污泥中氧化铝含量高于2wt.％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铝污泥进入高温无氧热裂解系统后在无氧环境下以50～100℃/h的速率升温至750～1350℃后热裂解20～60min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经热裂解反应产生的热气体经冷凝装置冷凝后再燃烧，其中，热气体冷凝过程中放出的热量以及燃烧过程中放出的热量回用于高温热裂解反应。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述盐酸与含铝污泥中氧化铝的摩尔比为3:1～8:1，酸化温度为60～900℃，酸化时间2～3h。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述酸化过程中采用框式搅拌桨对酸化体系进行搅拌，搅拌速率为60～150rpm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述碱剂可以为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的任意一种。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铝污泥中Fe含量小于200mg/kg。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中先向得到的具有聚合态可溶性铝盐的溶液中投加铝酸钙粉，然后再经浓缩或干燥得到铝盐混凝剂。
10.采用权利要求1～9任一所述的方法制得的铝盐混凝剂，其特征在于，所述铝盐混凝剂的盐基度大于60％。
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