活性砂過濾器在堿液精制中的應用試驗研究

羅紅兵，李 艷，王彥華

(內蒙古博源工程有限責任公司，內蒙古鄂爾多斯 017000)

活性砂過濾器在堿液精制中的應用試驗研究

羅紅兵，李 艷，王彥華

(內蒙古博源工程有限責任公司，內蒙古鄂爾多斯 017000)

研究活性砂過濾器在堿液精制工藝中的應用情況，采用不同類型和粒徑的濾料通過活性砂過濾器處理堿液。結果顯示，以粒徑為0.5～1.0 mm的石榴石為濾料，通過活性砂過濾器堿液濁度由40 NTU降低到10 NTU，達到生產要求，活性砂過濾器可以實現堿液精制。

活性砂過濾器；石榴石；堿液精制

在以天然堿湖資源為原料(主要含有碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉、氯化鈉)，采用碳化法生產小蘇打和純堿的過程中普遍存在原料液濁度、總懸浮物、有機質含量高等問題[1,2]，并且堿液的濁度、顏色和總懸浮物量隨季節氣候變化較大，現有的絮凝沉降工藝不能完全滿足生產對于堿液品質的要求。因此，需要開發出一種安全、穩定、可靠，處理成本低的堿液精制工藝技術，減少絮凝劑的使用量，降低生產成本。與活性炭過濾、膜過濾、硅藻土過濾等水處理方式相比較，活性砂過濾技術具有混凝、絮凝、沉淀、過濾一體化，無需停機反沖洗，出水效果更穩定，反洗水量少，控制更為簡單等特點[3,4]，因此，可以借鑒活性砂過濾器在污水處理方面的成功經驗，應用于堿液精制工藝中，提高堿液的品質。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置和物料性質

在中試試驗中，采用活性砂過濾器處理化堿清液，試驗裝置示意圖見圖1。活性砂過濾器為不銹鋼304材質，直徑1 m，總高度為6 m，砂層填料高度最大3 m。

化堿清液為天然堿和鹵水經硫化鈉除鐵以及絮凝沉淀后制得的清液，含有堿泥及硫化亞鐵細小的固體顆粒，顏色呈淡黑色，比較穩定。化堿清液總懸浮物量為20～50 mg/L，濁度為15～40 NTU。

圖1 典型內循環活性砂過濾器

1.2 試驗方法

裝置連續進液，進液流量5.0 m3/h，設置濾速為6.5 m/h，反洗砂排污量為進液量的10%～20%，砂層高度2.5～3 m，砂層移動速度50 cm/h，空氣流量1.1 m3/h。過濾液進入設備布水器，經過砂層過濾后得到清液通過設備的溢流口流出，設備底部截留雜質的砂子被壓縮空氣通過設備中心提砂管，帶到設備頂部，砂子經過氣液的沖撞，通過洗砂器完成洗滌，干凈的砂子再落回砂層，洗滌的污水通過洗砂器排出，過濾和洗砂同時進行。在洗砂器內調節洗砂液位，根據進液的濁度控制反洗液的流量。

2 結果與分析

2.1 化堿清液過濾效果

從試驗現象和結果可以看出，采用活性砂過濾器處理堿液，化堿清液中的黑色小顆粒懸浮物大部分被截留了，溶液的顏色由淡黑色變為亮黃色，該方法可以降低堿液的濁度，去除懸浮物，提高堿液的品質，設備穩定運行48 h，出液濁度顯著降低，顏色變亮效果明顯，見表1、表2。

表1 以石榴石為濾料活性砂過濾器化堿清液過濾效果

表2 以石榴石為濾料活性砂過濾器化堿清液過濾運行表

時間h進液流量m3/h反洗液流量m3/h進液濁度NTU出液濁度NTU反洗液濁度NTU251.227.716.181451.027.515.083650.82712.1111850.926.5101051050.926.8101101251.027111201451.025101201651.027.511.61211851.026.512.31352050.632182002250.731162002450.732162002650.832152002850.738171173050.838152003250.9834151653451.038141343650.933131443850.935141604050.8835151704250.8032141654451.033181504651.036201754851.03520170

此外試驗中發現，洗砂廢液通過靜置沉淀后黑色的懸浮物聚集變大沉淀下來，通過分離除去黑色沉淀，上層的清液可以直接返回系統過濾。

2.2 濾料的影響

試驗中分別采用了石英砂、細沙、海砂、石榴石作為濾料，其堆密度和規格如表3所示，試驗中由于堿液的密度為1.15 g/mL大于水的密度，過濾速度為6.5 m/h時，試驗中采用的小粒徑石英砂、風積沙容易造成床層混亂、松散不適合過濾堿液；采用較大粒徑的海砂，過濾精度達不到試驗要求。石榴石在堿液中的沉降速度為14.4 cm/s，在蒸餾水中的沉降速度為18.8 cm/s。

表3 各種濾料的密度及其堿液過濾效果

3 洗砂器的合理化設計與運行管理

由于堿液在制備過程中需要加入堿泥，通過加入絮凝劑，澄清后才能使用，澄清溢流得到的化堿清液中含有很少量的絮凝劑、堿泥以及硫化鐵懸浮物，因此洗砂器的洗砂能力需要加強，而且洗砂速率需要加快，保證床層處于動態狀況，否則時間長了會造成床層板結[5]。此外洗砂器的液位調節范圍需要寬泛，保證大流量返砂狀況下反洗液能夠正常排出。

4 結 論

采用活性砂過濾器，化堿清液直接通過活性砂過濾濁度降低了10～30 NTU，總懸浮物降低了10～30 mg/L，去除率30%～80%，滿足生產用堿液的指標要求。占總進液量10%～20%的洗砂廢液經過沉淀后分離出沉淀后清液可以返回系統重新過濾。活性砂過濾器可以實現堿液的過濾精制。

[1] 丁紅霞,陳樹東.運城鹽湖鹵水去除有機物工藝研究[J].無機鹽工業,2007,39(12):36-38

[2] 趙秀萍,運城鹽湖高鎂鹵水中有機物的膜過濾應用研究[J].鹽業與化工,2010,39(2):30-33

[3] 路京鵬.啤酒生產廢堿液凈化回收利用試驗研究[D].遼寧:沈陽建筑大學市政工程系,2012

[4] 李俊生.活性砂過濾器在城鎮污水廠節能減排中的應用[J].中國給水排水,2010,26(1):57-59

[5] 王啟棟.平流沉淀+絮凝沉淀工藝處理水電站砂石加工廢水中試研究[D].重慶:重慶大學環境工程學院,2011

TQ051.8

A

1005-8370(2017)02-11-03

2017-02-20

羅紅兵(1983—)，男，內蒙古鄂爾多斯市，內蒙古博源工程有限責任公司，碩士研究生，工程師，從事化工工藝研發。