專(zhuān)利名稱(chēng)：一種脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種廢水處理方法，尤其是含硫酸鎂廢水溶液的處理方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量含硫酸鎂的廢水溶液，熱電廠煙氣鎂法脫硫后形成的廢水就是如此。下面以此為例進(jìn)行說(shuō)明。燃煤煙氣中的二氧化硫會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此，二氧化硫的脫除(脫硫)作為影響電廠運(yùn)行的一個(gè)重要因素，越來(lái)越得到重視。脫硫工藝中的氧化鎂濕法脫硫工藝以氧化鎂為脫硫劑，該工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好，因此近些年來(lái)得到極為廣泛地應(yīng)用，并有逐步代替鈣基脫硫的趨勢(shì)。在氧化鎂濕法脫硫裝置中，將氧化鎂粉末吊裝到氧化鎂稀釋罐中，通入工藝水，并進(jìn)行攪拌，氧化鎂溶解后生成Mg(OH)2溶液。將該溶液用工藝水調(diào)節(jié)到合適的濃度后，輸送到設(shè)置有攪拌機(jī)的Mg(OH)2儲(chǔ)罐。根據(jù)煙氣中二氧化硫濃度變化、脫硫指標(biāo)及氧化池和集水池的pH變化情況，調(diào)節(jié)氫氧化鎂注入量，再用氫氧化鎂漿液輸送泵輸送到集水池和氧化池。從燃煤鍋爐引風(fēng)機(jī)后端引入的煙氣，在脫硫設(shè)備的文丘里管中降溫，除去粉塵后送入吸收塔。從脫硫設(shè)備排出的煙氣經(jīng)過(guò)上端煙囪排放。從干式電除塵器排放的高溫?zé)煔庀蛳铝魅氲綀A筒形高壓文丘里塔，與引入的煙氣同方向噴淋的水在小面積內(nèi)氣/液充分接觸反應(yīng)，生成亞硫酸鎂(MgSO3)。用循環(huán)泵把集水池里的水打到噴嘴噴淋，使脫硫污水形成漿液，此過(guò)程中除掉大顆粒粉塵和部分氧化硫。用循環(huán)泵將漿液輸送至脫硫塔內(nèi)，經(jīng)噴嘴噴淋，吸收煙氣中的二氧化硫。隨后，漿液靜壓流入集水池。一臺(tái)風(fēng)機(jī)向集水池底部強(qiáng)制送風(fēng)，使氧化鎂與脫硫污水充分混合，亞硫酸鎂(MgSO3)進(jìn)一步氧化成硫酸鎂(MgSO4)，并防止懸浮物沉積。循環(huán)泵將集水池中的脫硫污水打入吸收塔單層噴嘴，脫硫污水又流入集水池。在脫硫塔煙氣入口設(shè)置分配板或多孔板，使煙氣均勻流動(dòng)。利用特殊電流裝置的陽(yáng)極板和陰極板通電后產(chǎn)生的高壓電場(chǎng)，將圓筒形高壓文丘里塔和吸收塔中未除掉的二氧化硫(SO2)、粉塵、微量的HCl和HF、三氧化硫(SO3)等其它有害物質(zhì)除去。
上述脫硫工藝產(chǎn)生的含有硫酸鎂的脫硫廢水在去除懸浮物后直接向外排放，因此，脫硫污水又會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。同時(shí)，也造成了有利用價(jià)值的硫酸鎂的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種工業(yè)生產(chǎn)中脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，以減輕造成的環(huán)境污染，同時(shí)充分回收利用廢水中的硫酸鎂。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，所述的方法是，a、對(duì)含硫酸鎂廢水溶液進(jìn)行預(yù)處理，除去懸浮物及大顆粒雜質(zhì)；b、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的含硫酸鎂廢水溶液送入微濾膜裝置脫除微小顆粒雜質(zhì)；c、將脫除微小顆粒雜質(zhì)的含硫酸鎂廢水溶液經(jīng)泵加壓送入納濾膜裝置進(jìn)行納濾，得到硫酸鎂含量低的滲透液和硫酸鎂含量高的濃縮液，納濾時(shí)，含硫酸鎂廢水溶液中硫酸鎂的濃度在1g/l～30g/l之間，含硫酸鎂廢水溶液的溫度控制在25～70℃之間，pH值控制在3～7之間，操作壓力控制在5bar～35bar之間；d、將得到的硫酸鎂含量高的濃縮液利用后處理裝置進(jìn)行冷凍處理，從中提取七水硫酸鎂固體；或者加入鈣鹽或鋇鹽與硫酸鎂含量高的濃縮液反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀物或硫酸鋇沉淀物，得硫酸鈣或硫酸鋇，鎂鹽與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂和鈣鹽。
這種脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，具有下列優(yōu)點(diǎn)1、納濾所得的滲透液中含硫酸鎂很少，可作為工藝水使用。
2、濃縮液中硫酸鎂濃度高，質(zhì)量好，其它雜質(zhì)含量少。
3、納濾膜裝置占地面積小。
4、運(yùn)行成本低，納濾膜裝置運(yùn)行僅僅消耗進(jìn)料泵所需的電能。
5、該方法產(chǎn)生的污水量少，有利于環(huán)保。
6、利用冷凍處理可回收利用硫酸鎂，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益；加入鈣鹽或鋇鹽對(duì)濃縮液進(jìn)行處理，可重復(fù)利用鈣鹽和氫氧化鎂，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。
圖1是應(yīng)用本發(fā)明的一種具體脫除裝置的示意圖。
圖2本發(fā)明的納濾膜裝置中的納濾膜組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
在所述的微濾膜裝置中采用的微濾膜材料為聚丙烯(PP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、碳微孔管、金屬微孔管和陶瓷微孔管中的一種。
在所述的納濾膜裝置中采用的納濾膜材料為聚砜(PS)、復(fù)合薄膜(TFM)、醋酸纖維(CA)、芳香聚酰胺(PA)、聚乙烯醇(PVA)、璜化聚醚砜(SPES)中的一種。
在進(jìn)行納濾時(shí)，含硫酸鎂廢水溶液的溫度控制在40～50℃之間。
本發(fā)明中納濾膜裝置采用了膜分離技術(shù)。膜是否能將溶解的組分從溶液中分離出來(lái)取決于該組分的大小、電荷、形狀及其與膜表面的相互作用。由于硫酸鎂的原子半徑在0.202納米左右，用納濾膜來(lái)分離硫酸鎂廢水溶液，就能得到硫酸鎂含量低的滲透液和硫酸鎂含量高的濃縮液。納濾時(shí)，脫硫廢水中的多數(shù)一價(jià)鹽和水通過(guò)納濾膜，得到硫酸鎂含量低的滲透液，從納濾膜裝置的滲透液出口流出。大多數(shù)硫酸鎂、碳酸鎂、亞硫酸鎂等二價(jià)鹽則被納濾膜排斥濃縮，得到硫酸鎂含量高的濃縮液，從納濾膜系統(tǒng)上的濃縮液出口流出。
圖1所示的是一種將納濾后的濃縮液進(jìn)行冷凍處理得到提取七水硫酸鎂固體，并進(jìn)一步處理得到無(wú)水硫酸鎂的裝置。該裝置有活性炭過(guò)濾器(2)與硫酸鎂溶液罐(1)相連，活性炭過(guò)濾器后面連接有保安過(guò)濾器(3)，保安過(guò)濾器后面連接有納濾膜裝置(4)，納濾膜裝置的濃縮液出口上連接有濃縮液罐(5)，濃縮液罐后面連接有預(yù)冷器(6)，預(yù)冷器后面連接有換熱器(7)，換熱器后面連接有沉降器(8)，沉降器后面連接有離心機(jī)(9)。
這種裝置的工作原理是，來(lái)自熱電廠脫硫裝置和其它工業(yè)裝置的硫酸鎂溶液進(jìn)入大儲(chǔ)液罐(15)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理器(14)中的過(guò)濾網(wǎng)等的處理，除去大顆粒雜質(zhì)后進(jìn)入硫酸鎂溶液罐(1)，在該罐中通過(guò)加酸或加堿調(diào)整pH值，使之符合后續(xù)裝置的要求，通過(guò)泵把硫酸鎂溶液打入活性炭過(guò)濾器(2)，利用活性炭的物理吸附和化學(xué)吸附作用除去殘留的游離氯，活性炭過(guò)濾器出口則與微濾膜裝置(3)進(jìn)口相連，微濾膜裝置(濾芯可根據(jù)需要選擇5um或3um)的作用微小顆粒雜質(zhì)進(jìn)入納濾膜過(guò)濾裝置，以免污染納濾膜。將經(jīng)過(guò)上述處理的比較純凈的硫酸鎂溶液加壓，使其進(jìn)入納濾膜過(guò)濾裝置(4)，硫酸鎂溶液中的多數(shù)一價(jià)鹽和水通過(guò)納濾膜，得到硫酸鎂濃度較低的滲透液，大多數(shù)硫酸鎂、碳酸鎂、亞硫酸鎂等二價(jià)鹽則被納濾膜排斥濃縮，從濃縮液出口進(jìn)入濃縮液罐(5)。從濃縮液罐中出來(lái)的濃縮液用泵打入預(yù)冷器(6)進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷溫度控制在-15℃～0℃，濃縮液中的硫酸鎂結(jié)晶，然后，進(jìn)入沉降器(8)中進(jìn)行沉降，沉降器中的清液通過(guò)泵打入換熱器(7)與冷凍鹽水或液氨進(jìn)行換熱進(jìn)一步冷卻，然后與預(yù)冷的濃縮液一起進(jìn)入沉降器，這樣可以有效地防止換熱器的堵塞。從沉降器底部流出的流體流入離心機(jī)(9)，通過(guò)離心分離，可得到含七水硫酸鎂固體。
在所述的離心機(jī)(9)后面還有溶解罐(10)，溶解罐后面連接有蒸發(fā)器(11)，蒸發(fā)器后面有另一離心機(jī)(13)。從離心機(jī)出來(lái)的七水硫酸鎂固體進(jìn)入溶解罐(10)，通過(guò)加入蒸汽或熱水進(jìn)行溶解。溶解后的硫酸鎂溶液通過(guò)泵進(jìn)入蒸發(fā)器(11)，進(jìn)一步蒸發(fā)，去掉結(jié)晶水，并進(jìn)入離心機(jī)(13)進(jìn)行再次離心，經(jīng)過(guò)熱風(fēng)干燥可得到最終產(chǎn)品無(wú)水硫酸鎂，然后經(jīng)過(guò)包裝作為成品進(jìn)行出售。
在所述的蒸發(fā)器(11)后面還連接有另一蒸發(fā)器(12)，另一蒸發(fā)器(12)連接在另一離心機(jī)(13)上。蒸發(fā)器(11)與另一蒸發(fā)器(12)同時(shí)工作，可提高蒸發(fā)效率。
如圖2所示，在納濾膜裝置中的納濾膜組件上有帶孔中心管(16)，帶孔中心管外面交錯(cuò)有集水材料層(17)、納濾膜(18)、導(dǎo)流網(wǎng)(20)，最外面為外包裝殼(19)。待濃縮硫酸鎂液體沿進(jìn)料方向進(jìn)入納濾膜組件內(nèi)，硫酸鎂液體中的多數(shù)一價(jià)鹽和水通過(guò)納濾膜進(jìn)入帶孔中心管，得到硫酸鎂含量低的滲透液，從納濾膜系統(tǒng)上的滲透液出口流出。大多數(shù)硫酸鎂、碳酸鎂、亞硫酸鎂等二價(jià)鹽則被納濾膜排斥濃縮，得到硫酸鎂含量高的濃縮液，從納濾膜組件上的濃縮液出口流出。通過(guò)后續(xù)的冷卻處理，根據(jù)其結(jié)晶溫度與其他二價(jià)鹽的不同，將硫酸鎂分離出來(lái)。
可將多個(gè)(通常為2～6個(gè))納濾膜組件串聯(lián)或并聯(lián)安裝在一個(gè)殼體框架內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了模塊化，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝，占地面積小。納濾膜組件的數(shù)量可根據(jù)硫酸鎂溶液的流量選定。
納濾膜可經(jīng)過(guò)物理和化學(xué)方法改性，增加膜表面電荷富集程度，使其具有優(yōu)良的脫硫酸鎂性能。
在得到的硫酸鎂含量高的濃縮液中加入鈣鹽或鋇鹽后，鈣鹽或鋇鹽與硫酸鎂反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀物或硫酸鋇沉淀物，將沉淀的硫酸鈣、硫酸鋇分離出來(lái)，可作為副產(chǎn)品出售。加入鈣鹽后，鎂鹽則可與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂和鈣鹽，從而回收Mg(OH)2，可在鎂法煙氣脫硫裝置中可重復(fù)使用Mg(OH)2，也可將其作為產(chǎn)品出售，鈣鹽也可在反應(yīng)中重復(fù)使用。
所述的對(duì)含硫酸鎂廢水溶液進(jìn)行預(yù)處理，是指通過(guò)預(yù)處理器中的過(guò)濾網(wǎng)等除去其中的懸浮物及大顆粒雜質(zhì)，然后將廢水溶液送入硫酸鎂溶液罐，在罐中通過(guò)加酸或堿調(diào)整pH值，使之符合后續(xù)裝置的要求，通過(guò)泵把硫酸鎂溶液打入活性炭過(guò)濾器，利用活性炭的物理吸附和化學(xué)吸附作用除去殘留的游離氯。
所述的后處理裝置包括濃縮液罐(5)、預(yù)冷器(6)、換熱器(7)、沉降器(8)、離心機(jī)(9)。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
在各實(shí)施例中，步驟a、b、d均相同，即均對(duì)含硫酸鎂廢水溶液進(jìn)行預(yù)處理，除去懸浮物及大顆粒雜質(zhì)；并將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的含硫酸鎂廢水溶液送入微濾膜裝置脫除微小顆粒；然后送入納濾膜裝置進(jìn)行納濾；納濾后進(jìn)行冷凍處理，提取七水硫酸鎂固體，或在濃縮液中加入鈣鹽或鋇鹽。因此，僅對(duì)步驟c的情況進(jìn)行說(shuō)明。
在實(shí)施例中，硫酸鎂的滲透通量、截留率定義及計(jì)算公式如下 下表為各實(shí)施例的步驟c的情況。
權(quán)利要求
1.一種脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，其特征在于，所述的方法是，a、對(duì)含硫酸鎂廢水溶液進(jìn)行預(yù)處理，除去懸浮物及大顆粒雜質(zhì)；b、將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的含硫酸鎂廢水溶液送入微濾膜裝置脫除微小顆粒雜質(zhì)；c、將脫除微小顆粒雜質(zhì)的含硫酸鎂廢水溶液經(jīng)泵加壓送入納濾膜裝置進(jìn)行納濾，得到硫酸鎂含量低的滲透液和硫酸鎂含量高的濃縮液，納濾時(shí)，含硫酸鎂廢水溶液中硫酸鎂的濃度在1g/l～30g/l之間，含硫酸鎂廢水溶液的溫度控制在25～70℃之間，pH值控制在3～7之間，操作壓力控制在5bar～35bar之間；d、將得到的硫酸鎂含量高的濃縮液利用后處理裝置進(jìn)行冷凍處理，從中提取七水硫酸鎂固體；或者加入鈣鹽或鋇鹽與硫酸鎂含量高的濃縮液反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀物或硫酸鋇沉淀物，得硫酸鈣或硫酸鋇，鎂鹽與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂和鈣鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，其特征在于，在所述的微濾膜裝置中采用的微濾膜材料為聚丙烯(PP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、碳微孔管、金屬微孔管和陶瓷微孔管中的一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，其特征在于，在所述的納濾膜裝置中采用的納濾膜材料為聚砜(PS)、復(fù)合薄膜(TFM)、醋酸纖維(CA)、芳香聚酰胺(PA)、聚乙烯醇(PVA)、璜化聚醚砜(SPES)中的一種。
4.如權(quán)利要求1或2所述的脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，其特征在于，在進(jìn)行納濾時(shí)，含硫酸鎂廢水溶液的溫度控制在40～50℃之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種脫除含硫酸鎂廢水溶液中的硫酸鎂的方法，屬于一種廢水處理方法，它是對(duì)含硫酸鎂廢水溶液進(jìn)行預(yù)處理后，送入微濾膜裝置脫除微小顆粒雜質(zhì)，再將脫除微小顆粒雜質(zhì)的含硫酸鎂廢水溶液送入納濾膜裝置進(jìn)行納濾，得到硫酸鎂含量低的滲透液和硫酸鎂含量高的濃縮液，將濃縮液利用后處理裝置進(jìn)行冷凍處理，從中提取七水硫酸鎂固體，或者加入鈣鹽或鋇鹽得硫酸鈣或硫酸鋇，鎂鹽與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂和鈣鹽，這種方法具有下列優(yōu)點(diǎn)滲透液中含硫酸鎂很少，可作為工藝水使用，濃縮液中硫酸鎂濃度高，其它雜質(zhì)含量少，納濾膜裝置占地面積小，運(yùn)行成本低，該方法產(chǎn)生的污水量少，有利于環(huán)保，利用冷凍處理可回收利用硫酸鎂。
文檔編號(hào)B01D61/14GK101016175SQ200610042339
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月12日
發(fā)明者李德敏, 宋紹勇 申請(qǐng)人:山東濱化集團(tuán)有限責(zé)任公司