CN103011482A

CN103011482A - 酸性废水资源化利用方法

Info

Publication number: CN103011482A
Application number: CN2012105017781A
Authority: CN
Inventors: 张仁旭; 阳洪; 赵利斌; 陈敏
Original assignee: Sichuan Nitrocell Co Ltd
Current assignee: Sichuan Nitrocell Co Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN103011482B

Abstract

本发明公开了一种酸性废水资源化利用方法，属于化工废弃物综合利用技术领域。该方法包括如下步骤：a、调节pH值酸性废水至4.5～7；b、加入絮凝剂，沉降后去除沉淀；c、将步骤b处理后的废水用纤维球过滤器和精密过滤器过滤，使悬浮物含量小于1mg/l；d、进行电渗析，控制盐浓度为10±2％；e、多效膜蒸馏，控制盐浓度为30±2％；f、多效蒸发控制盐浓度为60～80％，然后结晶得到产品。本发明实现了酸性废水的资源化利用，能够取得一定的经济效益，并且处理费用低廉。本发明解决了采用生石灰或者熟石灰处理酸性废水费用高且产生的废渣难以处置的技术难题。

Description

酸性废水资源化利用方法

技术领域

本发明属于化工废物综合利用技术领域，具体涉及一种酸性废水资源化利用方法。

背景技术

在化工领域，有很多的酸性废水排放，这些酸性废水必须经过中和处理后才能够排放，由于石灰价格相对较为便宜，故酸性废水中和一般使用生石灰或者熟石灰。虽然生石灰或者熟石灰的价格较为便宜，但如果废水排放量较大且酸含量较高（如大于1%）,通过废酸排放的酸的量是相当大的，相应地，中和时消耗的生石灰或者熟石灰的量也相当大，其中和的费用也很高。并且中和过程中又产生大量CaSO₄废渣，而CaSO₄废渣几乎没有什么利用价值，相应地增加了废渣的处置难题。

另外，如废水中含有硝酸，那么废水中和后一定含有NO₃ ^-，废水中的“总氮”是不能达标排放的，如果采用脱氮处理工艺，废水中的“总氮”达标排放成本非常高。因此，需要考虑将废水中废酸进行综合利用，才能够解决废水总氮达标排放难题。然而，一般情况下，酸性废水中的酸的浓度太低，没有利用价值，也无法在可控的成本范围内将该稀酸浓缩而实现废水中废酸资源化利用。

如果按七效蒸发的方法，蒸发的汽水比为0.2左右，1t含酸量为1.5%的废水中和后浓缩到30%，需要消耗蒸汽约0.2t，其蒸汽费用约40元。而1t废水只有15kg的酸可以利用。显然，直接采用蒸发浓缩的方法来提浓废水中的稀酸或者盐是一种不切实际的方法。需要采用成本比较低的工艺方法来将废水中的稀酸提浓或者将中和后的盐提浓。而电渗析技术和多效膜蒸馏技术可以大大降低废水中废酸或者盐的提浓成本。

电渗析技术是20世纪50年代发展起来的一种新技术，最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。

多效膜蒸馏技术也在海水淡化上具有广泛的应用。其主要优势是该工艺技术的造水比大，可以达到6～20（造水比指的是盐溶液蒸装置蒸发出的淡水与所消耗的蒸汽的比值），浓缩的能耗比较低。如专利号为201010570625.3的中国专利公开的多效膜蒸馏装置和方法，多效膜蒸馏是基于空气间隙式膜蒸馏的过程，膜组件中严格平行间隔排放着两种膜，根据膜内流体温度高低分为热膜和冷膜。热膜为高分子材料的实壁毛细管，为微孔疏水中空纤维膜。原料液（冷料）流入冷膜管程，并被逐渐加热，流出冷漠后再经过外部换热器进一步加热，而后料液再流入与冷膜平行的热膜管程，料液被逐渐冷却。热膜管程中的热水汽化并扩散透过微孔疏水膜进入两种膜共享的壳程，而后水蒸气在冷膜的膜壁外侧冷凝，从而使冷膜管程内的冷料液加热升温。冷膜壁处冷凝的淡水在重力作用下向下流动的过程中逐渐冷却，而后被导出膜组件成为淡水产品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种处理费用低廉的酸性废水资源化利用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：酸性废水资源化利用方法，包括如下步骤：

a、向酸性废水中加入碱性物质，调节PH值至4.5～7；

b、加入絮凝剂，沉降后去除沉淀；

c、将步骤b处理后的废水用纤维球过滤器和精密过滤器过滤，使废水中悬浮物的含量小于1mg/l；

d、将步骤c过滤后的废水温度控制在15～40℃，然后进行电渗析，将废水中的盐浓度按重量计提高到10±2％；

e、将经过电渗析的废水送入多效膜蒸馏装置，用蒸汽加热废水的温度至80～100℃，出多效膜蒸馏装置后得到浓缩后的废水，控制废水的盐浓度按重量计为30±2％；

f、采用3～7效蒸发工艺，将步骤e得到的废水的盐浓度按重量计提高到60～80％，然后结晶得到产品。

其中，上述方法中所述酸性废水中酸的含量按重量计大于1％。

进一步的，所述酸性废水中硫酸的含量按重量计为0.2～3.0％、硝酸的含量按重量计为0.5～3.0％。

其中，上述方法步骤a中所述碱性物质是指氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。

其中，上述方法步骤a中调节PH值至6～7。

其中，上述方法步骤b中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺絮凝剂。

其中，上述方法步骤c中所述精密过滤器采用PP熔喷滤芯，过滤精度为5μm。

PP熔喷滤芯是采用无毒无味的聚丙烯粒子，经过加热熔融、喷丝、牵引、接受成形而制成的管状滤芯。

本发明的有益效果是：本发明通过中和、絮凝沉淀、纤维球过滤器和精密过滤器的过滤、电渗析、多效膜蒸馏、多效蒸发、结晶得到硫酸盐和硝酸盐产品，并且严格控制每一步骤浓缩后的浓度，使得本发明实现了酸性废水的资源化利用，能够取得一定的经济效益，并且处理费用低廉。本发明从根本上解决了采用生石灰或者熟石灰处理酸性废水而产生的废渣难以处置的技术难题。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。

酸性废水资源化利用方法，包括如下步骤：

a、向酸性废水中加入碱性物质，调节PH值至4.5～7；

b、加入絮凝剂，沉降后去除沉淀；

本发明步骤a控制PH值的目的是将酸性废水中的酸中和掉，并且避免添加多余的碱性物质。步骤b加入絮凝剂是为了先除去部分的悬浮物，以利于后续达到废水中悬浮物的含量小于1mg/l。步骤c采用纤维球过滤器和精密过滤器过滤进行连续过滤，也是为了达到悬浮物的含量小于1mg/l的高要求，从而为后续的电渗析和多效膜蒸馏创造条件。本发明严格控制电渗析、多效膜蒸馏和多效蒸发步骤浓缩后的浓度，是为了从成本考虑，尽可能的降低处理成本。本发明最终得到硫酸盐和硝酸盐产品，并且步骤d和步骤e还可生产得到淡水用于工业生产，因此本发明实现了酸性废水的资源化利用，能够取得一定的经济效益，并且处理费用低廉。

优选的，上述方法中所述酸性废水中酸的含量按重量计大于1％。

进一步优选的，所述酸性废水中硫酸的含量按重量计为0.2～3.0％、硝酸的含量按重量计为0.5～3.0％。酸性废水中酸的含量太低，制得的产品太少，不利于节约成本；酸的含量太高，不利于体现出本发明的优越性，因此，本发明最适合于处理硫酸的含量为0.2～3.0％、硝酸含量为0.5～3.0％的酸性废水。

优选的，为了更好的中和酸性废水中的酸，上述方法步骤a中调节PH值至6～7。

优选的，为了去除悬浮物的效果更好，上述方法步骤b中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺絮凝剂。

优选的，为了使过滤的效果更好，上述方法步骤c中所述精密过滤器采用PP熔喷滤芯，过滤精度为5μm。

下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。

实施例中用到的纤维球过滤器的型号为BQ600，生产厂家为宜兴市鹏琦环保科技有限公司；精密过滤器的型号为EPT-3310-20，生产厂家为上海万森水处理有限公司；多效膜蒸馏装置为膜面积为12m³的多效膜蒸馏组件构成，生产厂家为天津凯铂能膜工程技术有限公司。

实施例一

向硫酸含量0.9%、硝酸含量为0.6%的废水中加入氢氧化钠溶液使废水中的PH=6.5，将废水冷却到20℃后，向废水中加入PAM（聚丙烯酰胺）絮凝剂，絮凝剂量按废水中0.5%的加入，经过沉淀后，再经过一个纤维球过滤器、两个过滤孔径为5μm的精密过滤器超滤出去废水中的悬浮物，接着废水以2m³/h的流量进入电渗析处理装置，电渗析处理后浓水中盐含量（包括硫酸钠、硝酸钠）为10.8%，处理1t废水的耗电量为4.0kwh。再将该含盐量10.8%的废水按专利号201010570625.3的方法，以0.1m³/h的流量进入多效膜蒸馏装置进行多效膜蒸馏，处理后的废水中盐含量（硝酸钠、硫酸钠总含量）31.2%，1t原废水消耗蒸汽0.02t。然后再经4效蒸发工艺将废水中盐含量提高到70%，经结晶得到硝酸钠和硫酸钠产品。

硫酸含量为0.9%、硝酸含量为0.6%的废水1t经电渗析、多效膜蒸馏后，废水浓缩为废水中硫酸钠、硝酸钠总量为31.2%，其直接能源费用为6.80元（电费按0.70元/kwh、蒸汽按200元/t计）。4效蒸发工艺蒸发1t废水所需的蒸汽为0.3t左右，则将1.5%的含盐废水蒸发浓缩到31.2%需蒸发水0.95t，则其直接能源费用为19元。故该发明的将1.5%的含盐废水浓缩到31.2%的含盐废水所消耗的能源费用为4效蒸发工艺所需能源费用的35.8%。

实施例二

向硫酸含量0.9%、硝酸含量为0.6%的废水中加入氢氧化钾溶液使废水中的PH=6.4，将废水冷却到30℃后，向废水中加入PAM（聚丙烯酰胺）絮凝剂，絮凝剂量按废水中0.5%的加入，经过沉淀后，再经过一个纤维球过滤器、两个过滤孔径为5μm的精密过滤器超滤出去废水中的悬浮物，接着废水以2m³/h的流量进入电渗析处理装置，电渗析处理后浓水中盐含量（包括硫酸钾、硝酸钾）为10.1%，处理1t废水的耗电量为4.1kwh。再将该含盐量10.1%的废水按专利号201010570625.3的方法，以0.1m³/h的流量进入多效膜蒸馏装置进行多效膜蒸馏，处理后的废水中盐含量（硝酸钾、硫酸钾总含量）30.1%，1t原废水消耗蒸汽0.02t。然后再经4效蒸发工艺将废水中盐含量提高到72%，经结晶得到硝酸钾和硫酸钾产品。

硫酸含量为0.9%、硝酸含量为0.6%的废水1t经电渗析、多效膜蒸馏后，废水浓缩为废水中硫酸钾、硝酸钾总量为30.1%，其直接能源费用为6.80元（电费按0.70元/kwh、蒸汽按200元/t计）。4效蒸发工艺蒸发1t废水所需的蒸汽为0.3t左右，则将1.5%的含盐废水蒸发浓缩到30.1%需蒸发水0.94t，则其直接能源费用为18.80元。故该发明的将1.5%的含盐废水浓缩到30.1%的含盐废水所消耗的能源费用为4效蒸发工艺所需能源费用的35.8%。

实施例三

向硫酸含量0.9%、硝酸含量为0.6%的废水中加入氢氧化钠溶液使废水中的PH=6.0，将废水冷却到40℃后，向废水中加入PAM（聚丙烯酰胺）絮凝剂，絮凝剂量按废水中0.5%的加入，经过沉淀后，再经过一个纤维球过滤器、两个过滤孔径为5μm的精密过滤器超滤出去废水中的悬浮物，接着废水以2m³/h的流量进入电渗析处理装置，电渗析处理后浓水中盐含量（包括硫酸铵、硝酸铵）为10%，处理1t废水的耗电量为3.8kwh。再将该含盐量10%的废水按专利号201010570625.3的方法，以0.1m³/h的流量进入多效膜蒸馏装置进行多效膜蒸馏，处理后的废水中盐含量（硫酸铵、硝酸铵总含量）29.6%，1t原废水消耗蒸汽0.02t。然后再经4效蒸发工艺将废水中盐含量提高到78%，经结晶得到硝酸钠和硫酸钠产品。

硫酸含量为0.9%、硝酸含量为0.6%的废水1t经电渗析、多效膜蒸馏后，废水浓缩为废水中硫酸钠、硝酸钠总量为29.6%，其直接能源费用为6.66元（电费按0.70元/kwh、蒸汽按200元/t计）。4效蒸发工艺蒸发1t废水所需的蒸汽为0.3t左右，则将1.5%的含盐废水蒸发浓缩到29.6%需蒸发水0.94t，则其直接能源费用为18.8元。故该发明的将1.5%的含盐废水浓缩到29.6%的含盐废水所消耗的能源费用为4效蒸发工艺所需能源费用的35.4%。

Claims

1.酸性废水资源化利用方法，其特征在于包括如下步骤：

a、向酸性废水中加入碱性物质，调节PH值至4.5～7；

b、加入絮凝剂，沉降后去除沉淀；

2.根据权利要求1所述的酸性废水资源化利用方法，其特征在于：所述酸性废水中酸的含量按重量计大于1％。

3.根据权利要求2所述的酸性废水资源化利用方法，其特征在于：所述酸性废水中硫酸的含量按重量计为0.2～3.0％、硝酸的含量按重量计为0.5～3.0％。

4.根据权利要求1所述的酸性废水资源化利用方法，其特征在于：步骤a中所述碱性物质是指氨、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。

5.根据权利要求1所述的酸性废水资源化利用方法，其特征在于：步骤a中调节PH值至6～7。

6.根据权利要求1所述的酸性废水资源化利用方法，其特征在于：步骤b中所述絮凝剂为聚丙烯酰胺絮凝剂。

7.根据权利要求1至7中任一项所述的酸性废水资源化利用方法，其特征在于：步骤c中所述精密过滤器采用PP熔喷滤芯，过滤精度为5μm。