CN105776466B - 一种硫酸钠废水的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫酸钠废水的净化方法，它是在设有三个反应槽的净化系统内连续进行，向放入硫酸钠废水的一级反应槽中投放与废水中硫酸钠等物质的量的亚硫酸氢钙及质量分数为10‑25%的氢氧化钙乳液，再分别向二级反应槽和三级反应槽中投放质量分数为10‑25%的氢氧化钙乳液，废水中的硫酸钠分别与氢氧化钙乳液和亚硫酸氢钙反应，产物为硫酸钙和氢氧化钠溶液，最后通过压滤机将硫酸钙和氢氧化钠溶液分离；本发明的方法操作简便，生产成本低，尾液中的硫酸钠含量低，设备的使用寿命长，可以广泛地应用于净化处理脱硫、化工及环保等行业产生的硫酸钠废水。

Description

一种硫酸钠废水的净化方法
技术领域
本发明涉及化工废水处理技术领域，具体是一种硫酸钠废水的净化方法。
背景技术
在脱硫、化工冶金和环保等行业中会产生大量的硫酸钠废水，含硫酸钠的废水排入水体后会引起严重的污染，导致水体酸化，pH降低，危害水生生物；与此同时，水体中的硫酸盐还原菌在厌氧条件下会使SO4 2-转化产生有毒气体H2S甚至毒性更强的硫代硫化物等，直接危害人体健康和水体生态平衡；排入农田会破坏土壤结构，使土壤板结，减少农作物的产量及降低农产品品质；当饮用水中硫酸钠的浓度高至1000mg/L时，硫酸钠抑制了胃液的分泌，胃液的浓度下降导致胃蛋白酶活力下降，妨碍消化。
目前，国内处理硫酸钠废水主要有三种方法：（1）含硫酸钠废水产生低浓度的氢氧化钠，但由于该方法能耗高、产品质量差，过程中产生硫化氢气体污染环境，并且只有30%左右的硫酸钠转化成氢氧化钠；（2）含硫酸钠废水产生无氯钾肥（硫酸钾），由于在高温条件下溶液中的氯离子对设备的严重腐蚀，导致设备的使用寿命短，生产成本高；（3）含硫酸钠废水结晶产生十水硫酸钠，由于常压蒸发过程中热源温度过高不能与容器接触，而减压蒸发时对设备的要求高、能耗大，从而增加成本。故以上三种方法均不能得到广泛应用，因此，研发出一种低成本、尾液中硫酸钠的残留量低的净化方法是本发明的重要课题。
发明内容
本发明的目的就是针对目前的硫酸钠废水净化方法成本高，污染环境，对设备要求高等问题，提供一种操作简便，成本低的硫酸钠废水的净化方法。
本发明的一种硫酸钠废水的净化方法，所述净化流程是在设有三个反应槽的净化系统内连续进行：
（1）开启一级反应槽的硫酸钠废水入口阀门，废水进入反应槽内，启动搅拌器搅拌，检测废水中硫酸钠的含量，根据流入废水的流量向反应槽中连续投放与硫酸钠等物质的量的亚硫酸氢钙，同时向反应槽中连续投放质量分数为10-25%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的加入量为硫酸钠的物质的量的1/3，控制槽内的pH为7.4-8.0；
（2）待一级反应槽内的溶液达到液位计高度时启动离心泵，将一级反应槽中的溶液抽入二级反应槽，启动搅拌器搅拌，保持一级反应槽中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经一级反应槽处理后的溶液中硫酸钠的含量，根据流入二级反应槽的流量连续投放质量分数为10-25%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的加入量为经一级反应槽处理后的硫酸钠的物质的量的1/3，控制槽内的pH为7.4-8.0；
（3）待二级反应槽内的溶液达到液位计高度时启动离心泵，将二级反应槽中的溶液抽入三级反应槽，启动搅拌器搅拌，保持二级反应槽中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经二级反应槽处理后的溶液中硫酸钠的含量，根据流入三级反应槽的流量连续投放质量分数为10-25%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的加入量为经二级反应槽处理后的硫酸钠的物质的量的1/3，控制槽内的pH为7.4-8.0；
（4）上述步骤中氢氧化钙乳液、亚硫酸氢钙分别与废水中的硫酸钠反应生成氢氧化钠溶液和石膏，待三级反应槽内的溶液达到液位计高度时启动压滤机，将过滤得到的氢氧化钠溶液抽入储罐，石膏留作其它行业的原料备用或出售。
本发明中所述硫酸钠废水为脱硫、化工及环保等行业产生的硫酸钠废水。
本发明中所述亚硫酸氢钙为固体或溶液。
本发明的一种硫酸钠废水的净化装置，包括有一级反应槽、二级反应槽和三级反应槽，3个反应槽的内均设有搅拌器和液位计，一级反应槽的上端设有硫酸钠废水入口、氢氧化钙乳液投入口和亚硫酸氢钙投入口，二级反应槽和三级反应槽上均设有氢氧化钙乳液投入口，所述一级反应槽与二级反应槽、二级反应槽与三级反应槽分别通过一个离心泵及管道连接，所述三级反应槽的底部设有压滤机。
本发明中所述一级反应槽、二级反应槽和三级反应槽的上部为圆柱形，底部为倒置的圆锥形。
本发明中所述搅拌器直达反应槽底部。
本发明中采用一次投入亚硫酸氢钙和多次投入氢氧化钙乳液的方法，来除去废水中的硫酸钠，亚硫酸氢钙和氢氧化钙分别与硫酸钠发生反应，见下式（1）—（4），最终的产物为氢氧化钠溶液和石膏，氢氧化钠溶液可以作为碱液继续投入继续使用，减少碱的投入，同时石膏可以作为其它行业的原料出售，因而降低了原料的成本。经本发明方法处理后的尾液中硫酸钠含量低，废水中的硫酸钠转化率为70-90%，远远高于传统方法；而且避免了处理后的尾液中硫酸钠含量过高生成含结晶水的硫酸钠，堵塞生产系统，导致生产系统在7天至一个月内崩溃，而使用本发明方法的装置能运行半年以上。
Na2SO4 + Ca(HSO3)2 = CaSO4↓ + 2NaHSO3 (1)
Na2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4↓ + 2NaOH (2)
NaHSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3↓ + NaOH + H2O (3)
2CaSO3 + O2 = 2CaSO4 (4)。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中：1—硫酸钠废水入口，2—氢氧化钙乳液投入口，3—亚硫酸氢钙投入口，4—一级反应槽，5—离心泵，6—搅拌器，7—液位计，8—二级反应槽，9—三级反应槽，10—压滤机。
具体实施方式
实施例1
本实施例以化工行业产生的含18%的硫酸钠废水，比重为1131Kg/m3，运行24h净化240m3的废水为例，本实施例的净化流程是在设有三个反应槽的净化系统内连续进行：
（1）开启一级反应槽4的硫酸钠废水入口1阀门，硫酸钠废水以10m3/h进入反应槽，启动搅拌器6搅拌，向反应槽中连续投放亚硫酸氢钙和质量分数为10%的氢氧化钙乳液，所述亚硫酸氢钙的加入量为每小时2896kg，所述加入氢氧化钙乳液的流量为3.18m3/h，控制槽内的pH为7.4；
（2）待一级反应槽4内的溶液达到液位计7高度时启动离心泵5，将一级反应槽4中的溶液抽入二级反应槽8，启动搅拌器6搅拌，保持一级反应槽4中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经一级反应槽4处理后的溶液中硫酸钠的含量为10.6%，此时流入二级反应槽8的流量约为14m3/h，连续向二级反应槽8内投放质量分数为10%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙乳液的流量为2.53 m3/h，控制槽内的pH为7.4；
（3）待二级反应槽8内的溶液达到液位计7高度时启动离心泵5，将二级反应槽8中的溶液抽入三级反应槽9，启动搅拌器6搅拌，保持二级反应槽8中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经二级反应槽8处理后的溶液中硫酸钠的含量为5.3%，此时流入三级反应槽9的流量为16.53 m3/h，连续向三级反应槽9内投放质量分数为10%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的流量为1.56 m3/h，控制槽内的pH为7.4；
（4）上述步骤中氢氧化钙乳液、亚硫酸氢钙分别与废水中的硫酸钠反应生成氢氧化钠溶液和石膏，待三级反应槽9内的溶液达到液位计7高度时启动压滤机10，将过滤得到的氢氧化钠溶液抽入储罐，石膏留作其它行业的原料备用或出售。
本实施例经处理后的废水中硫酸钠的含量为3.8%，转化率达78.9%。
实施例2
本实施例以脱硫行业产生的含30%的硫酸钠废水，比重为1219Kg/m3，运行24h净化240m3的废水为例，本实施例的净化流程是在设有三个反应槽的净化系统内连续进行：
（1）开启一级反应槽4的硫酸钠废水入口1阀门，硫酸钠废水以10m3/h进入反应槽，启动搅拌器6搅拌，向反应槽中连续投放亚硫酸氢钙和质量分数为18%的氢氧化钙乳液，所述亚硫酸氢钙的加入量为每小时5202kg，所述加入氢氧化钙乳液的流量为2.89m3/h，控制槽内的pH为7.8；
（2）待一级反应槽4内的溶液达到液位计7高度时启动离心泵5，将一级反应槽4中的溶液抽入二级反应槽8，启动搅拌器6搅拌，保持一级反应槽4中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经一级反应槽4处理后的溶液中硫酸钠的含量为15.1%，此时流入二级反应槽8的流量约为13m3/h，连续向二级反应槽8内投放质量分数为18%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙乳液的流量为1.75 m3/h，控制槽内的pH为7.8；
（3）待二级反应槽8内的溶液达到液位计7高度时启动离心泵5，将二级反应槽8中的溶液抽入三级反应槽9，启动搅拌器6搅拌，保持二级反应槽8中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经二级反应槽8处理后的溶液中硫酸钠的含量为7.2%，此时流入三级反应槽9的流量为14.75 m3/h，连续向三级反应槽9内投放质量分数为18%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的流量为0.96 m3/h，控制槽内的pH为7.8；
（4）上述步骤中氢氧化钙乳液、亚硫酸氢钙分别与废水中的硫酸钠反应生成氢氧化钠溶液和石膏，待三级反应槽9内的溶液达到液位计7高度时启动压滤机10，将过滤得到的氢氧化钠溶液抽入储罐，石膏留作其它行业的原料备用或出售。
本实施例经处理后的废水中硫酸钠的含量为3.0%，转化率达90%。
实施例3
本实施例以环保行业产生的含53%的硫酸钠废水，比重为1174Kg/m3，运行24h净化240m3的废水为例，本实施例的净化流程是在设有三个反应槽的净化系统内连续进行：
（1）开启一级反应槽4的硫酸钠废水入口1阀门，硫酸钠废水以10m3/h进入反应槽，启动搅拌器6搅拌，向反应槽中连续投放亚硫酸氢钙和质量分数为20%的氢氧化钙乳液，所述亚硫酸氢钙的加入量为每小时8851kg，所述加入氢氧化钙乳液的流量为4.32m3/h，控制槽内的pH为8.0；
（2）待一级反应槽4内的溶液达到液位计7高度时启动离心泵5，将一级反应槽4中的溶液抽入二级反应槽8，启动搅拌器6搅拌，保持一级反应槽4中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经一级反应槽4处理后的溶液中硫酸钠的含量为33.6%，此时流入二级反应槽8的流量约为15m3/h，连续向二级反应槽8内投放质量分数为20%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙乳液的流量为1.95 m3/h，控制槽内的pH为8.0；
（3）待二级反应槽8内的溶液达到液位计7高度时启动离心泵5，将二级反应槽8中的溶液抽入三级反应槽9，启动搅拌器6搅拌，保持二级反应槽8中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经二级反应槽8处理后的溶液中硫酸钠的含量为24.1%，此时流入三级反应槽9的流量为16.95 m3/h，连续向三级反应槽9内投放质量分数为20%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的流量为0.83 m3/h，控制槽内的pH为8.0；
（4）上述步骤中的氢氧化钙乳液、亚硫酸氢钙分别与废水中的硫酸钠反应生成氢氧化钠溶液和石膏，待三级反应槽9内的溶液达到液位计7高度时启动压滤机10，将过滤得到的氢氧化钠溶液抽入储罐，石膏留作其它行业的原料备用或出售。
本实施例经处理后的废水中硫酸钠的含量为15.9%，转化率达70%。
本实施例的一种硫酸钠废水的净化装置，参见图1，包括有一级反应槽4、二级反应槽8和三级反应槽9，所述3个反应槽的内均设有搅拌器6和液位计7，一级反应槽4的上端设有硫酸钠废水入口1、氢氧化钙乳液投入口2和亚硫酸氢钙投入口3，二级反应槽8和三级反应槽9上均设有氢氧化钙乳液投入口2，所述一级反应槽4与二级反应槽8、二级反应槽8与三级反应槽9分别通过一级离心泵5及管道连接，所述三级反应槽9的底部设有压滤机10。
本实施例中所述一级反应槽4、二级反应槽8和三级反应槽9的上部为圆柱形，底部为倒置的圆锥形。
本实施例中所述搅拌器6直达反应槽底部。

Claims (6)

1.一种硫酸钠废水的净化方法，其特征在于，所述净化流程是在设有三个反应槽的净化系统内连续进行：
（1）开启一级反应槽的硫酸钠废水入口阀门，废水进入反应槽内，启动搅拌器搅拌，检测废水中硫酸钠的含量，根据流入废水的流量向反应槽中连续投放与硫酸钠等物质的量的亚硫酸氢钙，同时向反应槽中连续投放质量分数为10-25%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的加入量为硫酸钠的物质的量的1/3，控制槽内的pH为7.4-8.0；
（2）待一级反应槽内的溶液达到液位计高度时启动离心泵，将一级反应槽中的溶液抽入二级反应槽，启动搅拌器搅拌，保持一级反应槽中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经一级反应槽处理后的溶液中硫酸钠的含量，根据流入二级反应槽的流量连续投放质量分数为10-25%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的加入量为经一级反应槽处理后的硫酸钠的物质的量的1/3，控制槽内的pH为7.4-8.0；
（3）待二级反应槽内的溶液达到液位计高度时启动离心泵，将二级反应槽中的溶液抽入三级反应槽，启动搅拌器搅拌，保持二级反应槽中进入和流出溶液的流量平衡，取样检测经二级反应槽处理后的溶液中硫酸钠的含量，根据流入三级反应槽的流量连续投放质量分数为10-25%的氢氧化钙乳液，所述氢氧化钙的加入量为经二级反应槽处理后的硫酸钠的物质的量的1/3，控制槽内的pH为7.4-8.0；
（4）上述步骤中的氢氧化钙乳液、亚硫酸氢钙分别与废水中的硫酸钠反应生成氢氧化钠溶液和石膏，待三级反应槽内的溶液达到液位计高度时启动压滤机，将过滤得到的氢氧化钠溶液抽入储罐，石膏留作其它行业的原料备用或出售。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸钠废水的净化方法，其特征在于所述硫酸钠废水为脱硫、化工及环保行业产生的硫酸钠废水。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸钠废水的净化方法，其特征在于所述亚硫酸氢钙为固体或溶液。
4.一种硫酸钠废水的净化装置，其特征在于包括有一级反应槽、二级反应槽和三级反应槽，3个反应槽的内均设有搅拌器和液位计，一级反应槽的上端设有硫酸钠废水入口、氢氧化钙乳液投入口和亚硫酸氢钙投入口，二级反应槽和三级反应槽上均设有氢氧化钙乳液投入口，所述一级反应槽与二级反应槽、二级反应槽与三级反应槽分别通过一个离心泵及管道连接，所述三级反应槽的底部设有压滤机。
5.根据权利要求4所述的一种硫酸钠废水的净化装置，其特征在于所述一级反应槽、二级反应槽和三级反应槽的上部为圆柱形，底部为倒置的圆锥形。
6.根据权利要求4所述的一种硫酸钠废水的净化装置，其特征在于所述搅拌器直达反应槽底部。
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