CN106830247A - 一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺及系统 - Google Patents

一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水资源化处理技术领域，特别涉及一种硫酸镁硫酸铵混合废水的资源化处理工艺及系统。本发明的硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺避开了硫酸铵硫酸镁互溶、共结晶的难分离特性，采用分段沉淀分离出镁离子，生产高品质氧化镁和硫酸铵产品，以及副产微量镁肥，低成本实现了废水组分资源化利用，大幅降低废液处理成本，同时实现了废水废渣零排放；本发明同时设计了实现本工艺的系统，该系统设计合理，易于工业化实施。

Description

一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺及系统
技术领域
本发明属于废水资源化处理技术领域，特别涉及一种硫酸镁硫酸铵混合废水的资源化处理工艺及系统。
背景技术
湿法冶镍、钴行业广泛使用氨、氢氧化镁等作为沉淀剂或中和剂，生产过程会副产大量含有硫酸铵、硫酸镁混合溶液，如氧化钴产品工艺，每吨氧化钴产品会副产一百多吨硫酸铵硫酸镁混合溶液。这部分混合溶液由于氨对镁的溶解度较高，硫酸铵硫酸镁共结晶性质，很难通过结晶分离的方式低成本有效分离，而混合物缺少市场需求。目前典型的工艺是使用氧化钙处理，蒸发出氨气同时副产大量硫酸钙、氢氧化镁和氢氧化钙混合废渣，每吨废水产生50千克废渣，不仅费用很高，给企业做成巨大压力，还造成环境的二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、处理成本低、能有效实现废水各组分资源化利用和废水废渣零排放的一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺及系统。
为了达到上述目的，本发明的一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺，它包括如下步骤：
1、混合废水一次沉淀分离镁离子
在反应釜中，开启搅拌，依次加入硫酸镁硫酸铵混合废水和氨水，或者依次加入硫酸镁硫酸铵混合废水和碳酸铵，保持反应体系PH值在8.5-12，反应过程控制温度在50-70℃，混合搅拌20-40min，发生一次沉淀反应；反应后物料过滤得氢氧化镁或碳酸镁滤饼，滤饼去步骤3，母液去步骤2，尾气进入吸收塔制取氨水，氨水去步骤1和步骤4，再次进入系统循环反应；
2、二次沉淀镁离子
来自步骤1的母液进入沉淀器进行二次沉淀反应，加入沉淀剂，调节溶液PH值为9-12，反应30-50min后加入絮凝剂发生絮凝反应，反应后物料过滤分离余量镁离子沉淀物，沉淀物烘干；母液输送至步骤4，尾气进入吸收塔制取氨水，氨水去步骤1和步骤4，再次进入系统循环反应；所述沉淀剂为磷酸氢镁、磷酸铵、偏硅酸盐中的一种或几种，絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝中的一种；
3、煅烧镁沉淀生产氧化镁
来自步骤1的氢氧化镁或碳酸镁滤饼，在600-1200℃煅烧，得到高纯度氧化镁产品；
4、回收硫酸铵
来自步骤2的硫酸铵溶液与尾气回收制取的氨水，经过浓缩结晶，得到硫酸铵产品。
本发明的工作机理：步骤1反应体系保持PH值8.5以上，可以提高镁离子的沉淀效率，也有利于满足二次沉淀分离镁离子的PH值，氨充分利用，基本不增加系统运行成本。步骤2二次沉淀，加入所述沉淀剂可以最大程度分离铵体系中的镁离子，絮凝剂可以提高分离效率，使系统镁离子可以减少到要求含量，得到高品质硫酸铵溶液。
本发明的另一目的是提供一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理系统，包括一次循环反应釜，一次压滤机，二次沉淀釜，二次压滤机，煅烧系统，硫酸铵回收系统和尾气吸收系统；一次循环反应釜的出口与一次压滤机的进口连接，一次压滤机的固体出口连接煅烧系统进口，一次压滤机的液体出口连接二次沉淀釜进口，二次沉淀釜的出口连接二次压滤机的进口，二次压滤机的固体出口出渣，二次压滤机的液体出口连接硫酸铵回收系统的进口，各装置产生的尾气进入尾气吸收系统，尾气吸收系统的液体出口连接一次循环反应釜和硫酸铵回收系统的进口。
该系统工作时：混合废水与氨水，或者混合废水与碳酸铵溶液进入一次循环反应釜进行一次沉淀反应，反应后物料进入一次压滤机压滤，滤饼进入煅烧系统煅烧得到高纯度氧化镁产品，滤液进入二次沉淀釜进行二次沉淀反应，反应后物料进入二次压滤机压滤，滤饼作为镁肥使用，滤液进入硫酸铵回收系统，经过浓缩结晶，得到硫酸铵产品；过程中产生的氨气进入尾气吸收系统，制取氨水后返回一次循环反应釜和硫酸铵回收系统循环反应。
本发明的硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺避开了硫酸铵硫酸镁互溶、共结晶的难分离特性，采用分段沉淀分离出镁离子，生产高品质氧化镁和硫酸铵产品，以及副产微量镁肥，低成本实现了废水组分资源化利用，大幅降低废液处理成本，同时实现了废水废渣零排放；本发明同时设计了实现本工艺的系统，该系统设计合理，易于工业化实施。本发明为硫酸镁硫酸铵混合废水处理提供了简便、低成本工艺和系统，同时也可以用于其他含铵、镁溶液的资源化处置，该工艺和系统具有推广价值，有显著的技术经济效果和巨大的社会效益。
附图说明
图1为本发明硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺的流程图。
图2为本发明硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺，步骤如下：
1、混合废水一次沉淀分离镁离子
在一次循环反应釜中，开启搅拌，依次加入含镁2%的硫酸铵硫酸镁混合废水和碳酸铵溶液，保持反应体系PH值在9.5，反应过程控制温度在65℃，混合搅拌40min，发生一次沉淀反应；反应后物料进入一次压滤机压滤得碳酸镁滤饼，滤饼去步骤3，母液含有硫酸铵和0.1%-0.5%的镁离子，输送去二次沉淀釜，尾气进入吸收塔制取氨水，制取的氨水加入碳酸铵溶液和硫酸铵回收系统，参与循环反应。
2、二次沉淀镁离子
来自步骤1的母液进入二次沉淀釜进行二次沉淀反应，加入沉淀剂磷酸铵，保持PH值为11，反应40min后加入聚丙烯酰胺絮凝剂发生絮凝反应，反应后物料进入二次压滤机分离镁离子沉淀物，沉淀物烘干后作为镁肥使用，母液为高纯度硫酸铵溶液，输送至硫酸铵回收系统，尾气进入吸收塔制取氨水，制取的氨水加入碳酸铵溶液和硫酸铵回收系统，参与循环反应。
3、煅烧镁沉淀生产氧化镁
将来自步骤1的碳酸镁滤饼在850℃下煅烧，得到含量99%的高纯氧化镁产品。
4、回收硫酸铵
来自步骤2的硫酸铵溶液与尾气回收制取的氨水，经过浓缩结晶，得到符合国标的硫酸铵产品。
实施例2
一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺，步骤如下：
1、混合废水一次沉淀分离镁离子
在一次循环反应釜中，开启搅拌，依次加入含镁4%的硫酸铵硫酸镁混合废水和氨水溶液，保持反应体系PH值在10.5，反应过程控制温度在55℃，混合搅拌45min后，发生一次沉淀反应；反应后物料进入一次压滤机压滤，滤饼去步骤3，母液含有硫酸铵和0.1%-0.5%的镁离子，输送去二次沉淀釜，尾气进入吸收塔制取氨水，制取的氨水加入碳酸铵溶液和硫酸铵回收系统，参与循环反应。
2、二次沉淀镁离子
来自步骤1的母液进入二次沉淀釜进行二次沉淀反应，加入沉淀剂偏硅酸铵，保持PH值为10.5，反应45min后加入聚合硫酸铁絮凝剂发生絮凝反应，反应后物料进入二次压滤机分离镁离子沉淀物，沉淀物烘干后作为镁肥使用，母液为高纯度硫酸铵溶液，输送至步骤4，尾气进入吸收塔制取氨水，制取的氨水加入碳酸铵溶液和硫酸铵回收系统，参与循环反应。
3、煅烧镁沉淀生产氧化镁
将来自步骤1的氢氧化镁滤饼在880℃下煅烧，得到含量99%的高纯氧化镁产品。
4、回收硫酸铵
来自步骤2的硫酸铵溶液与尾气回收制取的氨水，经过浓缩结晶，得到符合国标的硫酸铵产品。
实施例3
如图2所示，本实施例描述的一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理系统，包括一次循环反应釜1，一次压滤机2，二次沉淀釜3，二次压滤机4，煅烧系统5，硫酸铵回收系统6和尾气吸收系统7；一次循环反应釜1的出口与一次压滤机2的进口连接，一次压滤机2的固体出口连接煅烧系统5的进口，一次压滤机2的液体出口连接二次沉淀釜3的进口，二次沉淀釜3的出口连接二次压滤机4的进口，二次压滤机4的固体出口出渣，二次压滤机4的液体出口连接硫酸铵回收系统6的进口，各装置产生的尾气进入尾气吸收系统7，尾气吸收系统7的液体出口连接一次循环反应釜1和硫酸铵回收系统6的进口。

Claims (2)

1.一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（1）混合废水一次沉淀分离镁离子：在反应釜中，开启搅拌，依次加入硫酸镁硫酸铵混合废水和氨水或者碳酸铵，保持反应体系PH值在8.5-12，反应过程控制温度在50-70℃，混合搅拌20-40min后，过滤氢氧化镁或碳酸镁沉淀，沉淀去步骤（3），母液去步骤（2），尾气进入吸收塔制取氨水，去步骤（1）和步骤（4），再次进入系统循环反应；
（2）二次沉淀镁离子：来自步骤（1）的母液进入二次沉淀器，加入沉淀剂，调节溶液PH值为9-12，反应30-50min后加入絮凝剂，过滤分离余量镁离子沉淀物，沉淀物烘干后作为镁肥使用，母液输送至步骤（4），尾气进入吸收塔制取氨水，循环利用；所述沉淀剂为磷酸氢镁、磷酸铵、偏硅酸盐中的一种或几种，絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铝中的一种；
（3）煅烧镁沉淀生产氧化镁：来自步骤（1）的氢氧化镁或碳酸镁滤饼，在600-1200℃煅烧，得到高纯度氧化镁产品；
（4）回收硫酸铵：来自步骤（2）的硫酸铵溶液与尾气回收制取的氨水，经过浓缩结晶，得到硫酸铵产品。
2.一种硫酸镁硫酸铵混合废水资源化处理系统，其特征在于：包括一次循环反应釜，一次压滤机，二次沉淀釜，二次压滤机，煅烧系统，硫酸铵回收系统和尾气吸收系统；一次循环反应釜的出口与一次压滤机的进口连接，一次压滤机的固体出口连接煅烧系统进口，一次压滤机的液体出口连接二次沉淀釜进口，二次沉淀釜的出口连接二次压滤机的进口，二次压滤机的固体出口出渣，二次压滤机的液体出口连接硫酸铵回收系统的进口，各装置产生的尾气进入尾气吸收系统，尾气吸收系统的液体出口连接一次循环反应釜和硫酸铵回收系统的进口。
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