CN107673514A

CN107673514A - 硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统及处理方法

Info

Publication number: CN107673514A
Application number: CN201711122366.6A
Authority: CN
Inventors: 周振; 田小测; 辛仪; 羌佳鑫; 郑月; 庞红建; 蒋路漫
Original assignee: Shanghai University of Electric Power
Current assignee: Shanghai University of Electric Power; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2018-02-09

Abstract

本发明涉及一种硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统及处理方法，系统包括除硫除钙池、中和池、钙矾石溶解池和诱导结晶池，除硫除钙池的上清液出水口通入中和池，除硫除钙池的下部污泥排出口通入钙矾石溶解池，钙矾石溶解池的上清液出水口通入诱导结晶池，钙矾石溶解池连接铝盐回收剂加药箱和第一助凝加药箱，诱导结晶池连接第二助凝加药箱，诱导结晶池的上清液回流至除硫除钙池，诱导结晶池的部分石膏产物回流至诱导结晶池。与现有技术相比，本发明将沉淀物钙矾石溶解回收铝盐作为硫酸根去除沉淀剂循环利用，并将钙矾石转化为石膏进行资源化利用，能够实现沉淀物的有效资源化利用，减少环境污染和资源浪费，具有显著的经济和环境效益。

Description

硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统及处理方法。

背景技术

硫酸根是天然水和废水中常见且无毒的成分，常常以高浓度存在于工业废水中，如采矿、冶金、纺织、垃圾填埋、肥料以及烟气脱硫废水。高浓度的硫酸盐会造成水体矿化、管道腐蚀、设备结垢、哺乳动物的损害，并引起下水道产生具有毒性和腐蚀性的硫化氢。当前，许多国家的环境机构已经对工业废水的出水硫酸根浓度均提出了严格限制。2015年出台的《水污染防治行动计划》明确提出，“具备使用再生水条件但未充分利用的钢铁、火电、化工、制浆造纸、印染等项目，不得批准其新增取水许可”。这也意味着许多工业废水需要利用膜浓缩或者蒸发结晶为核心的零排放工艺进行处理，以实现废水与盐分的分离。然而，工业废水中含有的高浓度硬度离子和硫酸根往往会在膜系统或蒸发器表面结垢，影响零排放系统的高效稳定运行。钙镁离子可通过加碱或者碳酸盐形成沉淀而去除，但硫酸根由于硫酸钙溶解度过高而难以高效去除。硫酸根的去除问题已经成为限制当前工业废水零排放系统稳定运行和推广应用的关键问题。

中国专利CN106007046A公开了一种脱硫废水硬度离子资源化预处理工艺，包括以下步骤：先通过将从烟气脱硫单元出来的脱硫废水送入预混凝沉淀单元中，混凝后除去脱硫废水中的悬浮物、SO₄ ^2-和F^-等，然后依次经过第一软化沉淀组除去Mg²⁺生成氢氧化镁、第二软化沉淀组除去Ca²⁺等生成钙矾石、第三软化沉淀组除去剩余Ca²⁺并生成碳酸钙等作为脱硫剂回收。该发明能够有效去除各种硬质离子，并回收利用氢氧化镁、钙矾石、碳酸钙等沉淀物，污染离子资源化程度高，而且基本没有污水和污泥排放等。然而，采用钙矾石法处理高硫酸盐废水时，需要投加大量的铝盐将硫酸根转化为钙矾石沉淀去除，这会增加工业废水零排放系统的药剂成本。另一方面，产生的沉淀物钙矾石资源化利用途径不多，作为固体废弃物又面临处理处置的出路问题。因此，如果能够从硫酸根去除形成的沉淀物中回收铝盐，并将钙矾石转化为石膏，则既能降低药剂成本，又能实现污泥资源化利用，是一条经济和环境效益显著的技术路线。目前，国内外尚无该方面的技术报道。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述问题而提供一种硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统及处理方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统，包括除硫除钙池、中和池、钙矾石溶解池和诱导结晶池，所述的除硫除钙池的上清液出水口通入中和池，所述的除硫除钙池的下部污泥排出口通入钙矾石溶解池，所述钙矾石溶解池的上清液出水口通入诱导结晶池，所述的钙矾石溶解池连接铝盐回收剂加药箱和第一助凝加药箱，所述的诱导结晶池连接第二助凝加药箱，所述诱导结晶池的上清液回流至除硫除钙池，所述诱导结晶池的部分石膏产物回流至诱导结晶池。

所述的废水处理系统的处理方法，具体包括以下步骤：

(a)将待处理高硫酸盐废水通入除硫除钙池，除硫除钙池内加入铝盐去除硫酸根和钙离子，上清液进入中和池，下部污泥进入钙矾石溶解池；

(b)钙矾石溶解池内加入钙矾石，并通过铝盐回收剂加药箱和第一助凝加药箱向钙矾石溶解池中加入铝盐回收剂和絮凝剂，将钙矾石转化为石膏，固液分离后所产石膏脱水浓缩后回收，上清液进入诱导结晶池；

(c)在诱导结晶池中通过第二助凝加药箱加入絮凝剂，上清液回流进入除硫除钙池循环利用，下部石膏产物一部分脱水浓缩后回收，一部分作为诱导剂回流至诱导结晶池。

进一步地，所述的铝盐为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硫酸铝、氯化铝或铝酸钠中的一种或几种。

进一步地，所述的铝盐回收剂为硫酸、草酸、硝酸、盐酸或醋酸中的一种或几种。

进一步地，所述的絮凝剂为铝盐、铁盐或聚丙烯酰胺中的一种或几种。

进一步地，废水在所述除硫除钙池(1)中的反应时间为1-480分钟。

进一步地，废水在钙矾石溶解池(3)中的反应时间为1-480分钟。

进一步地，废水在诱导结晶池(4)中的反应时间为1-720分钟。

本发明是将沉淀物钙矾石溶解回收铝盐作为硫酸根去除沉淀剂循环利用，并将钙矾石转化为石膏进行资源化利用的新型技术路线，流程短、运行简便，能够实现沉淀物的有效资源化利用，减少环境污染和资源浪费，具有显著的经济和环境效益。针对当前电力、钢铁、化工等行业废水零排放系统的行业发展趋势和污泥资源化的技术需求，将钙矾石溶解得到高铝溶液回收利用，并从溶解上清液中回收石膏的，具体优点为：

1、去除硫酸根的同时降低高硫酸盐废水的硬度，避免零排放系统后续膜浓缩和蒸发结晶单元形成永久性硫酸钙垢；

2、将硫酸根去除时所需的铝盐进行了回收利用，大量减少除硫除钙池中铝盐的投加量，节约成本，具有显著的经济和环境效益；

3、将钙矾石沉淀物转化为高纯度石膏，浓缩脱水后可资源化利用，具有显著的经济效益；

4、实现高硫酸盐废水软化预处理沉淀物的完全资源化利用，实现废水和沉淀物“零排放”。

附图说明

图1为本发明废水处理系统的结构示意图；

图中：除硫除钙池1、中和池2、钙矾石溶解池3、诱导结晶池4、铝盐回收剂加药箱5、第一助凝加药箱6、第二助凝加药箱7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统，如图1所示，包括除硫除钙池1、中和池2、钙矾石溶解池3和诱导结晶池4，除硫除钙池1的上清液出水口通入中和池2进行后续处理，除硫除钙池1的下部污泥排出口通入钙矾石溶解池3，钙矾石溶解池3的上清液出水口通入诱导结晶池4，钙矾石溶解池3连接铝盐回收剂加药箱5和第一助凝加药箱6，诱导结晶池4连接第二助凝加药箱7，诱导结晶池4的上清液回流至除硫除钙池1作为铝盐循环利用，诱导结晶池4的部分石膏产物回流至诱导结晶池4作为诱导剂诱导石膏结晶。

该废水处理系统的处理方法，具体包括以下步骤：

(a)将待处理高硫酸盐废水通入除硫除钙池1，除硫除钙池1内加入铝盐去除硫酸根和钙离子，上清液进入中和池2，下部污泥进入钙矾石溶解池3；

(b)钙矾石溶解池3内加入钙矾石，并通过铝盐回收剂加药箱5和第一助凝加药箱6向钙矾石溶解池3中加入铝盐回收剂和絮凝剂，将钙矾石转化为石膏，固液分离后所产石膏脱水浓缩后回收，上清液进入诱导结晶池4；

(c)在诱导结晶池4中通过第二助凝加药箱7加入絮凝剂，上清液回流进入除硫除钙池1循环利用，下部石膏产物一部分脱水浓缩后回收，一部分作为诱导剂回流至诱导结晶池4。

其中，铝盐为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硫酸铝、氯化铝或铝酸钠中的一种或几种，铝盐回收剂为硫酸、草酸、硝酸、盐酸或醋酸中的一种或几种，絮凝剂为铝盐、铁盐或聚丙烯酰胺中的一种或几种。废水在除硫除钙池1中的反应时间为1-480分钟，废水在钙矾石溶解池3中的反应时间为1-480分钟，废水在诱导结晶池4中的反应时间为1-720分钟。

实施例1

某火力发电厂脱硫废水，SO₄ ^2-浓度为4704mg/L，采用本废水处理系统及处理方法进行处理。通过钙矾石沉淀法去除硫酸根，流程循环五次，初始反应到第五次循环调理后的硫酸根去除率分别为98.9％、96％、88.1％、98.7％、98.9％和98.9％。铝的回收率分别为91.0％、72.9％、72.3％、83.5％和91.9％。铝的投加量分别为初始处理的9％、29.8％、34.8％、20.6％和10％，在第三次循环以后，循环趋于稳定，铝的重复利用率不断提高，加药量减少，吨水节约药剂成本37.5元。

将该系统切换为连续运行除硫烟气脱硫废水，SO₄ ^2-浓度为4704mg/L，处理水量为200L/d，稳定运行阶段硫酸根去除率为98.5％，铝盐投加量为理论投加量的12％，最终形成的沉淀物主要成分为石膏。

实施例2

某垃圾焚烧厂纳滤浓缩液，SO₄ ^2-浓度为5492mg/L，采用本废水处理系统及处理方法进行处理。通过钙矾石沉淀法去除硫酸根，流程循环五次，初始反应到第五次循环调理后的硫酸根去除率分别为99.1％、97.8％、94.5％、98.6％、98.6％和98.8％。铝的回收率分别为74％、75.2％、79.2％、92.8％和92.5％。铝的投加量分别为初始处理的24％、25.2％、24.7％、10.3％和9.8％，在第三次循环以后，循环趋于稳定，铝的重复利用率不断提高，加药量减少，吨水节约药剂成本38.1元。

实施例3

垃圾焚烧厂反渗透浓缩液，SO₄ ^2-浓度为954.45mg/L，采用本废水处理系统及处理方法进行处理。通过钙矾石沉淀法去除硫酸根，流程循环五次，初始反应到第五次循环调理后的硫酸根去除率分别为98.9％、93.2％、92.8％、97.6％、97.9％和98.4％。铝的回收率分别为76.2％、75.8％、86.3％、86.5％和90.2％。铝的投加量分别为初始处理的23.5％、23.3％、19.8％、19.2％和12.1％，在第三次循环以后，循环趋于稳定，铝的重复利用率不断提高，加药量减少，吨水节约成本8.7元。

实施例4

煤化工废水，SO₄ ^2-浓度为2184mg/L，采用本废水处理系统及处理方法进行处理。通过钙矾石沉淀法去除硫酸根，流程循环五次，初始反应到第五次循环调理后的硫酸根去除率分别为99.3％、94.2％、93.7％、98.1％、98.8％和98.8％。铝的回收率分别为91.1％、89.7％、91.2％、92％和92％。铝的投加量分别为初始处理的23.5％、23.3％、19.8％、19.2％和12.1％，在第三次循环以后，循环趋于稳定，铝的重复利用率不断提高，加药量减少，吨水节约成本19.5元。

Claims

1.一种硫酸根去除与污泥资源化利用的废水处理系统，其特征在于，包括除硫除钙池(1)、中和池(2)、钙矾石溶解池(3)和诱导结晶池(4)，所述的除硫除钙池(1)的上清液出水口通入中和池(2)，所述的除硫除钙池(1)的下部污泥排出口通入钙矾石溶解池(3)，所述钙矾石溶解池(3)的上清液出水口通入诱导结晶池(4)，所述的钙矾石溶解池(3)连接铝盐回收剂加药箱(5)和第一助凝加药箱(6)，所述的诱导结晶池(4)连接第二助凝加药箱(7)，所述诱导结晶池(4)的上清液回流至除硫除钙池(1)，所述诱导结晶池(4)的部分石膏产物回流至诱导结晶池(4)。

2.一种如权利要求1所述的废水处理系统的处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(a)将待处理高硫酸盐废水通入除硫除钙池(1)，除硫除钙池(1)内加入铝盐去除硫酸根和钙离子，上清液进入中和池(2)，下部污泥进入钙矾石溶解池(3)；

(b)钙矾石溶解池(3)内加入钙矾石，并通过铝盐回收剂加药箱(5)和第一助凝加药箱(6)向钙矾石溶解池(3)中加入铝盐回收剂和絮凝剂，将钙矾石转化为石膏，固液分离后所产石膏脱水浓缩后回收，上清液进入诱导结晶池(4)；

(c)在诱导结晶池(4)中通过第二助凝加药箱(7)加入絮凝剂，上清液回流进入除硫除钙池(1)循环利用，下部石膏产物一部分脱水浓缩后回收，一部分作为诱导剂回流至诱导结晶池(4)。

3.根据权利要求2所述的废水处理系统的处理方法，其特征在于，所述的铝盐为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、硫酸铝、氯化铝或铝酸钠中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的废水处理系统的处理方法，其特征在于，所述的铝盐回收剂为硫酸、草酸、硝酸、盐酸或醋酸中的一种或几种。

5.根据权利要求2所述的废水处理系统的处理方法，其特征在于，所述的絮凝剂为铝盐、铁盐或聚丙烯酰胺中的一种或几种。

6.根据权利要求2所述的废水处理系统的处理方法，其特征在于，废水在所述除硫除钙池(1)中的反应时间为1-480分钟。

7.根据权利要求2所述的废水处理系统的处理方法，其特征在于，废水在钙矾石溶解池(3)中的反应时间为1-480分钟。

8.根据权利要求2所述的废水处理系统的处理方法，其特征在于，废水在诱导结晶池(4)中的反应时间为1-720分钟。