CN109133135A - 一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，属于环保技术领域的废水综合回收利用，对脱硫废水进行简单预处理后通入装有碳捕集装置的脱硫烟气，除去钙离子后投加碱利用管式膜回收沉淀中的氢氧化镁。本发明既将电厂烟气合理利用，同时对废水减量减排，回用碳酸钙，回收氢氧化镁，实现了废水的资源化利用。

Description

一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法
技术领域
本发明属于脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法。
背景技术
燃煤电厂是工业用水大户，其用水量和排水量占工业用水量的40％以上，脱硫废水零排放是行业内节水的重要环节。在现有的电厂节水工艺中，各单位用水经过电厂梯级利用均能实现循环利用，但仍存在一部分废水得不到有效利用。
脱硫废水水质主要特点有：废水主要呈弱酸性，水中氯离子和硫酸根含量较高，对管道有一定腐蚀性，废水中含大量颗粒细小的悬浮物，钙镁离子浓度较高，在管道中易结垢。
目前常见的脱硫废水零排放技术主要技术手段包括膜浓缩处理与蒸发结晶等。膜浓缩技术的优点是出水水质较好，大部分水可回用。脱硫废水中的钙镁含量，受到脱硫系统进水水质、石灰石品种等因素影响而波动较大，在5000-12000mg/L左右。使用含镁量较高的石灰石时，废水中的镁离子含量较高，一方面对后续设备影响较大，另一方面，如果对镁加以回收，可为电厂带来一定的经济效益。
氢氧化镁是一种重要的镁化工产品，作为一种具有极强的缓冲性能和高效化学吸附性能的碱剂，越来越受到人们的关注。传统的脱硫废水处理工艺主要是投加氧化钙和碳酸钠去除钙离子，过滤效果差，污泥产出量大，离子无法回收，浪费水资源，成本较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，不但利用烟气调节废水碱度除去其中的钙离子，且除去钙离子的同时将氢氧化镁沉淀作为副产品回收，不仅能软化废水，还能为电厂创造一定经济效益。
为解决上述技术问题本发明采用的技术方案如下：
本发明包括如下步骤：
(1)将脱硫废水经预处理，调节pH为8.0-8.5；
(2)将脱硫塔烟气通入反应体系中进行曝气，产生碳酸钙沉淀，反应完全后分离得到碳酸钙沉淀和上清液；此过程涉及的反应如式如下：
Ca(OH)2+CO2＝CaCO3↓+H2O
Mg(OH)2+CO2＝MgCO3+H2O
(3)上清液中投加氢氧化钠，并保持pH为10-12，产生氢氧化镁沉淀；分离氢氧化镁沉淀和上清液；
此过程涉及的反应如式如下所示。
Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓
Ca2++2OH-＝Ca(OH)2
此过程主要利用氢氧化镁和氢氧化钙在不同pH下沉淀率对钙镁离子进行进一步分离，由于氢氧化镁的溶度积常数小于氢氧化钙，因此在pH为10-12时，氢氧化镁优先沉淀，氢氧化钙微溶于水中，以此达到分离钙镁的目的。
(4)将上述氢氧化镁沉淀过滤后脱水干燥得到氢氧化镁产品。脱水干燥利用板框压滤机。
作为本发明的进一步改进，所述脱硫塔烟气为经过二氧化碳捕集装置后的脱硫塔烟气。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)预处理时还加入重捕剂除去重金属。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中曝气的具体方法如下：曝气量满足n(Ca2+):n(CO2)＝1:1，当反应体系pH为8时，沉淀率达到最大值，此时停止曝气；所述曝气过程为间歇式曝气。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中氢氧化钠的浓度为5wt％。
作为本发明的进一步改进，所述碳酸钙沉淀经过脱水干燥后得到碳酸钙产品。脱水干
燥利用板框压滤机进行。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中采用管式膜法分离碳酸钙沉淀和上清液。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中采用管式膜法分离氢氧化镁沉淀和上清液。与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
据报道约60％的温室效应由CO2产生，控制CO2的排放成为应对气候变暖最重要的技术路线之一。燃煤电厂是CO2的主要排放源，全世界约40％、我国约50％的CO2排放来自燃煤电厂。电厂CO2排放具有稳定、集中和量大等特点，是大规模减排CO2最值得重视的领域。脱硫塔的烟气中主要成分为CO2，将其作为碳酸根离子来源，通入脱硫废水中，不仅可以除去钙离子，省去传统技术中碳酸根离子来源-碳酸盐的成本，还能进行废气再利用，减少污染物排放。
将脱硫烟气通入碳捕集装置，可以提高CO2的纯度，减小曝气量，提高反应效率，避免了后续产品纯度降低的缺陷和后续除杂质的复杂过程。
本发明采用管式膜代替传统沉淀池，利用膜浓缩技术分离氢氧化镁，氢氧化镁具有较大粘性，易粘壁等特点，膜浓缩技术可最大化回收沉淀产物，且效率高,占地面积小,孔径小,截留率高,出水水质好，使脱硫废水下一步的处理更为高效。
氢氧化镁是一种重要的镁化工产品，作为一种具有极强的缓冲性能和高效化学吸附性能的碱剂，越来越受到人们的关注。传统的脱硫废水处理工艺主要是投加氧化钙和碳酸钠去除钙离子，过滤效果差，污泥产出量大，离子无法回收，成本较高。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本实施例包括如下步骤：
(1)将脱硫废水经预处理，本实施例的脱硫废水初始pH为5.5-6，调节pH为8.0-8.5，可以保证后续烟气通入后钙沉淀率达到80％以上；预处理时还加入重捕剂除去重金属。
(2)将经过二氧化碳捕集装置后的脱硫塔烟气通入反应体系中进行曝气，产生碳酸钙沉淀，反应完全后利用管式膜装置，经膜分离技术分离得到碳酸钙沉淀和上清液；所述碳酸钙沉淀经过脱水干燥后得到碳酸钙产品；曝气量满足n(Ca2+):n(CO2)＝1:1，本实施例脱硫废水中的钙离子浓度为2200mg/L时,每小时8t脱硫废水，曝气量在10000m3/h，在pH为8时，可达到较高钙沉淀率，因此当反应体系pH为8时，此时停止曝气。此过程涉及的反应如式如下：
Ca(OH)2+CO2＝CaCO3↓+H2O
Mg(OH)2+CO2＝MgCO3+H2O
(3)上清液中投加浓度为5wt％的氢氧化钠，并保持pH为10-12，产生氢氧化镁沉淀；利用管式膜装置，经膜分离技术分离氢氧化镁沉淀和上清液，上清液进入后续处理单元；此过程涉及的反应如式如下所示。
Mg2++2OH-＝Mg(OH)2↓
Ca2++2OH-＝Ca(OH)2
此过程主要利用氢氧化镁和氢氧化钙在不同pH下沉淀率对钙镁离子进行进一步分离，由于氢氧化镁的溶度积常数小于氢氧化钙，因此在pH为10-12时，氢氧化镁优先沉淀，氢氧化钙微溶于水中，以此达到分离钙镁的目的。
(4)将上述氢氧化镁沉淀利用板框压滤机进行干燥脱水得到氢氧化镁产品。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将脱硫废水经预处理，调节pH为8-8.5；
(2)将脱硫塔烟气通入反应体系中进行曝气，产生碳酸钙沉淀，反应完全后分离得到碳酸钙沉淀和上清液；
(3)上清液中投加氢氧化钠，并保持pH为10-12，产生氢氧化镁沉淀；分离氢氧化镁沉淀和上清液；
(4)将上述氢氧化镁沉淀过滤后干燥脱水得到氢氧化镁产品。
2.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，所述脱硫塔烟气为经过二氧化碳捕集装置后的脱硫塔烟气。
3.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，所述步骤(1)预处理时还加入重捕剂除去重金属。
4.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中曝气的具体方法如下：曝气量满足n(Ca2+):n(CO2)＝1:1，当反应体系pH为8时，停止曝气。
5.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中氢氧化钠的浓度为5wt％。
6.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，所述碳酸钙沉淀经过脱水干燥后得到碳酸钙产品。
7.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中采用管式膜法分离碳酸钙沉淀和上清液。
8.根据权利要求1所述的一种烟气法回收脱硫废水中钙镁的方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用管式膜法分离氢氧化钙沉淀和上清液。
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