CN109485189A - 高浓度干扰物废水中Ca2+和SO42-的沉淀方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于垃圾渗滤液的处理领域，具体涉及一种含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的二水硫酸钙沉淀去除方法。本发明对含有高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水，其在自然条件下钙和硫酸根离子不能产生二水硫酸钙沉淀，通过调节pH和升高温度以形成二水硫酸钙沉淀，实现对废水中钙和硫酸根离子的有效去除，从而可克服废水中钙和硫酸根离子对膜分离的浓差极化和膜结垢等污染。该方法先进、实用、经济，流程及设备简单，占地少，无二次污染，运行简便、可靠。

Description

高浓度干扰物废水中Ca2+和SO42-的沉淀方法

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，特别涉及从城市生活垃圾渗滤液MBR+NF膜截留液提取含腐植酸水溶肥料工艺中产生的含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的二水硫酸钙沉淀去除方法。

背景技术

渗滤液是一种污染强度大，且极难于处理的高浓度有机废水，是垃圾卫生填埋场及垃圾焚烧发电厂主要二次污染之一。目前渗滤液处理主流工艺为MBR+NF，该组合工艺在使处理出水达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中排放标准限值的同时，不可避免地产生占原液体积1/6-1/4的MBR+NF膜截留液，目前利用膜分离技术对MBR+NF膜截留液进行含腐植酸水溶肥料提取，且同时实现膜截留液的减量化已被证明是一极具发展前景的技术途径。但是在膜提取过程中，随着浓缩倍数的增大，进料液中钙和硫酸根等二价离子浓度越来越高，从而引起浓差极化污染越来越严重，甚至在过饱和度过大下阻垢剂也无法阻止硫酸钙析出而引起严重的结垢使膜寿命缩短或损坏膜组件。因此需要有效去除膜进料液中钙和硫酸根离子浓度以降低它们的浓度，这样一方面可减少浓差极化污染以降低电耗，另一方面可以避免硫酸钙析出从而保证膜系统正常运行。

目前工业上常用石灰-纯碱法去除废水中钙和镁二价离子，该法需要投加大量的石灰和碳酸钠，药剂费用高，且产生大量的污泥需要进一步处理处置，另外投加的碳酸钠不好控制，石灰引起的反应器和管道结垢等都使运行操作很复杂。而对于废水中硫酸根离子，一般采用钡盐溶液生成不溶的硫酸钡沉淀得以高效去除，但是残留可溶性钡离子有毒，且也存在污泥量和药剂费用高的缺点。因此，有必要进一步研发技术经济性更优越和运行维护更简便、可靠的可同时去除废水中钙和硫酸根离子的方法。

显然，利用废水中钙和硫酸根离子两者之间直接形成二水硫酸钙沉淀是去除钙和硫酸根离子的最佳技术途径之一，但是二水硫酸钙沉淀受到温度、pH和杂质离子等因素的影响。工业废水中通常含有一定浓度的各种杂质离子，包括无机离子和含羧基的有机离子，如镁、铁、铝、锌和腐植酸（富里酸）等，它们在毫克/升浓度水平上即可明显抑制二水硫酸钙沉淀形成，尤其对于垃圾渗滤液MBR+NF膜截留液提取含腐植酸水溶肥料工艺中产生的含有高浓度（1000毫克/升以上）富里酸和镁离子等干扰物质的膜截留液和透过液等水质特性废水，在自然pH（接近中性）和常温下，钙和硫酸根离子基本不会产生二水硫酸钙沉淀，这样本技术途径似乎不可行。但是，经过大量实验研究和理论分析，本发明通过改变工艺条件获得了通过二水硫酸钙沉淀有效去除含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的二水硫酸钙沉淀去除方法，该方法先进、实用、经济，流程及设备简单，占地少，无二次污染，运行简便、可靠。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

（1）将含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水泵入反应池，升高温度到60-75℃，调节反应料液pH=2-3，结晶反应2-4h；

（2）将步骤（1）得到的反应混合液，通过固液分离得到二水硫酸钙沉淀物和上清液；得到的上清液中Ca²⁺<1600 mg/L，上清液可采用膜技术提取其所含腐植酸作为含腐植酸水溶性肥料或达标处理；

（3）将步骤（2）中的沉淀物进一步机械脱水后资源化利用或外运处置。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明通过升高温度和调节pH使在自然条件下因含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质而无法产生二水硫酸钙沉淀的废水能有效形成二水硫酸钙沉淀，从而实现废水中钙和硫酸根离子的同时去除；

（2）本方法不加石灰、碳酸钠和钡盐等化学药剂，药剂费用低，且仅产生硫酸钙沉淀，污泥量少，另外硫酸钙纯度高，可以考虑资源化利用；尤其需要指出的是，直接利用废水中含有的钙和硫酸根离子形成二水硫酸钙沉淀，不需要考虑根据它们浓度来计算需投加的化学药剂量。因此本方法先进、实用、经济，流程及设备简单，占地少，无二次污染，且运行管理简便。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本发明用下述实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下述实施例。下面结合附图1，对本发明的工艺流程作进一步描述。

整个工艺包括二水硫酸钙结晶系统和沉淀固液分离系统。具体流程为：（1）将含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水泵入反应系统中，升高温度到60-75℃，调节反应料液的pH=2-3，反应2-4h，反应过程中产生二水硫酸钙晶体；（2）将反应后的混合液进流入固液分离系统进行泥水分离，得到含低浓度钙和硫酸根离子的上清液和纯度很高的二水硫酸钙沉淀物；（3）经固液分离后的上清液中的Ca²⁺<1600 mg/L，之后对上清液中富里酸等有价值物质可以采用膜技术提取或达标处理;（4）沉淀物经机械脱水后可资源化利用或外运处置。

实施例1

下面以对某生活垃圾渗滤液处理厂产生的MBR+NF浓缩液膜提取含腐植酸水溶肥料工程中产生的含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的超滤透过液中钙和硫酸根离子去除为例，进一步说明本发明。

该生活垃圾渗滤液处理厂渗滤液为垃圾填埋场与焚烧厂混合渗滤液，日产生渗滤液1500吨，采用以水质均衡作为预处理工艺，以MBR为生化主体处理工艺，以NF为深度处理工艺的处理流程。该处理厂日产生MBR+NF浓缩液约300吨，采取膜提取含腐植酸水溶肥料工程中形成的超滤透过液水质如下：COD为3600mg/L，主要成分为富里酸，占72%以上，镁离子为2000mg/L，钙离子为3800mg/L，硫酸根离子为9800mg/L，pH为8.0。渗滤液MBR+NF浓缩液膜提取含腐植酸水溶肥料中超滤透过液经集水池由泵提升至结晶反应器中，加热升温到70℃，pH调节到2.5，超滤透过液中钙和硫酸根离子立即形成大量二水硫酸钙晶体。接着经结晶反应后出水重力流入沉淀池进行固液分离，沉淀时间为3h，沉淀物经机械脱水后资源化利用或外运填埋处置；固液分离后的上清液中钙和硫酸根离子的浓度分别为1550 mg/L和4500 mg/L，而因沉淀物吸附引起的COD去除率小于6%，有利于对上清液进一步膜提取为含腐植酸水溶性肥料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的二水硫酸钙沉淀去除方法，其特征在于：将含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水，泵入反应系统，升高温度，调节料液pH；反应后的泥水混合液经固液分离，得到沉淀物和上清液；上清液可采用膜技术提取上清液中腐植酸作为含腐植酸水溶性肥料或达标处理；沉淀物进一步机械脱水后资源化利用或外运处置。

2.根据权利要求书1所述的含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的二水硫酸钙沉淀去除方法，其特征在于：所述的废水中，富里酸浓度（以COD计）>1000mg/L，Mg²⁺>1000 mg/L。

3.根据权利要求书1所述的含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的二水硫酸钙沉淀去除方法，其特征在于：反应系统中，温度60-75℃，反应料液pH=2-3，反应时间为2-4h。

4.根据权利要求书1所述的含高浓度富里酸和镁离子等干扰物质的废水中钙和硫酸根离子的二水硫酸钙沉淀去除方法，其特征在于：固液分离后的上清液中Ca²⁺< 1600mg/L。