CN110386710A - 一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了公开了一种采用该装置利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的的方法，包括以下步骤：脱硫废水进絮凝沉淀单元，絮凝后，上清液进入镁沉淀单元；芒硝进入双极膜单元分解为氢氧化钠和硫酸，上清液与氢氧化钠溶液混合，得到氢氧化镁沉淀；氢氧化镁经洗涤脱水；硫酸与氢氧化镁固体溶解并转化为硫酸镁溶液；硫酸镁溶液进入蒸发结晶单元，七水硫酸镁的结晶析出，并经脱水后得到七水硫酸镁产品。还公开了制取七水硫酸镁的装置，包括絮凝沉淀单元、镁沉淀单元、镁过滤洗涤单元、双极膜单元、蒸发结晶单元。本发明实现低运行成本的、能够利用脱硫废水制取硫酸镁，同时实现脱硫废水主要污染物的资源化利用并最终实现零排放。

Description

一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法
技术领域
本发明涉及脱硫废水零排放处理技术领域，具体为一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法。
背景技术
脱硫废水是火电厂最末端的一股废水，由于含盐量高、腐蚀性强而无法回用。随着国家环保政策的日益严格，目前大部分新建机组的环评批复都会要求实现废水零排放。现有脱硫废水零排放技术主要有烟气蒸干技术和膜浓缩+蒸发结晶技术，烟气蒸干技术只是简单的实现了废水中污染物的固化处理，对机组热效率也有较大影响，同时由于增加了烟气的含湿量导致酸露点升高，对于设置有低低温省煤器的机组运行存在较大的腐蚀风险。一部分膜浓缩+蒸发结晶技术实现了氯化钠的资源化利用，但由于大部分脱硫废水中含有较高浓度的镁离子，前段软化需要投加大量的氢氧化钠来沉淀镁离子以防止膜浓缩系统的污堵，一方面药剂成本巨大，以镁离子浓度5000mg/L的脱硫废水为例，氢氧化钠投加量高达16.5Kg/m3，同时还产生了约12Kg/m3固废。除镁药剂费用高已经成为制约膜法脱硫废水零排放技术应用的一个主要因素。
镁离子是一种重要的资源，硫酸镁则被广泛应用于制革、造纸、瓷器等领域，硫酸镁在农业上用作为肥料，镁是叶绿素的主要成分之一。
因此开发一种低运行成本的、能够利用脱硫废水制取硫酸镁的方法对于实现脱硫废水主要污染物的资源化利用并最终实现零排放具有重要的意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法，实现低运行成本的、能够利用脱硫废水制取硫酸镁，同时实现脱硫废水主要污染物的资源化利用并最终实现零排放。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的装置，包括絮凝沉淀单元、镁沉淀单元、镁过滤洗涤单元、双极膜单元、蒸发结晶单元，所述絮凝沉淀单元一端连接脱硫废水，另一端连接镁沉淀单元，所述镁沉淀单元连接镁过滤洗涤单元，所述双极膜单元分别连接没沉淀单元和镁过滤洗涤单元，所述镁过滤洗涤单元连接蒸发结晶单元。
其中，
（1）絮凝沉淀单元，用于去除脱硫废水中的绝大部分悬浮物。
（2）镁沉淀单元，用于使脱硫废水中的镁离子转化为氢氧化镁并沉淀下来。
（3）镁过滤洗涤单元，用于过滤并洗涤氢氧化镁固体并使之转化为纯度较高的硫酸镁溶液。
（4）双极膜单元，用于以常见工业副产品芒硝为原料，制取装置运行过程所需的氢氧化钠和硫酸。
（5）蒸发结晶单元，用于蒸发镁过滤洗涤单元产生的硫酸镁溶液，得到七水硫酸镁和回用水。
本发明还公开了一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法，包括以下工艺步骤：
1）脱硫废水进絮凝沉淀单元，投加PAC、PAM后，完成沉淀过程，底部污泥输送至脱硫系统板框压滤机压滤，上清液进入镁沉淀单元；
2）芒硝进入双极膜单元，在双极膜的作用下芒硝分解为浓度约10%的氢氧化钠和硫酸，氢氧化钠输送至镁沉淀单元，硫酸输送至镁过滤洗涤单元；
3）絮凝沉淀单元的上清液与双极膜单元的氢氧化钠溶液在镁沉淀单元混合，控制镁沉淀单元PH值为11以上，使脱硫废水中的镁离子以氢氧化镁形式析出，在镁沉淀单元底部形成氢氧化镁。同时在镁沉淀单元投加PAM以加快氢氧化镁的沉淀速度。
4）镁沉淀单元底部的氢氧化镁输送至镁过滤洗涤单元，实现氢氧化镁与脱硫废水的固液分离，氢氧化镁固体经洗涤去除固体中的离子并进一步脱水。
5）氢氧化镁固体脱水完毕后，双极膜单元产生的硫酸输送至镁过滤洗涤单元，使氢氧化镁固体溶解并转化为硫酸镁溶液。
6）硫酸镁溶液进入蒸发结晶单元，实现水分的蒸发及七水硫酸镁的结晶析出，并经脱水后得到七水硫酸镁产品。
进一步的，所述镁沉淀单元的上清液排入后续处理单元。
进一步的，步骤4）中，分解为浓度10%的氢氧化钠溶液和浓度10%的硫酸。
进一步的，步骤6）中，蒸发结晶冷凝液回用至双极膜单元。
本发明具有如下有益效果：
本发明所述的利用脱硫废水制取七水硫酸镁的装置，以价格低廉且已获得的工业副产物十水硫酸钠为原料生产脱硫废水零排放系统所需的除镁药剂，并将镁离子转化为市场需求较大的七水硫酸镁产品，降低了脱硫废水零排放系统软化预处理段的运行费用，并实现了主要污染物的资源化利用，减少了固体废弃物的产生。
采用双极膜生产除镁所需的氢氧化钠，可通过镁沉淀单元PH值型号对双极膜运行参数和产能自动调整，以适应脱硫废水来水水质的波动，实现全自动运行，运行维护更简单。
镁沉淀单元由于没有额外引入钙离子，经除镁处理的脱硫废水钙离子浓度低，减少了脱硫废水零排放系统后续除钙药剂的用量，降低了整个零排放系统的运行费用。
用于生产硫酸镁产品的原料为经絮凝沉淀处理的脱硫废水。
所用的镁离子沉淀剂为以芒硝为原料，通过双极膜技术生产的氢氧化钠溶液。
双极膜生产氢氧化钠产生的副产物硫酸用于与氢氧化镁固体反应，制取高纯度的硫酸镁溶液。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的装置，包括絮凝沉淀单元、镁沉淀单元、镁过滤洗涤单元、双极膜单元、蒸发结晶单元，所述絮凝沉淀单元一端连接脱硫废水，另一端连接镁沉淀单元，所述镁沉淀单元连接镁过滤洗涤单元，所述双极膜单元分别连接没沉淀单元和镁过滤洗涤单元，所述镁过滤洗涤单元连接蒸发结晶单元。
其中，
絮凝沉淀单元，用于去除脱硫废水中的绝大部分悬浮物。
镁沉淀单元，用于使脱硫废水中的镁离子转化为氢氧化镁并沉淀下来。
镁过滤洗涤单元，用于过滤并洗涤氢氧化镁固体并使之转化为纯度较高的硫酸镁溶液。
双极膜单元，用于以常见工业副产品芒硝为原料，制取装置运行过程所需的氢氧化钠和硫酸。
蒸发结晶单元，用于蒸发镁过滤洗涤单元产生的硫酸镁溶液，得到七水硫酸镁和回用水。
实施例2
采用实施例1的利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的装置制取七水硫酸镁方法，包括以下工艺步骤：
第一步，脱硫废水进絮凝沉淀单元，投加PAC、PAM后，完成沉淀过程，底部污泥输送至脱硫系统板框压滤机压滤，上清液进入镁沉淀单元；
第二步，芒硝进入双极膜单元，在双极膜的作用下芒硝分解为浓度约10%的氢氧化钠和硫酸，氢氧化钠输送至镁沉淀单元，硫酸输送至镁过滤洗涤单元；
第三步，絮凝沉淀单元的上清液与双极膜单元的氢氧化钠溶液在镁沉淀单元混合，控制镁沉淀单元PH值为11以上，使脱硫废水中的镁离子以氢氧化镁形式析出，在镁沉淀单元底部形成氢氧化镁。同时在镁沉淀单元投加PAM以加快氢氧化镁的沉淀速度。镁沉淀单元的上清液排入后续处理单元。
第四步，镁沉淀单元底部的氢氧化镁输送至镁过滤洗涤单元，实现氢氧化镁与脱硫废水的固液分离，氢氧化镁固体经洗涤去除固体中的离子并进一步脱水。
第五步，氢氧化镁固体脱水完毕后，双极膜单元产生的硫酸输送至镁过滤洗涤单元，使氢氧化镁固体溶解并转化为硫酸镁溶液。
第六步，硫酸镁溶液进入蒸发结晶单元，实现水分的蒸发及七水硫酸镁的结晶析出，并经脱水后得到七水硫酸镁产品。
实施例3
实施例2的利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的具体方法如下：
脱硫废水来水镁离子浓度5000mg/L,脱硫废水水量8m3/h,来水经投加PAC、PAM后进入竖流式沉淀池，停留30分钟后上清液在重力作用下进入镁沉淀单元反应槽。双极膜单元每小时投加十水硫酸钠528Kg，产生浓度10%的氢氧化钠溶液1.311t/h,浓度10%的硫酸1.6t/h。双极膜单元产生的氢氧化钠溶液进入镁沉淀单元反应槽，与经絮凝沉淀处理的脱硫废水充分混合后进入沉淀池使产生的氢氧化镁固体沉降下来，氢氧化镁固体量135Kg/h，沉淀池停留时间30分钟，沉淀池底部含水率约60%的混合物重力流进入溶液过滤机，经洗涤后脱水。经脱水的氢氧化镁固体进入反应器与双极膜单元来的10%硫酸溶液混合反应，产生浓度约11%的硫酸镁溶液1.735t/h进入MVR蒸发结晶单元，制取七水硫酸镁晶体约403Kg/h,蒸发结晶冷凝液回用至双极膜单元。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法，其特征在于：
包括以下工艺步骤：
脱硫废水进絮凝沉淀单元，投加PAC、PAM后，完成沉淀过程，底部污泥输送至脱硫系统板框压滤机压滤，上清液进入镁沉淀单元；
芒硝进入双极膜单元，在双极膜的作用下芒硝分解为氢氧化钠和硫酸，氢氧化钠输送至镁沉淀单元，硫酸输送至镁过滤洗涤单元；
絮凝沉淀单元的上清液与双极膜单元的氢氧化钠溶液在镁沉淀单元混合，控制镁沉淀单元PH值为11以上，在镁沉淀单元底部形成氢氧化镁沉淀；
镁沉淀单元底部的氢氧化镁输送至镁过滤洗涤单元，氢氧化镁与脱硫废水的固液分离，氢氧化镁固体经洗涤去除固体中的离子并进一步脱水；
氢氧化镁固体脱水完毕后，双极膜单元产生的硫酸输送至镁过滤洗涤单元，氢氧化镁固体溶解并转化为硫酸镁溶液；
硫酸镁溶液进入蒸发结晶单元，水分的蒸发后七水硫酸镁的结晶析出，并经脱水后得到七水硫酸镁产品。
2.如权利要求1所述的一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法，其特征在于：步骤3）中，在镁沉淀单元投加PAM。
3.如权利要求2所述的一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法，其特征在于：步骤4）中，分解为浓度10%的氢氧化钠溶液和浓度10%的硫酸。
4.如权利要求2所述的一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法，其特征在于：步骤6）中，蒸发结晶冷凝液回用至双极膜单元。
5.如权利要求1所述的一种利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的方法，其特征在于：所述方法采用利用火电厂脱硫废水制取七水硫酸镁的装置制取七水硫酸镁，所述装置包括絮凝沉淀单元、镁沉淀单元、镁过滤洗涤单元、双极膜单元、蒸发结晶单元，所述絮凝沉淀单元一端连接脱硫废水，另一端连接镁沉淀单元，所述镁沉淀单元连接镁过滤洗涤单元，所述双极膜单元分别连接没沉淀单元和镁过滤洗涤单元，所述镁过滤洗涤单元连接蒸发结晶单元。
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