CN112062350A - 一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，属于水处理技术领域，解决了现有方法存在的成本高、产生二次污染、效率低的问题。本发明包括以下步骤：向废水中投加一定比例的石灰和偏铝酸钠，在常温下搅拌60‑120min，静置30‑90min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；向经过步骤一处理后的滤液中加入混凝剂，在常温下搅拌30‑60min，静置30‑60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；向经过步骤二处理后的滤液中加入助凝剂，在常温下搅拌10‑30min，静置30‑60min后过滤，得到处理完毕的滤液。本发明方法的硫酸根去除率高，易于操作，原料易得，成本低廉，不会造成新的环境污染问题。

Description

一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法。
背景技术
燃煤火电厂的烟气通过带有电晕放电设施的水膜除尘器后，水膜除尘器可以有效地去除电厂排烟中的SOx、NOx及烟气中的飞灰等，由于除尘器内有脉冲高电压放电，在这过程中会产生氧化性极强的自由基，SO2 在这些自由基的作用下被进一步氧化，然后再溶入水中变成硫酸根。水流流过水膜除尘器时，由于截留烟气中的物质，使得废水中的悬浮物增多、废水中有害污染物是硫酸根（硝酸根含量较少）增加，PH 值减小。如果此废水不做进一步处理，易引起水的二次污染、管道腐蚀。
因此，需要对燃煤电厂水膜除尘器后循环水中的主要有害物 SO4 2-进行处理。目前，常用的硫酸根处理方法有：氯化钡法、氯化钙法、树脂法、冷冻法、膜法等，各种工艺的优缺点如下：
（1）氯化钡法
氯化钡法是往原水中添加 BaCl2，使 Ba2+和 SO4 2-反应生成BaSO4沉淀，再进行澄清和分离，从而达到去除 SO4 2-的目的。其优点为流程短、投资少；缺点为运行费用高，而且原料BaCl2价格高，有毒性，不环保，同时会影响正常生产。另外，Ba2+的引入会导致原水产生二次污染，同时对后期的处理有负面影响。
（2）氯化钙法
氯化钙法的基本原理是在原水中加入 CaCl2，使得 Ca2+和 SO4 2-发生反应，生成 CaSO4沉淀，然后进行澄清和分离工序，从而达到去除 SO4 2-的目的。该法应用较少，其优点为流程短；缺点是引入新的杂质离子Cl-，Cl-的去除难度很大，目前属于行业性难题。此外，钙助剂的加入反而增加了 Ca2+的浓度，还有可能引入别的杂质离子，对原水产生二次污染，并不节能减排。
（3）树脂法
树脂法是利用专用树脂作为离子交换体，连续地、有选择性地去除 SO4 2-，反应过的树脂还可以再生回用。其优点为不受SO4 2- 浓度限制，适用性较广，再生反应速度快、自动化程度高、不产生固体废物、无毒害作用；缺点为树脂的吸附容量是有限的，装填量大，且运行费用较高。国内目前几乎没有生产运行的实例。
（4）冷冻法
冷冻法是利用 NaCl和 Na2SO4在水中的溶解度随温度的变化的程度不同而进行分离的一种方法。工业上，经过三级冷却以后的原水，当温度从 50℃降到-10℃的时候，会析出大量以水合结晶形式的 Na2SO4，这些结晶浆料可以通过沉降、离心分离、干燥等工序制成芒硝。当原水中的 SO4 2-质量浓度大于 30g/L 时，冷冻法具有很高的经济意义。其优点为废渣少；缺点为能耗高，生产成本也较高。
（5）电渗析膜法
电渗析膜法的基本原理是利用外加电场的作用下，阴、阳离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使得一部分溶液中的离子迁移到另一部分的溶液中去，从而达到浓缩，钝化，分离的目的。采用电渗析膜法处理工业废水可以从浓水中回收有用物质，并且淡化废水，使其无害化后可以直接排放或者重复利用。
电渗析膜法处理工业废水中的硫酸根较常用的方法为浓缩结晶法以及蒸发浓缩法。其优点为投资设备少，实施较方便，制水成本较低。但电渗析膜法由于对预处理效果、设备管理及维护水平要求较高，同时其产水率较低，且存在二次污染的问题，故较难在实际地下水处理中应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，以解决现有方法存在的成本高、产生二次污染、以及效率低的问题。
本发明的技术方案是：一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，包括以下步骤：
步骤一、钙离子-铝离子沉降：向废水中投加一定比例的石灰和偏铝酸钠，在常温下搅拌60-120min，静置30-90min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入混凝剂，在常温下搅拌30-60min，静置30-60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入助凝剂，在常温下搅拌10-30min，静置30-60min后过滤，得到处理完毕的滤液。
作为本发明的进一步改进，在步骤一中，所述石灰为氧化钙或氢氧化钙中的任一种。
作为本发明的进一步改进，在步骤一中，钙离子、偏铝酸根、硫酸根离子的摩尔比为3-4:1-1.5:1。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，所述混凝剂为硫酸亚铁（FS）、氯化铁（FC）、硫酸铝（AS）、聚合氯化铝（PAC）或聚合硫酸铁（PFS） 中的任一种，混凝剂与经过步骤一处理后的滤液中硫酸根离子的摩尔比为0.2-1:1。
作为本发明的进一步改进，在步骤三中，所述助凝剂是阴离子聚丙烯酰胺（APAM）、阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）或非离子聚丙烯酰胺（NPAM）中的任一种，助凝剂与经过步骤二处理后的滤液中硫酸根离子的摩尔比为0.2-1:1。
作为本发明的进一步改进，在步骤一中，搅拌速度为200-300r/min。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，搅拌速度为200-300r/min。
作为本发明的进一步改进，在步骤三中，搅拌速度为80-100r/min。
本发明的有益效果是：
1. 本发明提出了全新的石灰铝法-连续沉降的方法，首先采用石灰铝法去除废水中的硫酸根离子，硫酸根离子能与钙离子和铝离子在一定条件下形成复合物硫酸钙铝沉淀，其溶度积很低（约为10-40），消耗了大部分硫酸根离子，为下一步硫酸根离子的去除节约了药剂用量，降低了成本；然后采用连续沉降法来去除废水中的硫酸根离子，极大地提高了硫酸根的去除率，在最佳试验条件下，废水中硫酸根离子去除率高达95.38%。
2. 本发明易于操作，处理时间短，且原料易得，成本低廉，不会造成新的环境污染问题，经过处理的废水中硫酸根离子含量达到《重有色金属工业污染物排放标准》，可以直接排放或回用。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本发明进行详细说明。
下面的实施例和对比例中，废水的取样方法是：取不同节点的电厂废水，混合摇匀，用于实验，混匀后废水中硫酸根离子含量为2100mg/L。
实施例1、一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，它包括以下步骤：
步骤一、石灰-偏铝酸钠沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加4.90g氧化钙和1.79g偏铝酸钠，钙离子、偏铝酸根、硫酸根离子的摩尔比为3:1:1，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌60min，静置30min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入硫酸亚铁（FS），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为0.2:1，在常温及搅拌速率为100r/min条件下搅拌30min，静置30min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入阴离子聚丙烯酰胺（APAM），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为0.2:1，在常温及搅拌速率为80r/min条件下搅拌10min，静置30min后过滤，得到处理完毕的滤液。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为88.33%。
实施例2、一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，它包括以下步骤：
步骤一、石灰-偏铝酸钠沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加4.85g氢氧化钙和2.15g偏铝酸钾，钙离子、偏铝酸根、硫酸根离子的摩尔比为3:1.2:1，在常温及搅拌速率为250r/min条件下搅拌90min，静置60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入氯化铁（FC），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为0.5:1，在常温及搅拌速率为150r/min条件下搅拌40min，静置40min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为0.2:1，在常温及搅拌速率为90r/min条件下搅拌15min，静置40min后过滤，得到处理完毕的滤液。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为89.76%。
实施例3、一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，它包括以下步骤：
步骤一、石灰-偏铝酸钠沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加6.48g氢氧化钙和1.79g偏铝酸钠，钙离子、偏铝酸根、硫酸根离子的摩尔比为4:1:1，在常温及搅拌速率为300r/min条件下搅拌120min，静置90min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入硫酸铝（AS），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为0.5:1，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌60min，静置60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入非离子聚丙烯酰胺（NPAM），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为0.2:1，在常温及搅拌速率为100r/min条件下搅拌20min，静置60min后过滤，得到处理完毕的滤液。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为90.94%。
实施例4、一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，它包括以下步骤：
步骤一、石灰-偏铝酸钠沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加6.48g氢氧化钙和1.79g偏铝酸钠，钙离子、偏铝酸根、硫酸根离子的摩尔比为4:1:1，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌120min，静置60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入聚合硫酸铁（PFS），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为0.5:1，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌60min，静置60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入阴离子聚丙烯酰胺（APAM），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为1:1，在常温及搅拌速率为100r/min条件下搅拌30min，静置60min后过滤，得到处理完毕的滤液。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为92.43%。
实施例5、一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，它包括以下步骤：
步骤一、石灰-偏铝酸钠沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加6.48g氢氧化钙和2.69g偏铝酸钠，钙离子、偏铝酸根、硫酸根离子的摩尔比为4:1.5:1，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌120min，静置90min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入聚合氯化铝（PAC），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为1:1，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌60min，静置60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入阴离子聚丙烯酰胺（APAM），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为1:1，在常温及搅拌速率为100r/min条件下搅拌15min，静置30min后过滤，得到处理完毕的滤液。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为95.38%。
对比例1、
石灰沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加10g氢氧化钙，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌120min，静置24h后过滤，滤渣送至堆存场。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为81.71%。
对比例2、
石灰-偏铝酸钠沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加6.48g氢氧化钙和1.79g偏铝酸钠，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌120min，静置24h后过滤，滤渣送至堆存场。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为84.57%。
对比例1和对比例2分别采用石灰沉降和石灰-偏铝酸钠沉降，未采取絮凝步骤，且处理时间较长，废水中硫酸根离子的去除率低于85%。与实施例5相比，去除率下降10-14%。
对比例3、
步骤一、石灰沉降：取摇匀的废水1L于烧杯中，向其中投加10g氢氧化钙，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌120min，静置24h后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入聚合氯化铝（PAC），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为1:1，在常温及搅拌速率为200r/min条件下搅拌60min，静置60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入阴离子聚丙烯酰胺（APAM），加入量与该滤液中硫酸根离子摩尔比为1:1，在常温及搅拌速率为100r/min下搅拌15min，静置30min后过滤。
分析检测滤液中硫酸根离子浓度，废水中硫酸根的去除率为85.08%。
对比例3虽然采用了絮凝步骤，但未使用偏铝酸钠，尽管在较长的处理时间下，硫酸根的去除效果仍不理想。
由对比例1-3与实施例1-5对比可以看出，偏铝酸钠对硫酸根的去除效果明显，废水中硫酸根的去除需要采取石灰铝法-连续沉降综合处理工艺方能达到理想效果。

Claims (8)

1.一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、钙离子-铝离子沉降：向废水中投加一定比例的石灰和偏铝酸钠，在常温下搅拌60-120min，静置30-90min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤二、一次絮凝：向经过步骤一处理后的滤液中加入混凝剂，在常温下搅拌30-60min，静置30-60min后过滤，滤渣送至堆存场，滤液留置后用；
步骤三、二次絮凝：向经过步骤二处理后的滤液中加入助凝剂，在常温下搅拌10-30min，静置30-60min后过滤，得到处理完毕的滤液。
2.根据权利要求1所述的一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于：在步骤一中，所述石灰为氧化钙或氢氧化钙中的任一种。
3.根据权利要求2所述的一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于：在步骤一中，钙离子、偏铝酸根、硫酸根离子的摩尔比为3-4:1-1.5:1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于：在步骤二中，所述混凝剂为硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝或聚合硫酸铁中的任一种，混凝剂与经过步骤一处理后的滤液中硫酸根离子的摩尔比为0.2-1:1。
5.根据权利要求4所述的一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于：在步骤三中，所述助凝剂是阴离子聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺或非离子聚丙烯酰胺中的任一种，助凝剂与经过步骤二处理后的滤液中硫酸根离子的摩尔比为0.2-1:1。
6.根据权利要求5所述的一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于：在步骤一中，搅拌速度为200-300r/min。
7.根据权利要求6所述的一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于：在步骤二中，搅拌速度为200-300r/min。
8.根据权利要求7所述的一种电厂废水中硫酸根离子的去除方法，其特征在于：在步骤三中，搅拌速度为80-100r/min。
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