CN112357939A - 一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法 - Google Patents

一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法 Download PDF

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Abstract

一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，包括以下步骤：步骤1、中和预处理；步骤2、氢氧化镁反应合成；步骤3、氢氧化镁压滤洗涤干燥；步骤4、氯化钙干燥。本发明针对燃煤电厂脱硫浓缩废水中镁、钙、硫酸根及氯离子浓度较高的特点，向脱硫浓缩废水中加入消石灰进行中和预处理，去除硫酸根和重金属等杂质，再利用镁离子与石灰乳的化学反应合成氢氧化镁和氯化钙，最后分离干燥，回收氢氧化镁固体和氯化钙固体，在处理废水污染问题的同时，实现了废水资源化回收。

Description

一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体属于一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法。
背景技术
燃煤电厂石灰石湿法脱硫技术的广泛应用，致使湿法脱硫副产物——脱硫废水的产生量日益增大，排放脱硫废水的目的是将处理过程中富集的氯离子等元素排出，防止离子浓度过高危害系统的稳定运行。目前国内外的研究主要集中在脱硫废水的处理技术，而出于成本和市场等因素的考虑，脱硫废水资源化技术的关注逐渐减弱。但脱硫废水中大量元素是一种潜在资源，将氯、镁、钙等离子脱除分离出来，能够实现脱硫废水“零排放”，同时达到盐类资源化回收利用的目的，可作为脱硫废水“零排放”的技术储备。
脱硫废水浓缩液pH约为1，且含有大量的氯离子和镁离子，成分特征与苦卤水接近，因此可以借鉴“苦卤水制盐”技术制备氢氧化镁和氯化钙。但脱硫废水含有大量杂质，如硫酸根、碳酸根及重金属等，去除工序复杂，会影响氢氧化镁纯度。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，要解决现有脱硫废水处理技术成本高、杂质去除及产物分离流程复杂以及产物纯度低等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，中和预处理：在脱硫浓缩废水中加入中和剂，pH值控制为8.0-9.0，中和后混合溶液经过固液分离去除悬浮物、重金属和硫酸钙，得到上清液中含有Mg2+、Ca2+、Cl-离子，分析并记录各离子浓度，主要发生以下化学反应，
Figure BDA0002838764420000021
2OH-+M2+→M(OH)2↓
其中M2+为重金属离子；
步骤2、氢氧化镁反应合成：配置酸化水，用所述酸化水和消石灰配置2mol/L的石灰乳；预先在容器中加入去离子水，将所述上清液与石灰乳同时投入离子水中进行混合，根据上清液中镁离子含量确定二者流量，控制进料摩尔比Ca(OH)2:Mg2+＝1:1，pH值控制为10.0-11.0，生成氢氧化镁悬浊液，主要发生以下化学反应，
Ca(OH)2+Mg2+→Mg(OH)2↓+Ca2+
步骤3、氢氧化镁压滤洗涤干燥：所述氢氧化镁悬浊液经过滤分离得到氢氧化镁固体及滤液，氢氧化镁固体经过滤并洗涤后经干燥得到氢氧化镁产品，同时收集滤液和洗涤液混合为氯化钙溶液；
步骤4，氯化钙干燥：氯化钙溶液进行膜浓缩，浓水干燥结晶生成CaCl2·2H2O，得到的淡水回用至步骤2用于配置酸化水，处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙完成。
进一步优选地，所述步骤2中配置酸化水的方法为在淡水中加入浓盐酸，以去除碳酸根，之后曝气30min去除二氧化碳，并控制pH在3-3.5，主要发生以下化学反应，
Figure BDA0002838764420000031
进一步地，所述步骤1中中和剂为消石灰，加料速度1g/min，搅拌30min，转速200rpm，所述固液分离的方法为通过板框压滤机过滤。
此外，所述步骤2中酸化水和消石灰混合后搅拌30～35min后形成石灰乳，所述容器上设有溢流口，所述上清液与石灰乳进料停留时间6.5～7h，搅拌转速100rpm。
更加优选地，所述步骤3中洗涤用洗涤液为酸化水
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明针对燃煤电厂脱硫浓缩废水中镁、钙、硫酸根及氯离子浓度较高的特点，向脱硫浓缩废水中加入消石灰进行中和预处理，去除硫酸根和重金属等杂质，再利用镁离子与石灰乳的化学反应合成氢氧化镁和氯化钙，最后分离干燥，回收氢氧化镁固体和氯化钙固体，在处理废水污染问题的同时，实现了废水资源化回收。
本发明使用药剂种类少，仅需浓盐酸和消石灰，不引入其它离子，同时不需要投加晶种、絮凝剂和分散剂；碳酸根和硫酸根去除率高，氢氧化镁为纳米级产品且纯度高，具有商业价值；利用燃煤电厂的热源优势，降低氯化钙干燥成本，钙镁同步分离回收，工艺流程短，操作简单，容易实现自动化控制，成本低、工艺简洁、便于控制，是研究脱硫废水“零排放”的重要方向，对提升燃煤电厂环保技术水平，推动循环经济具有重大的意义。
附图说明
图1为本发明一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本发明针对燃煤电厂脱硫浓缩废水中镁、钙、硫酸根及氯离子浓度较高的特点，向脱硫浓缩废水中加入消石灰进行中和预处理，去除硫酸根和重金属等杂质，再利用镁离子与石灰乳的化学反应合成氢氧化镁和氯化钙，最后分离干燥，回收氢氧化镁固体产品和氯化钙固体产品。本发明在处理废水污染问题的同时，实现了废水资源化回收。
一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1，中和预处理：在脱硫浓缩废水中加入中和剂，中和剂为消石灰，加料速度1g/min，搅拌30min，转速200rpm，所述固液分离的方法为通过板框压滤机过滤，pH值控制为8.0-9.0，以生成沉降性能较好的粘连晶簇状CaSO4沉淀，中和后混合溶液经过固液分离去除悬浮物、重金属和硫酸钙，得到上清液中含有Mg2+、Ca2+、Cl-离子，分析并记录各离子浓度，为后续高纯度氢氧化镁制备提供条件，本步骤主要发生以下化学反应，
Figure BDA0002838764420000041
2OH-+M2+→M(OH)2↓
其中M2+为重金属离子；
步骤2、氢氧化镁反应合成：配置酸化水，酸化水配置的方法为在淡水中加入浓盐酸，以去除碳酸根，之后曝气30min去除二氧化碳，并控制pH在3-3.5，主要发生以下化学反应，
Figure BDA0002838764420000051
用酸化水和消石灰混合后搅拌30～35min后形成石灰乳，配置形成2mol/L的石灰乳；预先在容器中加入去离子水，将上清液与石灰乳同时投入离子水中进行混合，上清液与石灰乳进料停留时间6.5～7h，搅拌转速100rpm，容器上设有溢流口，根据上清液中镁离子含量确定二者流量，控制进料摩尔比Ca(OH)2:Mg2+＝1:1，pH值控制为10.0-11.0，生成氢氧化镁悬浊液，主要发生以下化学反应，
Ca(OH)2+Mg2+→Mg(OH)2↓+Ca2+
步骤3、氢氧化镁压滤洗涤干燥：氢氧化镁悬浊液经过滤分离得到氢氧化镁固体及滤液，之后对氢氧化镁固体进行洗涤，洗涤液选用步骤2配置的酸化水，洗涤后过滤，循环3次，氢氧化镁固体经过滤并洗涤后经干燥得到氢氧化镁产品，同时收集滤液和洗涤液混合为氯化钙溶液；
步骤4，氯化钙干燥：氯化钙溶液进行膜浓缩，浓水干燥结晶生成CaCl2·2H2O，得到的淡水回用至步骤2用于配置酸化水，处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙完成。
一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，具体包括预处理单元、配水制浆单元、氢氧化镁反应单元、氢氧化镁洗涤干燥单元以及氯化钙干燥单元。其中中和预处理单元用于去除脱硫废水中的硫酸根离子、重金属和悬浮物等杂质，配水制浆单元用于制备工艺过程中需要的消石灰浆料和酸化水，氢氧化镁反应单元用于使脱硫废水中镁离子发生化学反应生成氢氧化镁，氢氧化镁洗涤干燥单元用于氢氧化镁的净化和干燥，氯化钙干燥单元的用于氯化钙溶液蒸发结晶回收氯化钙；中和预处理包括脱硫废水原水箱、板框压滤机和原水缓冲槽。所述脱硫废水原水箱通过喂料泵和管道连接板框压滤机；所述压滤机通过管道与原水缓冲槽循环连接；所述板框压滤机底部设置料斗用于排泥；配水制浆单元包括灰乳配制槽、灰乳喂料槽、酸化水槽。所述灰乳配制槽通过管道分别与灰乳喂料槽及酸化水槽连接；所述酸化水槽配置空压机布气系统；所述氢氧化镁反应单元包括氢氧化镁反应器和氢氧化镁溢流液槽。所述氢氧化镁反应器通过管道分别与所述原水缓冲槽及灰乳喂料槽连接；所述氢氧化镁反应器顶端设置溢流出口并通过管道与氢氧化镁溢流液槽连接；所述氢氧化镁洗涤干燥单元包括氢氧化镁压滤机、氢氧化镁洗涤槽、干燥箱和氯化钙溶液槽。所述氢氧化镁溢流液槽通过管道与氢氧化镁压滤机连接；所述氢氧化镁压滤机通过管道与氢氧化镁洗涤槽循环相互连接；所述氢氧化镁压滤机通过管道与氯化钙溶液槽连接；所述氢氧化镁洗涤槽通过管道与酸化水槽连接；所述氢氧化镁压滤机底部设置料斗用于收集氢氧化镁；所述干燥箱用于氢氧化镁干燥；所述氯化钙干燥系统包括蒸发结晶器。所述蒸发结晶器通过管道与氯化钙溶液槽连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，中和预处理：在脱硫浓缩废水中加入中和剂，pH值控制为8.0-9.0，中和后混合溶液经过固液分离去除悬浮物、重金属和硫酸钙，得到上清液中含有Mg2+、Ca2+、Cl-离子，分析并记录各离子浓度，
步骤2、氢氧化镁反应合成；
步骤3、氢氧化镁压滤洗涤干燥；
步骤4，氯化钙干燥：氯化钙溶液进行膜浓缩，浓水干燥结晶生成CaCl2·2H2O，得到的淡水回用至步骤2用于配置酸化水，处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙完成。
2.如权利要求1所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：配置酸化水，用所述酸化水和消石灰配置2mol/L的石灰乳；预先在容器中加入去离子水，将所述上清液与石灰乳同时投入离子水中进行混合，根据上清液中镁离子含量确定二者流量，控制进料摩尔比Ca(OH)2:Mg2+＝1:1，pH值控制为10.0-11.0，生成氢氧化镁悬浊液。
3.如权利要求2所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于，所述配置酸化水的方法为在淡水中加入浓盐酸，以去除碳酸根，之后曝气30min去除二氧化碳，并控制pH在3-3.5。
4.如权利要求4所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于：所述加入浓盐酸，以去除碳酸根主要发生以下化学反应，
Figure FDA0002838764410000021
5.如权利要求1所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于：所述步骤1中中和剂为消石灰，加料速度1g/min，搅拌30min，转速200rpm，所述固液分离的方法为通过板框压滤机过滤。
6.如权利要求1所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于：所述步骤2中酸化水和消石灰混合后搅拌30～35min后形成石灰乳，所述容器上设有溢流口，所述上清液与石灰乳进料停留时间6.5～7h，搅拌转速100rpm。
7.如权利要求1所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于：所述步骤3中洗涤用洗涤液为酸化水。
8.如权利要求5所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于：所述步骤1主要发生以下化学反应，
Figure FDA0002838764410000022
2OH-+M2+→M(OH)2↓
其中M2+为重金属离子。
9.如权利要求1所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于：所述步骤2中主要发生以下化学反应，
Ca(OH)2+Mg2+→Mg(OH)2↓+Ca2+。
10.如权利要求1所述的一种处理燃煤电厂脱硫废水制备氢氧化镁和氯化钙的方法，其特征在于：所述步骤3具体包括所述氢氧化镁悬浊液经过滤分离得到氢氧化镁固体及滤液，氢氧化镁固体经过滤并洗涤后经干燥得到氢氧化镁产品，同时收集滤液和洗涤液混合为氯化钙溶液。
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