申请日2018.01.16
公开(公告)日2018.07.27
IPC分类号C02F9/04; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种含硫酸钠废水处理装置，包括合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽、盐水槽、硫酸钙压滤机、盐泥压滤机、硫酸钙送料泵、盐泥泵，硫酸钙压滤机、合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽、盐水槽依次相连，精制沉降槽通过盐泥泵与盐泥压滤机连接，盐泥压滤机的滤液出口与精制反应槽的循环液进口相连，合成沉降槽通过硫酸钙送料泵与硫酸钙压滤机连接，硫酸钙压滤机的滤液出口与合成反应槽的滤液循环进口相连，合成沉降槽和精制沉降槽内设置有搅拌裝置。本发明还公开了使用上述装置处理含硫酸钠废水的方法。本发明具有结构简单、成本低、操作方便、处理效果好、节能环保的优点。
权利要求书
1.一种含硫酸钠废水处理装置，包括合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽、盐水槽、硫酸钙压滤机、盐泥压滤机、硫酸钙送料泵、盐泥泵，所述的硫酸钙压滤机、合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽和盐水槽依次相连的，其特征在于，所述的精制沉降槽通过所述的盐泥泵与所述的盐泥压滤机连接，所述的盐泥压滤机的滤液出口与所述的精制反应槽的循环液进口相连，所述的合成沉降槽通过所述的硫酸钙送料泵与所述的硫酸钙压滤机连接，所述的硫酸钙压滤机的滤液出口与所述的合成反应槽的滤液循环进口相连，所述的合成沉降槽和所述的精制沉降槽内设置有搅拌裝置。
2.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的搅拌裝置包括搅拌轴，所述的搅拌轴上设置有45°斜叶搅拌桨。
3.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽内部设置有折流板。
4.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽均设置有溢流口。
5.根据权要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的合成反应槽设置有硫酸钠废水进口、氯化钙溶液进口、次氯酸钠进口。
6.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的精制反应槽设置有碳酸钠溶液进口和亚硫酸钠溶液进口。
7.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的合成反应槽和精制反应槽均设置有压缩空气进口。
8.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的合成沉降槽和精制沉降槽的上部为圆柱形，底部为倒置的圆锥形。
9.根据权利要求1所述的含硫酸钠废水处理装置，其特征在于，所述的合成反应槽和精制反应槽为圆筒设备。
10.使用权利要求1所述的装置处理含硫酸钠废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)通过硫酸钠废水进口向合成反应槽中通入含硫酸钠的废水，并经压缩空气进口向合成反应槽中通入压缩空气进行搅拌，同时通过次氯酸钠进口和氯化钙溶液进口向合成反应槽中加入次氯酸钠和氯化钙溶液进行反应，所述氯化钙溶液加入量为理论加入量的1～1.1倍，次氯酸钠的加入量为废水量的0.05～0.2wt%;
(2)合成反应槽液位达到合成反应槽的溢流口时，溢流到合成沉降槽进行沉降分离，硫酸钙沉淀从合成沉降槽底部排出经硫酸钙送料泵进入硫酸钙压滤机压滤，滤液经合成反应槽的滤液循环进口返送到合成反应槽;
(3)合成沉降槽上部清液经合成沉降槽的溢流口送往精制反应槽，同时经压缩空气进口向精制反应槽通入压缩空气进行搅拌，分析物料中的钙离子含量，并根据分析数据和废水流量通过碳酸钠溶液进口向精制反应槽添加碳酸钠溶液进行反应，控制精制反应槽出口废水中碳酸钠含量在0.6g/l以下，同时根据进入精制反应槽的废水流量通过亚硫酸钠溶液进口向精制反应槽添加废水流量0.2～0.4wt%的亚硫酸钠溶液中和余氯;
(4)待精制反应槽液位达到精制反应槽的溢流口时，溶液溢流到精制沉降槽进行沉降分离，精制沉降槽底部排出的盐泥通过盐泥泵送到盐泥压滤机压滤后外运，滤液返送到精制反应槽进行再次处理，精制沉降槽上部清液经精制沉降槽的溢流口进入盐水槽。
说明书
一种含硫酸钠废水处理装置及其方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种含硫酸钠废水处理装置及其方法。
背景技术
化工、冶金行业产生大量的硫酸钠废水，其硫酸钠含量大约为40～130g/l，总氨含量为10～20mg/l(主要为无机氨)。由于该废水中含盐量较高，若直接排放会造成水体盐碱化，破坏生态环境，再加上高盐废水会影响生化系统的细菌生存，无法通过生物法进行处理，而且废水中所含盐分比较单一，使用膜法脱硝的难度较大。目前，国内处理硫酸钠废水主要有三种方法：(1)含硫酸钠废水产生低浓度的氢氧化钠，但由于该方法能耗高、产品质量差，过程中产生硫化氢气体污染环境，并且只有30%左右的硫酸钠转化成氢氧化钠;(2)含硫酸钠废水产生无氯钾肥(硫酸钾)，由于在高温条件下溶液中的氯离子对设备的严重腐蚀，导致设备的使用寿命短，生产成本高;(3)含硫酸钠废水结晶产生十水硫酸钠，由于常压蒸发过程中热源温度过高不能与容器接触，而减压蒸发时对设备的要求高、能耗大，从而增加成本。
如中国专利CN205556306U公开了一种硫酸钠废水的净化装置，具有三个通过管道依次串联的一级反应槽、二级反应槽和三级反应槽，所述一级反应槽与二级反应槽、二级反应槽与三级反应槽连接的管道上均设有一个离心泵，所述3个反应槽的内均设有搅拌器和液位计，一级反应槽的上端设有硫酸钠废水入口、氢氧化钙乳液投入口和亚硫酸氢钙投入口，二级反应槽和三级反应槽上均设有氢氧化钙乳液投入口，所述三级反应槽的底部设有压滤机。不足之处是设备多，结构复杂，运行成本高。
中国专利CN204824506U公开了本发明提供了一种铅回收生产中含硫酸钠废水的专用处理装置，包括依次相连接的上料泵、三效顺流蒸发装置、旋流器、结晶器、离心机、母液槽、螺旋加料器、盘式连续干燥器和尾气除尘装置。原料液由上料泵进入三效顺流蒸发装置蒸发浓缩，各效间依靠压差过料，通过各自的轴流泵实现效内循环，浓缩达到一定浓度时，浓溶液经出料泵采出输送至旋流器，旋流器上部清液返回到三效分离室继续蒸发浓缩，底部固液混合物进入结晶器结晶后，排至离心机进行固液分离，母液储存在母液槽，固体经过盘式干燥机进行干燥得到产品，含尘尾气进入尾气除尘装置除尘后排放。不足之处是设备多，结构复杂，设备投资大、操作繁琐。
中国专利CN205099397U公开了一种高浓度含硫酸钠废水蒸发结晶处理装置，包括原料储罐、进料泵、板式换热器、循环泵、加热室、蒸发结晶器、水力旋流器、浆液桶、双级推料离心机、震动流化床干燥机、母液储罐、母液泵，其特征在于：原料储罐顺序连接进料泵、板式换热器、循环泵、加热室、蒸发结晶器、水力旋流器、浆液桶、双级推料离心机、震动流化床干燥机、母液储罐、母液泵，所述板式换热器上部设有板式换热器浆液出口，板式换热器浆液出口通过管道与循环泵连接，加热室底部一侧设有加热室浆液进口、另一侧设有加热室浆液出口。不足之处是设备多，结构复杂，设备投资大、操作繁琐。
以上处理装置普遍存在装置复杂、设备投资大、运行成本高、操作繁琐等问题，经济性较差，不能得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种结构简单、成本低、操作方便、处理效果好、节能环保的含硫酸钠废水处理装置及其方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种含硫酸钠废水处理装置，包括合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽、盐水槽、硫酸钙压滤机、盐泥压滤机、硫酸钙送料泵、盐泥泵，所述的硫酸钙压滤机、合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽和盐水槽依次相连的，所述的精制沉降槽通过所述的盐泥泵与所述的盐泥压滤机连接，所述的盐泥压滤机的滤液出口与所述的精制反应槽的循环液进口相连，所述的合成沉降槽通过所述的硫酸钙送料泵与所述的硫酸钙压滤机连接，所述的硫酸钙压滤机的滤液出口与所述的合成反应槽的滤液循环进口相连，所述的合成沉降槽和所述的精制沉降槽内设置有搅拌裝置。
作为本发明的优选方案，所述的搅拌裝置包括搅拌轴，所述的搅拌轴上设置有45。斜叶搅拌桨。
作为本发明的优选方案，所述的合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽内部设置有折流板。
作为本发明的优选方案，所述的合成反应槽、合成沉降槽、精制反应槽、精制沉降槽均设置有溢流口。
作为本发明的优选方案，所述的合成反应槽设置有硫酸钠废水进口、氯化钙溶液进口、次氯酸钠进口。
作为本发明的优选方案，所述的精制反应槽设置有碳酸钠溶液进口和亚硫酸钠溶液进口。
作为本发明的优选方案，所述的合成反应槽和精制反应槽均设置有压缩空气进口。
作为本发明的优选方案，所述的合成沉降槽和精制沉降槽的上部为圆柱形，底部为倒置的圆锥形。
作为本发明的优选方案，所述的合成反应槽和精制反应槽为圆筒设备。
本发明还提供使用上述装置处理含硫酸钠废水的方法，包括以下步骤：
(1)通过硫酸钠废水进口向合成反应槽中通入含硫酸钠的废水，并经压缩空气进口向合成反应槽中通入压缩空气进行搅拌，同时通过次氯酸钠进口和氯化钙溶液进口向合成反应槽中加入次氯酸钠和氯化钙溶液进行反应，所述氯化钙溶液加入量为理论加入量的1～1.1倍，次氯酸钠的加入量为废水量的0.05～0.2wt%(wt%，质量百分比);
(2)合成反应槽液位达到合成反应槽的溢流口时，溢流到合成沉降槽进行沉降分离，硫酸钙沉淀从合成沉降槽底部排出经硫酸钙送料泵进入硫酸钙压滤机压滤，滤液经合成反应槽的滤液循环进口返送到合成反应槽;
(3)合成沉降槽上部清液经合成沉降槽的溢流口送往精制反应槽，同时经压缩空气进口向精制反应槽通入压缩空气进行搅拌，分析物料中的钙离子含量，并根据分析数据和废水流量通过碳酸钠溶液进口向精制反应槽添加碳酸钠溶液进行反应，控制精制反应槽出口废水中碳酸钠含量在0.6g/l以下，同时根据进入精制反应槽的废水流量通过亚硫酸钠溶液进口向精制反应槽添加废水流量0.2～0.4wt%的亚硫酸钠溶液中和余氯;
(4)待精制反应槽液位达到精制反应槽的溢流口时，溶液溢流到精制沉降槽进行沉降分离，精制沉降槽底部排出的盐泥通过盐泥泵送到盐泥压滤机压滤后外运，滤液返送到精制反应槽进行再次处理，精制沉降槽上部清液经精制沉降槽的溢流口进入盐水槽。
本发明合成反应槽中发生如下反应：
Na2SO4+CaCl2→CaSO4↓+2NaCl;
NH3+HClO→NH2Cl+H2O;
NH3+2HClO→NHCl2+2H2O。
反应生产的硫酸钙沉淀微溶于水，在18℃的溶解度为0.255，而生产的一氯氨和二氯氨很容易被空气吹除。
本发明精制反应槽中发生如下反应：
Na2CO3+Ca2+→CaCO3↓+2Na+;
Na2SO3+ClO-→Na2SO4+Cl-。
本发明中的合成反应槽和精制反应槽内部设置有折流板，通过折流增加反应时间。本发明中的合成沉降槽和精制沉降槽的上部为圆柱形，底部为倒置的圆锥形，便于排泥。合成沉降槽和精制沉降槽内设置有搅拌裝置，搅拌裝置包括搅拌轴，搅拌轴上设置有45。斜叶搅拌桨，可以加速固液分离，并防止沉积物结块而堵塞设备管道，保证装置长周期稳定运行。
本发明克服了现有技术的硫酸钠废水处理装置工艺复杂、设备投资大、运行成本高、操作繁琐等问题，具有结构简单、成本低、操作方便的优点，能够对废弃资源进行分离回收，具有良好的经济效益和社会效益。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、结构简单、成本低，本发明的含硫酸钠废水处理装置设备简单，均为本领域内的常规设备，显著降低了投资成本;
2、操作方便，本发明的含硫酸钠废水处理装置实现了连续运行，易于工业化;
3、处理效果好，硫酸钠去除率在92.02%以上，最高可达94.93%;总氨去除率达到90.78%以上，最高可达91.97%，处理后的清液达到了离子膜烧碱一次盐水的指标;
4、经济效益和社会效益好，本发明的含硫酸钠废水处理装置实现了废弃资源的综合利用，分离出来的硫酸钙经煅烧、粉碎、陈化处理后得到的石膏可作为建筑行业或者其他行业的原料，精制所得清液的主要成分为氯化钠，正是离子膜烧碱的主要原料，可用于生产一次盐水，能够大幅度减少三废排放，具有良好的经济效益和社会效益。