通过利用再生三水铝石降低废水流中硫酸盐浓度的工艺的制作方法
【专利说明】通过利用再生三水铝石降低废水流中硫酸盐浓度的工艺发明领域
[0001]本发明涉及一种降低废水流中硫酸盐浓度的工艺。
[0002]发明背景
[0003]钢铁、采矿、电镀、产油和炼油业务，以及微电子行业所产生的工业废水通常含有高浓度的硫酸盐和其它污染物。由于对环境的影响，新法规的颁布通常限制可存在于排放废水中的硫酸盐含量。而且，如果废水未被排放到环境中，而是在其它应用中被重新利用，通常必须经过处理，以降低硫酸盐的高浓度。升高的硫酸盐的浓度促进在废水处理设备上结垢，降低饮用水的质量，并影响环境。例如，水中的高硫酸盐浓度可能导致水有恶臭味，并且可能对人和动物有致泻效果。再如，硫酸盐是雨中主要溶解成分，并可以被化学还原，形成已知腐蚀多种金属的硫化物。
[0004]发明简述
[0005]本发明涉及一种从废水流中除去硫酸盐的方法。该方法或工艺需要将三水铝石和钙源与废水流混合，从而沉淀钙矾石并产生流出物，其中，该流出物中硫酸盐浓度显著地小于流入的废水流中的硫酸盐浓度。作为该工艺一部分，再生出三水铝石。这通过将酸与沉淀的钙矾石混合并产生沉淀的三水铝石颗粒来实现。该方法或工艺需要对沉淀的三水铝石颗粒施以结晶工艺，使沉淀的三水铝石颗粒的平均尺寸增加到至少25μπι。使尺寸至少为25 μ m的三水铝石颗粒再循环并与废水流混合。持续进行该工艺，并在工艺期间回收且再利用约90-99.5%的用于降低废水流中硫酸盐的三水铝石。
[0006]通过研宄下列说明书以及仅阐释此发明的附图，本发明的其它目标和优势将变得显而易见以及不证自明。
附图简介
[0007]图1是从废水流中除去硫酸盐的工艺的一个实施方式的示意图。
[0008]图2是示出从废水流中除去硫酸盐的另一实施方式的示意图。
[0009]用于除去硫酸盐的系统和工艺的说明
[0010]本发明是一种从废水流中除去硫酸盐的系统和工艺。基本上，该工艺需要将三水铝石和钙源如石灰与流入的废水流混合。这导致钙矾石从废水中沉淀出来。通过固体分离器将沉淀的钙矾石与废水流分离，产生经处理的流出物，其与流入的废水流相比，包含相对低的硫酸盐浓度。
[0011]本发明的一个目标是:将三水铝石与沉淀的钙矾石分离，并使分离的三水铝石再循环至主流，其中三水铝石可以与钙源反复使用，以从流入的废水流中除去硫酸盐。
[0012]如下所述，为将三水铝石与钙矾石分离，将酸如盐酸与沉淀的钙矾石混合。酸与沉淀的钙矾石混合导致钙矾石溶解以及三水铝石沉淀。固体分离器分离出沉淀的三水铝石，且留下含有可溶性钙和硫酸根离子的液体流出物。使大部分分离出的三水铝石再循环并与废水流入物混合。然而，在三水铝石再循环返回至主流并将三水铝石与废水流入物混合之前，为了增加分离的三水铝石颗粒的尺寸，对三水铝石施以结晶工艺。在一个实施方式中，在结晶反应器或装置与固体分离器之间连续再循环分离的三水铝石，并且，在此工艺中，三水铝石颗粒的平均尺寸由小于ΙΟμπι增至25μπι以上。发明人发现，平均而言，通过生产尺寸为25 μ m或更大的三水铝石颗粒，可有效地利用三水铝石来显著地降低废水流入物中的硫酸盐浓度，并且，进一步在持续进行基础上，可再生90%至约99.5%的主流中用于除去硫酸盐的三水铝石，并在硫酸盐降低工艺中反复使用。如下所述，在一个实例中，发明人发现，本文所述工艺将废水流入流中的1500mg/L硫酸盐浓度降至经处理的流出流中的30mg/L0
[0013]转向图1，其显示出一种用于处理具有显著硫酸盐浓度的废水流的示例性系统和工艺。该系统和工艺一般由数字10表示。钙矾石反应器12包括在该系统中。为了将三水铝石和钙源如石灰注入反应器中，存在两条试剂管线(管线16和18)通向钙矾石反应器12中。钙矾石反应器12的下游是固体分离器22。另外，图1所示的系统包括三水铝石再生装置或区段。这包括三水铝石结晶反应器26和下游的固体分离器30。需要注意，结晶反应器26装配有酸注入管线25。
[0014]具有硫酸盐的废水流入流通过流入管线14引入到钙矾石反应器12中。可以处理各种含有显著浓度的硫酸盐的废水流入流。例如，图1所示的工艺可以位于膜分离装置的下游，其中，引入到管线14中的流入流是由膜分离装置产生的废料流。在此废水流中可以发现各种范围的硫酸盐浓度。例如，废水流入流具有1，500mg/L或更高的硫酸盐浓度都是常见的。
[0015]首先，三水铝石通过管线16注入到反应器12中。可以改变钙矾石反应器12中的废水流中所添加的三水铝石的量。在一个实施方式中，废水流中每镑硫酸盐添加约0.61bs.三水铝石。如本文随后将要进行解释的那样，可以预期，在侧流三水铝石再生工艺中将回收实施本发明工艺所需的全部或基本上全部的三水铝石，并再循环返回至主流中。在任何情况下，钙源如石灰同样注入钙矾石反应器12中。在一个实施方式中，钙矾石反应器12可以是Veolia Water推出的商标为“TurboMix”的型号，其通常包括其中具有混合器的垂直管。在其它实施方式中，反应器可以是常规反应器，如完全混合反应器或连续流动搅拌反应釜。
[0016]在附图所阐释的实施方式中，三水铝石和石灰注入到钙矾石反应器12中。应当理解，在一个替代实施方式中，在钙矾石反应器的上游提供混合槽。在该实施方式中，三水铝石和石灰注入到钙矾石反应器12上游的混合槽中，并且在混合槽中将三水铝石和石灰与废水混合。同样应当注意，如下所述，在特定实施方式中三水铝石再循环管线38将返回至接收三水铝石和石灰的混合槽。
[0017]三水铝石和石灰与废水混合导致钙矾石(硫铝酸钙)沉淀。将钙矾石反应器12的内容物通过管线20引入固体分离器22中，所述固体分离器22可包括任何常规固体分离器，如澄清器、兰美拉分离器、膜分离装置等。从主流中除去作为污泥的沉淀钙矾石。将来自固体分离器22的上清液引入运送经处理的流出物的流出管线23中。钙矾石的沉淀将硫酸盐从废水流中除去。如上所述，在一个试验中，废水流入物包含约1，500mg/L的硫酸盐浓度，而经处理的流出流包含30mg/L的硫酸盐浓度。
[0018]固体分离器22产生的污泥包含沉淀钙矾石。将包含沉淀钙矾石的该污泥引入侧流中进行的三水铝石再生装置或工艺中。在图1所示的实施方式中，将污泥引入三水铝石结晶反应器26中。将酸如盐酸通过管线25引入三水铝石结晶反应器中，并与包含沉淀钙矾石的污泥混合。在这些条件下，污泥中的硫铝酸钙沉淀物溶解，并且三水铝石(氢氧化铝)沉淀出来。污泥可以在溶解的硫铝酸钙方面是过饱和的并且包含氯化钙，其与氢氧化铝沉淀物一起，从结晶反应器通过管线28引入到固体分离器30 (如澄清器或其它常规分离设备)中。此处，三水铝石或氢氧化铝与流出物分离。将来自固体分离器的上清液引入流出管线32中，在此实例中，其含有氯化钙和可溶性硫酸钙。在一个实施方式中，管线32中上清液或流出物分流成两股料流，一股料流37返回至钙矾石反应器12，而另一股料流被弃去。另一方面，三水铝石通过管线34和36再循环返回至三水铝石结晶反应器26。三水铝石结晶工艺需要沉淀的三水铝石颗粒在结晶反应器26和固体分离器30之间连续地往复再循环。可以废弃管线34中一部分再循环的三水铝石。在一些实施方式中，不必废弃一部分再循环的三水铝石，因此这是一个可选步骤。
[0019]该结晶工艺的目的是增加或提高三水铝石颗粒的尺寸。在所实施的试验中，发现从钙矾石最初沉淀出的三水铝石颗粒通常在ΙΟμπι的量级。在这些试验中，发现在从废水流入物中除去硫酸盐方面，这些相对较小的三水铝石颗粒是无效的。然而，已发现如果可以使三水铝石颗粒长大使得平均而言它们的尺寸为至少25 μ m或更高，则可大大提高硫酸盐降低工艺的效能和效率。因此，本发明设想了一种结晶工艺，其中，沉淀的三水铝石颗粒持续再循环并施