淀步骤作为固体再循环22中的 晶种。在过滤步骤16中，过滤底流由此产生含有沉淀形式的石膏、钙矾石和可溶性金属的 固体产物20以及滤液水18。将滤液水18输送回第一固-液分离步骤12。将第一固-液 分离步骤12的顶流（overflow)输送到中和步骤26,其通常在中和反应器中进行。将二氧 化碳24供给至中和步骤26,由此中和溶液并且以碳酸钙的形式沉淀出溶液中所含的钙。可 通过任选地将碱添加至中和步骤以实现进一步除去钙，所述碱通常为氢氧化钠。将来自中 和步骤的溶液输送到第二固-液分离步骤28,其中从水中分离出沉淀的碳酸钙，由此产生 经处理的水32。将在第二固-液分离步骤中所得的固体输送到石膏沉淀步骤6并用作固体 再循环30。
[0102] 图2公开了本发明方法的一个示例实施方案，其中硫酸盐负荷通常较"高"，其中 该方法类似于图1所描述的方法，不同之处在于将在石膏沉淀步骤6 (通常在石膏反应器中 进行）中产生的第一污泥进行石膏除去步骤7 (通常通过澄清器进行）。将第一絮凝剂5供 给至石膏除去步骤。从另外的石膏除去步骤7中，将底流石膏以固体11的形式供给至过滤 步骤16,并如图1进行过滤或将来自石膏除去步骤7的固体作为固体再循环15再循环回 到石膏沉淀步骤6。将来自石膏除去步骤7的顶流--其为第一污泥，且石膏已从其中分 离--供给至钙矾石沉淀步骤1〇。将通常为氢氧化钙的第二钙化合物9和通常为铝酸钠的 铝化合物8供给至钙矾石沉淀步骤10,由此产生含钙矾石的第二污泥。将来自钙矾石沉淀 步骤10的第二污泥供给至第一固-液分离步骤12 (其通常为澄清器），以从第二污泥中分 离出固体，由此产生固体和第一溶液。还将第二絮凝剂14供给至第一固-液分离步骤12。 将第一溶液供给至中和步骤26,且该方法的其余部分参考图1相关所述继续。将来自第一 固-液分离步骤12的固体输送到过滤器16以作为固体再循环的进料13,和/或将其再循 环到钙矾石反应器10。从过滤器16中得到滤液水18和固体产品20。
[0103] 如上所述，在钙矾石沉淀步骤中，重要的是严格控制钙化合物的加入。图6为示例 性钙矾石沉淀系统的框图，其中可实现所述控制。在所示实例中，钙矾石沉淀单元可包括搅 拌反应罐和必要的用于提供和回收工艺物流的入口和出口，例如来自石膏反应器6或石膏 除去单元7的流入污泥流和向澄清器12的流出污泥流。用做沉淀反应器10的市售反应器 的实例包括由Outotec制造的OKTOP?.反应器。反应罐10还可包括用于进料钙化合物 或包含钙化合物9的材料和铝化合物8或包含铝的材料--如以上所描述的那些--的入 口。供给至反应罐10的钙化合物9可通过可为任何类型的过程控制阀的进料阀61控制。 类似地，供给至反应罐10的铝化合物8可通过可为任何类型的过程控制阀的进料阀65控 制。或者，可用泵代替阀61和65。此外，可提供pH测量单元或传感器62以测量罐中溶液 的pH。来自pH传感器62的pH测量信号可被输入至配置成用于控制进料阀61的控制单 元63。来自控制器63的控制信号还可用于废水处理系统的控制站64。控制站64可为例 如处理控制系统或控制室计算机。在一个示例性实施方案中，控制器63可为控制站64的 一部分，在此情况下测量的pH可被提供到配置成用于控制进料阀61的控制站64。
[0104] 本发明人已观察到如果反应罐中溶液的pH为12以上，则常规的pH传感器不再作 为可靠的化学剂量基础而运行。因此，向反应罐中加入的仅基于pH的剂量的钙化合物或包 含钙化合物的材料将无法确保足够量的钙可用于钙矾石的沉淀。溶液中的所有钙可过早地 被消耗，沉淀可能停止且不能通过加入的铝沉淀出设计量的硫酸盐、钙和/或其他可溶性 金属。换言之，在沉淀过程中pH的改变与钙的消耗速率不相同。
[0105] 为避免此问题，根据本发明的一个实施方案，可将钙化合物或包含钙化合物的材 料在两个步骤中以两种不同的方式进料或计量加入到反应罐中。首先，将化学计量数量的 钙化合物或包含钙化合物的材料供给至反应罐内以确保钙矾石的沉淀。钙化合物或包含钙 化合物的材料的化学计量数量可基于废水中的硫酸盐含量而确定（例如计算）。其次，可利 用随后向反应罐中加入的基于pH的剂量的钙化合物或包含钙化合物的材料来使罐中溶液 的pH维持在可产生沉淀的范围内。换言之，钙的计量加入分步进行，使得首先将钙含量控 制到所需水平，然后将pH水平控制到所需水平，从而在最优条件下加入用于钙矾石沉淀的 铝化合物或包含铝化合物的材料。
[0106]向反应罐中加入的钙化合物或包含钙化合物的材料的两步进料可提供各种相对 于仅基于pH测量的钙的进料的优点。钙矾石的沉淀不依靠pH测量的操作，且可实现用于 沉淀的稳定条件，使得经处理的水的质量均匀且不随pH控制/测量精度而改变。与废水中 除去的硫酸盐、钙和/或其他可溶性金属的量相关的钙化合物和铝化合物的消耗量也基本 上为最优的。
[0107] 控制钙矾石沉淀过程的示例性流程图如图7所示。该控制过程可为自动或半自动 控制。在半自动控制中，一些控制阶段，特别是沉淀过程的开始和结束可由操作员手动（例 如来自控制站64)完成。首先将污泥流供给至反应罐10中以用于钙矾石沉淀（步骤72)。 然后，通常在pH为10. 5至12. 5下，将化学计量数量（或稍微过量）的铝化合物或包含铝 化合物的材料以及化学计量数量的钙化合物或包含钙化合物的材料供给至反应罐10 (步 骤73)。在钙矾石沉淀过程中的钙化合物9可为石灰乳（氢氧化钙）。搅拌反应罐10内的 溶液同时进行沉淀过程。在沉淀过程中，反应罐10中溶液的pH可用pH传感器62测量，并 且可将pH的测量值输入到控制器63。控制器63可将测量的pH水平与所需pH水平进行 比较（步骤75)。所需pH水平可为应超过的阈值水平或pH应处于的pH范围。首先以溶 液中的钙平衡为基础调节和控制沉淀过程的PH，从而确保与钙矾石沉淀反应的化学计量需 求（例如每lmol的硫酸盐需要2mol的钙）相比，钙化合物的进料是足够的。通常在反应 罐10的钙矾石污泥中所需的钙浓度可为至少200mg/l。其次，同时还可确保钙化合物的进 料足够以使溶液的pH调节到所需范围，优选调节到约10. 5至12. 5的范围。如果所测量的 pH水平不在所需的pH水平，则控制器63可控制进料阀62以向反应罐10供给另外剂量的 钙化合物9 (步骤76)并且可重复pH测量过程（步骤74)。如果所测量的pH水平在所需 的pH水平，即过程达到稳定状态，则控制程序可直接返回到pH测量过程75而无需向反应 罐10供给任何另外剂量的钙化合物9。此类型的pH控制和测量回路可继续维持该过程处 于稳定状态。
[0108] 在步骤中供给的钙化合物的添加剂量可为任何较少的量。添加的剂量大小可取决 于所测量的pH和所需的pH的差，和/或可取决于pH控制回路的时间常数。
[0109] 本文所描述的控制技术可通过各种设备实施。例如，这些技术可在硬件（一种以 上的设备）、固件（一种以上的设备）、软件（一种以上的模块）或其结合上实施。对于固 件或软件，可通过执行本文所述功能的模块（例如程序、函数等）实施。软件代码可存储于 任意合适的处理器/计算机-可读数据存储介质或存储单元上，并且可被一个以上的处理 器执行。数据存储介质或存储单元可在处理器内部执行或在处理器外部执行，在外部的情 况下，其可通过本领域任意已知的装置以通信方式耦合到处理器上。此外，本文所述系统的 组件可重新排列和/或辅以附加组件，从而有助于实现关于其所描述的各个方面、目标、优 点等，并且不限于所给图所阐述的精确配置，其将被本领域技术人员所理解。
[0110] 实施例
[0111] 实施例1
[0112] 测试了用于钙矾石沉淀的几种铝化学品以评估这些化学品的效果。所有的化合物 在相同条件下测试，并且还测试了铝酸钠用于实际矿井水。图3示出了所测试的铝化学品 和用不同化学品在60分钟的沉淀过程之后达到的硫酸盐水平。由于不同铝化学品的计量 理念相同，图3还示出了相对所需的铝剂量以达到该硫酸盐浓度。对于所有的测试，测试条 件相似且所加的铝剂量符合用于以钙矾石形式沉淀所有硫酸盐的理论铝需求量。因此，所 加铝的摩尔量对所有的测试均相同，但所加化学品的量随该化学品的铝含量而改变。所获 得的剂量差异部分可用一些化学品在测试条件下微溶的事实来解释，其限制了铝用于钙矾 石沉淀的可用性。
[0113] 图4示出了当使用几种铝化学品时，在钙矾石沉淀测试中硫酸盐除去的动力学的 实施例。所有的化合物在相同条件下测试，并且还测试了铝酸钠用于实际的矿井水。对于 所有的测试，测试条件相似且所加的铝剂量符合用于以钙矾石形式沉淀所有硫酸盐的理论 铝需求量。因此，所加铝的摩尔量对所有的测试均相同，但