一种镁法脱硫废水除钙预处理系统及方法与流程

1.本发明涉及冶金行业镁法脱硫废水处理，特别涉及镁法脱硫废水除钙预处理系统。


背景技术：

2.冶金行业镁法脱硫废水来自冶金企业镁法脱硫工段，废水为连续排放，呈弱碱性，含高浓度mg
2+
、so
42-、cl-、悬浮物和少量ca
2+
、f-，该类废水水质稳定性差，是冶金企业最难处理的末端废水之一。多数冶金企业采用简单处理后冲渣或稀释外排，对冲渣系统和下游环境造成很大冲击，易造成二次污染。随着国家政策和行业标准进一步严格，推进冶金企业镁法脱硫废水零排放已迫在眉睫。
3.镁法脱硫废水在零排放工艺选择中，多采用膜浓缩减量工艺和蒸发结晶工艺来回收镁法脱硫废水中的镁离子，但采用上述工艺前，需要去除废水中的钙离子、硅垢、重金属及悬浮物等污染因子，避免膜浓缩减量工艺和蒸发结晶工艺运行时产生结垢的隐患，进而保证工艺运行稳定性。常规除钙工艺为调节废水ph值至碱性，再加入碳酸盐，使钙离子和镁离子共同沉淀去除，药剂投加量和沉淀产生量大。
4.针对高含量镁离子和低含量钙离子的镁法脱硫废水，现有脱硫废水除钙预处理工艺的缺陷和不足：
5.(1)现有脱硫废水除钙预处理工艺通常为加入碱性药剂调节废水ph至10.5以上，同时加入碳酸盐、絮凝剂和助凝剂，将钙离子沉淀去除，对高镁低钙废水，不仅药剂加入量大、而且产生大量钙、镁离子沉淀物，增加处理成本，且无法有效回收废水中的镁资源。
6.(2)对高含量镁离子和低含量钙离子的镁法脱硫废水，现有脱硫废水除钙预处理工艺为钙镁离子协同去除，无法单独针对钙离子进行选择性去除。
7.(3)现有脱硫废水除钙预处理工艺沉淀物停留时间长，设备结构和尺寸大，同时也增大了污泥处理设备能力。
8.现有专利cn201811274294一种草酸沉淀法回收电厂脱硫废水钙镁的系统及其使用方法，属于环保技术领域的废水综合回收利用。本发明主要通过投加草酸对电厂脱硫废水的钙镁离子进行分离回收，最终制得纯度较高的氢氧化镁产品和脱硫石膏副产品。本发明既做到了废水的减量减排，同时实现了废水的资源化利用。石灰石-石膏湿法脱硫废水呈弱酸性，该专利先加入氯化钙满足n(ca
2+
):n(so
42-)＝1:1，形成石膏副产品，加入草酸进行除钙，形成草酸钙沉淀，加入氢氧化钠调节ph，形成氢氧化镁沉淀物产品，上述操作工艺流程繁琐，加入药剂种类多，且药剂加入量大，形成的副产品经济价值低。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的技术问题是提供一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，能够对冶金行业镁法脱硫废水选择性除钙处理，保留废水中的镁离子，沉淀物少，处理设备占地面积小。
10.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
11.一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，包括废水预沉罐、废水收集罐、反应器一、反应器二、过滤装置、加药系统一、加药系统二、加药系统三、污泥浓缩罐和压滤装置，废水预沉罐、废水收集罐、反应器一、反应器二、污泥浓缩罐、压滤装置、过滤装置依次连接，加药系统一与反应器一连接，加药系统二和加药系统三均与反应器二连接，废水预沉罐与污泥浓缩罐连接。
12.所述的废水预沉罐为圆形下锥体结构，废水预沉罐内设置搅拌装置，
13.所述的废水收集罐为圆形下锥体结构，废水收集罐内设置搅拌装置。
14.所述的反应器一内设置搅拌设备和曝气装置。
15.所述的反应器二内设置搅拌设备。
16.所述的污泥浓缩罐为圆形下锥体结构，污泥浓缩罐内设置搅拌装置。
17.所述的压滤装置为高压隔膜板框压滤装置。
18.所述的过滤装置为细砂过滤装置或陶瓷膜过滤装置。
19.采用镁法脱硫废水除钙预处理系统的镁法脱硫废水除钙预处理方法，将镁法脱硫废水通入废水预沉罐进行预沉淀，清液溢流至废水收集罐，污泥水流至污泥浓缩罐，废水收集罐内废水进行均质均量处理后通入反应器一内，在反应器一内加入草酸溶液进行搅拌，ph调节至2～4，进行曝气反应，化学反应沉淀，去除废水中的钙离子和碱度；废水进入反应器二内，在反应器二内加入氢氧化钠碱性液体、pam溶液进行搅拌，化学中和反应沉淀，控制ph至6～7，获得中性高盐悬浊水；将中性高盐悬浊水依次通入污泥浓缩罐、压滤装置，压滤装置的滤液进入过滤装置进行过滤处理，获得经除钙预处理后的清液。
20.所述的草酸溶液的质量浓度5％～10％范围内。
21.所述的氢氧化钠碱性液体质量浓度10％～20％，pam溶液的质量浓度0.05％～0.1％。
22.所述镁法脱硫废水在废水预沉罐内停留时间大于3h。
23.所述镁法脱硫废水在反应器一反应停留时间大于20min。
24.所述镁法脱硫废水在反应器二反应停留时间大于20min。
25.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
26.(1)针对高含量镁离子和低含量钙离子的镁法脱硫废水，有选择性的对钙离子进行去除，废水中的镁离子不被去除，经除钙预处理后的清液中悬浮物含量小于5mg/l，钙离子去除率在80％～95％以上，保障后续膜浓缩减量工艺和蒸发结晶工艺最大程度回收镁法脱硫废水中的镁离子。
27.(2)投加除钙药剂种类少，投加量小，产生钙离子沉淀物量少，运行成本低；
28.(3)除钙预处理系统加药反应和沉淀物沉淀停留时间短，设备结构简单，占地面积小，污泥处理成本低；
29.(4)除钙预处理系统自动化水平高，操作方便。
附图说明
30.图1为本发明的结构示意图。
31.图中：废水预沉罐1、废水收集罐2、反应器一3、反应器二4、过滤装置5、污泥浓缩罐
6、压滤装置7、加药系统一8、加药系统二9、加药系统三10、搅拌装置11、搅拌设备12、曝气装置13。
具体实施方式
32.需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所得到的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，包括废水预沉罐1、废水收集罐2、反应器一3、反应器二4、过滤装置5、加药系统一8、加药系统二9、加药系统三10、污泥浓缩罐6和压滤装置7，废水预沉罐1、废水收集罐2、反应器一3、反应器二4、污泥浓缩罐5、压滤装置6、过滤装置7依次连接，加药系统一8与反应器一3连接，加药系统二9和加药系统三10均与反应器二4连接，废水预沉罐1与污泥浓缩罐5连接。
34.废水预沉罐1和废水收集罐2将废水中的悬浮物进行初步沉淀去除，废水预沉罐1内水力停留时间大于3h，在反应器一3内加入草酸溶液进行搅拌，ph调节至2～4，进行曝气反应，化学络合反应沉淀，去除废水中的碳酸根和碳酸氢根，从而去除废水中的钙离子和碱度；在反应器二4内加入碱溶液和絮凝剂搅拌进行物理、化学络合反应，反应时间大于20min，废水中的钙离子进一步反应去除，废水经过污泥浓缩罐5，产生的95～97％含水率的污泥水经压滤装置6进行压滤，产生滤液和含水率≤80％的污泥，压滤出的滤液通过过滤装置7进行过滤，获得经除钙预处理后的清液。
35.废水预沉罐1为圆形下椎体结构，废水预沉罐1设置搅拌装置11，废水收集罐3为圆形下椎体结构，废水收集罐设置搅拌装置11，反应器一3设置搅拌设备12和曝气装置13，反应器二4设置搅拌设备12。
36.污泥浓缩罐5圆形下椎体结构，污泥浓缩罐5设置搅拌装置，搅拌装置带导流筒式机械式慢速刮刀设备。
37.压滤装置6高压隔膜板框压滤装置。
38.过滤装置7细砂过滤装置或陶瓷膜过滤装置。
39.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
40.实施例
41.一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，包括废水预沉罐1、废水收集罐2、反应器一3、反应器二4、过滤装置5、加药系统一8、加药系统二9、加药系统三10、污泥浓缩罐6和压滤装置7。
42.废水预沉罐1的出口与废水收集罐2进口连接，废水收集罐2的出口与反应器一3的进口连接，反应器一3的出口与反应器二4的进口连接，反应器二4的出口与污泥浓缩罐5的
进口连接，污泥浓缩罐5的出口与压滤装置6的进口连接，压滤装置6的出口与过滤装置7的进口连接，废水预沉罐1的出口与污泥浓缩罐5的进口连接，加药系统一8的出口和反应器一3的进口连接，加药系统二9的出口、加药系统三10的出口分别和反应器二4的进口连接。
43.废水预沉罐1为圆形下椎体结构，废水预沉罐1设置搅拌装置11，搅拌装置为变频带导流筒式机械式慢速刮刀设备，废水收集罐3为圆形下椎体结构，废水收集罐设置搅拌装置11，搅拌装置优选带导流筒式机械式慢速刮刀设备。
44.反应器一3设置搅拌设备12和曝气装置13，搅拌设备为带导流筒式三层折叶桨搅拌设备，反应器二4设置搅拌设备，搅拌设备为带导流筒式三层折叶桨搅拌设备。
45.污泥浓缩罐5圆形下椎体结构，污泥浓缩罐5设置搅拌装置，搅拌装置带导流筒式机械式慢速刮刀设备。
46.压滤装置6高压隔膜板框压滤装置。
47.过滤装置7细砂过滤装置。
48.采用镁法脱硫废水除钙预处理系统的镁法脱硫废水除钙预处理方法，镁法脱硫废水的初始水质：ph:8.5,钙离子：652mg/l，镁离子：26550mg/l，氯离子：10550mg/l，硫酸根离子：78530mg/l，氨氮：15.9mg/l。具体如下：
49.将镁法脱硫废水通入废水预沉罐1进行预沉淀3.2h，清液溢流至废水收集罐2，污泥水流至污泥浓缩罐5，废水收集罐2内废水进行均质均量处理后通入反应器一3内，在反应器一3内加入质量溶度5％草酸溶液搅拌，控制草酸的摩尔浓度为ca
2+
摩尔浓度的0.85-0.95倍，ph调节至2～4，进行曝气反应，化学反应沉淀，去除废水中的碳酸根和碳酸氢根，从而去除废水中的钙离子和碱度；在反应器一3内反应25min。废水进入反应器二4内，在反应器二4内加入质量浓度10％氢氧化钠碱性液体、质量浓度0.1％pam溶液进行搅拌，化学中和反应沉淀，控制废水ph至6～7，获得中性高盐悬浊水；在反应器二内反应23min；将中性高盐悬浊水通入污泥浓缩罐5进行浓缩，产生的95～97％含水率的污泥水经高压隔膜板框压滤装置进行压滤，高压隔膜板框压滤装置产生滤液和含水率≤80％的污泥，高压隔膜板框压滤装置产生的滤液进入细砂过滤器进行过滤，获得经除钙预处理后的清液。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例子，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和基本精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，其特征在于，包括废水预沉罐、废水收集罐、反应器一、反应器二、过滤装置、加药系统一、加药系统二、加药系统三、污泥浓缩罐和压滤装置，废水预沉罐、废水收集罐、反应器一、反应器二、污泥浓缩罐、压滤装置、过滤装置依次连接，加药系统一与反应器一连接，加药系统二和加药系统三均与反应器二连接，废水预沉罐与污泥浓缩罐连接。2.根据权利要求1所述的一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，其特征在于，所述的废水预沉罐、废水收集罐及污泥浓缩罐均为圆形下锥体结构，其内部均设置搅拌装置。3.根据权利要求1所述的一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，其特征在于，所述的反应器一内设置搅拌装置和曝气装置。4.根据权利要求1所述的一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，其特征在于，所述的反应器二内设置搅拌装置。5.根据权利要求1所述的一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，其特征在于，所述的压滤装置为高压隔膜板框压滤装置。6.根据权利要求1所述的一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，其特征在于，所述的过滤装置为细砂过滤装置或陶瓷膜过滤装置。7.采用权利要求1所述镁法脱硫废水除钙预处理系统的镁法脱硫废水除钙预处理方法，其特征在于，将镁法脱硫废水通入废水预沉罐进行预沉淀，清液溢流至废水收集罐，污泥水流至污泥浓缩罐，废水收集罐内废水进行均质均量处理后通入反应器一内，在反应器一内加入草酸溶液进行搅拌，ph调节至2～4，进行曝气反应，化学反应沉淀，去除废水中的钙离子和碱度；废水进入反应器二内，在反应器二内加入氢氧化钠碱性液体、pam溶液进行搅拌，化学中和反应沉淀，控制ph至6～7，获得中性高盐悬浊水；将中性高盐悬浊水依次通入污泥浓缩罐、压滤装置，压滤装置的滤液进入过滤装置进行过滤处理，获得经除钙预处理后的清液。8.根据权利要求7所述的镁法脱硫废水除钙预处理方法，其特征在于，所述的草酸溶液的质量浓度5％～10％范围内。9.根据权利要求7所述的镁法脱硫废水除钙预处理方法，其特征在于，所述的氢氧化钠碱性液体质量浓度10％～20％，pam溶液的质量浓度0.05％～0.1％。10.根据权利要求7所述的镁法脱硫废水除钙预处理方法，其特征在于，所述镁法脱硫废水在废水预沉罐内停留时间大于3h；镁法脱硫废水在反应器一反应停留时间大于20min；镁法脱硫废水在反应器二反应停留时间大于20min。

技术总结
本发明涉及一种镁法脱硫废水除钙预处理系统，包括废水预沉罐、废水收集罐、反应器一、反应器二、过滤装置、加药系统一、加药系统二、加药系统三、污泥浓缩罐和压滤装置，废水预沉罐、废水收集罐、反应器一、反应器二、污泥浓缩罐、压滤装置、过滤装置依次连接，加药系统一与反应器一连接，加药系统二和加药系统三均与反应器二连接，废水预沉罐与污泥浓缩罐连接。本发明针对高含量镁离子和低含量钙离子的镁法脱硫废水，有选择性的对钙离子进行去除，废水中的镁离子不被去除，经除钙预处理后的清液中悬浮物含量小于5mg/L，钙离子去除率在80％～95％以上。95％以上。95％以上。


技术研发人员：高丕强 洪忠强 葛程程 梁松 刘金港
受保护的技术使用者：中冶北方（大连）工程技术有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/14