申请日2001.04.17
公开(公告)日2003.06.18
IPC分类号C02F9/00
摘要
本发明涉及一种处理和纯化含有至少一种金属硫酸盐的污水的方法，其特征在于该方法包括有以下步骤：向污水中至少添加碱性物质使金属离子以Mea(OH)e的形式沉淀下来;在污水碱性化的过程中分离沉淀下来的氢氧化物;向所述的污水中添加氢氧化钙Ca(OH)2从而使水合硫酸钙CaSO4沉淀下来;分离在前一个步骤中沉淀下来的硫酸钙CaSO4。所述的处理方法能够获得基本上不含金属的硫酸钙(白石膏)，因此能够纯化，同样金属氢氧化物也能够纯化。
权利要求书
1、一种处理含有至少一种金属硫酸盐的污水的方法，该方法的特征在于其 包括以下步骤：
-向所述的污水中添加氨水，得到硫酸氨(NH4)SO4溶液和金属羟基氧化物 Mea(OH)e沉淀;添加氨水可以使污水碱性化，pH保持在7-9.5之间;
-从剩余的污水中分离在进行上一步骤过程中沉淀的金属相Mea(OH)e;
-向所述的污水中添加氢氧化钙Ca(OH)2，使溶液中的硫酸盐以水合硫酸钙 CaSO4的形式沉淀下来;氢氧化钙Ca(OH)2的加入量应当满足生成硫酸钙的化学计 量的反应;
-从剩余的污水中分离在进行上一步骤过程中沉淀的硫酸钙;残渣可以进行 洗涤和纯化。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括另外的步骤以汽提 或蒸发在硫酸盐沉淀过程中形成的氨气。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于该方法包括将汽提或蒸发步骤得 到的氨气回引到所述的形成金属羟基氧化物Mea(OH)e沉淀物的所述步骤中去。
4、如权利要求1-3中任一个所述的方法，其特征在于该方法包括中和污水 的预处理步骤，使污水的pH值大于2。
5、如权利要求1-4中任一个所述的方法，其特征在于所述添加氨和添加氢 氧化钙的步骤在搅拌下进行，所有这些步骤都不需要加热，反应温度优选在10 ℃到50℃之间。
6、如权利要求1-5中任一个所述的方法，其特征在于方法的开始阶段污水 的金属浓度在3-120g/l之间。
7、如权利要求1-6中任一个所述的方法，其特征在于所述的污水含有金属 硫酸盐。
说明书
应用添加氨步骤处理和纯化含有金属硫酸盐的污水的方法
本发明涉及工业污水的处理领域。
更确切地说，本发明涉及主要含有金属硫酸盐的污水的处理，该污水中也 可以含有硫酸H2SO4。
这种污水必须处理成净水，使其能够排到自然环境中去。过去，净化这种 含有金属硫酸盐的污水所采用的方法是向其中添加氢氧化钙Ca(OH)2，生成硫酸 钙CaSO4.2H2O沉淀物，即石膏。
但是，这种方法的主要缺点是金属硫酸盐中的金属离子以氢氧化物 Mea(OH)e的形式沉淀下来。
在利用这些与石膏的混合物得到的混合物(compounds)时存在着两个问题。
首先，考虑到进入循环系统中的金属成分的阈(threshold)浓度非常的低 因此石膏中的金属杂质导致石膏的纯化(upgrade)非常困难。
另外一个问题是金属石膏氢氧化物可能的着色，其纯净时是白色的，这影 响了石膏的纯化因为石膏的洁白度是一个关键因素。
换句话说，在该处理工艺最后所获得的石膏不能用于工业中，必须堆置到 弃置场。因此，该污染物只是简单地由液体污水变成固体残渣。
本发明的目的在于提供一种含有金属硫酸盐的工业污水的处理方法，该污 水中可以含有硫酸或不含有硫酸，这种方法不存在以上所述的技术中的缺点。
特别地说，本发明的一个目的是提供一种能够生产出可纯化的产品的方法， 也就是说这些产品能在以后的工业中使用。
必然的结论是，本发明的一个目的是提供一种能够极大地降低堆置到弃置 场的的残渣量的方法。
本发明还有一个目的在于提供一种与现有技术的方法相比不需要增加额外 成本的处理方法。
依照本发明可以实施这些不同方法，本发明涉及一种处理含有至少一种金 属硫酸盐的污水的方法，该方法的特征在于其包括以下步骤：
-向所述的污水中添加氨水NH3，得到硫酸氨(NH4)SO4溶液和金属羟基氧化物 Mea(OH)e沉淀;添加氨水可以使污水碱性化，pH值保持在7-9.5之间;
-从剩余的污水中分离在进行上一步骤过程中沉淀的金属相Mea(OH)e;
-向所述的污水中添加氢氧化钙Ca(OH)2，使溶液中的硫酸盐以水合硫酸钙 CaSO4的形式沉淀下来;氢氧化钙的加入量应当满足生成硫酸钙的化学计量的反 应;
-从剩余的污水中分离在进行上一步骤过程中沉淀的硫酸钙;残渣可以进行 洗涤和纯化。
因此，本发明建议，应当使用中和方法使金属硫酸盐中的金属沉淀下来，然 后，在以硫酸钙形式沉淀硫酸盐之前，将沉淀的金属羟基氧化物从污水中分离 出来以及从污水中分离硫酸钙。所有这些步骤都不需要加热，反应温度在10℃ 和50℃之间。
采用这种处理方法，回收的硫酸钙没有被金属相污染。其白色接近于其天 然色，这样就可以进一步纯化应用于不同工业中，比如水泥工业或石膏工业中
本发明的方法也是一种获得同样能够被纯化的金属羟基氧化物沉淀物的 方法，换句话说，能够应用于工业，特别是钢制品中。
向污水中添加氨时发生以下化学反应：
Mea(SO4)b+2bNH3+dH2O→Mea(OH)e+2bNH4++bSO42-
向污水中添加氢氧化钙Ca(OH)2时，硫酸钙CaSO4按照以下反应部分沉淀下来
2NH4++SO42-+Ca(OH)2→CaSO4.2H2O+2NH3
依据本发明的一个特别优选的变体，在该反应中形成的氨气被汽提或蒸发 掉，从而使氨与污水分开使污水得以净化。
依据本发明的一个优选的变体，在汽提或蒸发所回收的氨气然后回流到该 方法的开始步骤，从而使其应用在上面提到的沉淀金属羟基氧化物Mea(OH)e的步 骤中。
为了提高该方法的处理效率，该方法优选包括一个预处理步骤，使污水的 pH值升高至大约为2。含有金属硫酸盐的原始污水中可能还含有pH值低于2的酸 ，以至于会破坏反应平衡。这种预处理中和步骤可以采用本领域的公知手段 进行。
更有利的是，在搅拌的同时添加碱性含氮物质和碳酸钙或氢氧化钙。
此外，为了更好实施该方法，开始时污水中的金属浓度应该在3g/l至120g/l 之间。
总之，与现有技术相比，利用本发明的处理方法可以得到两种可纯化的副 产品，第一种是白色的石膏CaSO4.2H2O，第二种是Mea(OH)e，而不是不能纯化的 这两种物质的混合物。
参照单一的附图阅读以下实施例，本发明及其优点将会更容易理解。
依据这一实施方案，将含有以下金属成分并且pH值接近2.5的20℃的工业污 水引入池1中：
Al：360mg/l， Fe：7600mg/l Na：300mg/l
Zn：15mg/l， Mn：590mg/l K：70mg/l
Ca：500mg/l， V：79mg/l Mg：450mg/l
SO4：20200mg/l， Cr：23mg/l Cd：0.7mg/l
Cu：1.6mg/l， Ni：0.Smg/l Pb：0.9mg/l
向每升污水中添加25ml浓度为16.6mol/l的氨(NH3)，这一添加量对应于 NH3/Fe的摩尔比约为3且污水的pH值约为9.5。
发生以下化学反应：
Fe2++bSO42-+2NH3+2H2O→Fe(OH)2+2NH4++bSO42-
Fe3++bSO42-+3NH3+3H2O→Fe(OH)3+3NH4+bSO42-
总的反应：
Fex++bSO42-+cNH3+dH2O→Fe(OH)x+cNH4+bSO42-
这一反应导致铁的羟基氧化物Fe(OH)x沉淀下来。
利用搅拌装置2搅拌1/2至2小时后，利用过滤装置3对混合物进行过滤。滤 出液(滤出液1)和干残渣的分析结果如下：
滤出液1的成分如下：
Al：0.5mg/l， Fe：<0.1mg/l Na：248mg/l
Zn：1.2mg/l， Mn：1.0mg/l K：65mg/l
Ca：450mg/l， V：0.3mg/l Mg：300mg/l
SO4：20100mg/l， Cr：0.06mg/l Cd：<0.05mg/l
Cu：0.5mg/l， Ni：0.6mg/l Pb：<0.05mg/l
金属残渣的主要成分如下：
Al：11.4g/kgD.M Fe：461g/kgD.M S：22.0g/kgD.M
Zn：0.63g/kgD.M Mn：24.0g/kgD.M K：0.20g/kgD.M
Ca：3.0g/kgD.M V：4.2g/kgD.M Mg：2.2g/kgD.M
Cu：0.2g/kgD.M Cr：1.3g/kgD.M
然后把滤出液1输送到池4中，其中以每升滤出液添加有88ml的200mg/l的石 灰乳。然后用搅拌装置5搅拌1/2小时，然后利用过滤装置6进行过滤，回收滤出 液(滤出液2)和白色的石膏沉淀(硫酸钙)。
发生如下化学反应在：
2NH4++SO42-+Ca(OH)2→CaSO4.2H2O+2NH3
滤出液2和白色石膏的分析结果如下：
滤出液2的成分如下：
Al：0.4mg/l， Fe：<0.1mg/l Na：180mg/l
Zn：0.5mg/l， Mn：<0.1mg/l K：41mg/l
Ca：880mg/l， V：<0.1mg/l Mg：0.1mg/l
SO4：1200mg/l， Cr：0.05mg/l Cd：<0.05mg/l
Cu：0.15mg/l， Ni：0.2mg/l Pb：<0.05mg/l
石膏的成分如下：
Fe：0.42g/kgD.M S：174g/kgD.M
Zn：0.29g/kgD.M Al：2.1g/kgD.M
Ca：232g/kgD.M Mg：18g/kgD.M
得到的石膏几乎是纯净的，含有很少的金属残渣。因此，其很容易纯化。
然后滤出液2在反应器7中进行汽提或蒸发，回收氨气，使其回流到该设置 的最初循环使用。
这里所描述的本发明的实施方式不是想要限定本发明的范围。因此，在不 超出本发明的范围的情况下可以做许多改变。
