申请日2019.07.10
公开(公告)日2019.09.06
IPC分类号C02F1/58; B01J19/18; B01F7/18; B01F15/06; C01F11/46; C02F101/10
摘要
本发明公开了处理稀硫酸废水的石膏转晶器、处理方法及二水石膏，石膏转晶器包括罐体和具有上托功能的搅拌桨，罐体内设置有第一筒体，第一筒体内套设有第二筒体，搅拌桨的一端设置于第二筒体内，搅拌桨的另一端贯穿所述罐体且伸出;罐体的顶部开设有两个进液口，两个进液口内均设置有进液管，进液管与进液口之间设置有空隙;其中，一根进液管与第二筒体连通且另一根进液管与第一筒体连通;罐体的底部开设有晶粒出口;罐体的上部开设有多个排水口;石膏晶粒粒径大，污垢易清理;还公布了稀硫酸废水的处理方法以及得到的二水石膏。
权利要求书
1.一种处理稀硫酸废水的石膏转晶器，其特征在于，包括罐体(1)和具有上托功能的搅拌桨(7)，罐体(1)内设置有第一筒体(3)，第一筒体(3)内套设有第二筒体(4)，搅拌桨(7)的一端设置于第二筒体(4)内，搅拌桨(7)的另一端贯穿所述罐体(1)且伸出;
第二筒体(4)内为反应结晶区，第二筒体(4)与第一筒体(3)之间的缝隙区域为晶型成长区，第一筒体(3)与罐体(1)之间的缝隙区为澄清溢流区;
罐体(1)的顶部开设有两个进液口，两个进液口内均设置有进液管，进液管与进液口之间设置有空隙;其中，一根进液管与第二筒体(4)连通且另一根进液管与第一筒体(3)连通;罐体(1)的底部开设有晶粒出口;罐体(1)的上部开设有多个排水口。
2.根据权利要求1所述的石膏转晶器，其特征在于，所述罐体(1)的外侧壁上固定连接有加热管(5)，加热管(5)沿着所述罐体(1)的外侧壁从上到下蛇形分布。
3.根据权利要求1所述的石膏转晶器，其特征在于，所述晶粒出口上设置有调控阀(9)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的石膏转晶器，其特征在于，所述搅拌桨(7)伸出所述罐体(1)的一端固定连接有变频调速电机(8)。
5.根据权利要求4所述的石膏转晶器，其特征在于，所述第二筒体(4)的下端设置于所述第一筒体(3)下端的下方。
6.根据权利要求1或2所述的石膏转晶器，其特征在于，所述第二筒体(4)的顶部设置于第一筒体(3)内。
7.一种稀硫酸废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：测定稀硫酸废水中硫酸的浓度，硫酸和重钙的摩尔比按照87～92:100计算出所需重钙的摩尔量和质量且称取重钙粉料，重钙粉料的粒级为80～180目或120目以上;
S2：启动变频调速电机，变频调速电机转速为500～1000rpm/min，加热管内通入加热介质，使得石膏转晶器内的温度控制在50～100℃;
稀硫酸废水以1100～1400kg/h的速度通入石膏转晶器的反应结晶区，重钙粉料以100～200kg/h通入石膏转晶器的晶型成长区，且向石膏转晶器内通入循环水，循环水量为900～2714L/h;
S3：每间隔一小时将石膏转晶器底部的调控阀打开，收集生成的石膏晶粒且过滤;过滤得到的石膏晶粒每间隔两小时进行合并制样且分析;过滤得到的滤液每间隔两小时进行合并分析且测其PH值;每间隔半小时检测从排水口溢出的溢出水的PH值。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述重钙粉料在通入石膏转晶器的晶型成长区之前先将其与水混合调成重钙浆料。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，向所述重钙浆料中加入晶种。
10.一种如权利要求7-9中任一项所述的稀硫酸废水的处理方法处理得到的二水石膏。
说明书
处理稀硫酸废水的石膏转晶器、处理方法及二水石膏
技术领域
本发明属于稀硫酸废水处理技术领域，具体涉及处理稀硫酸废水的石膏转晶器、稀硫酸废水的处理方法以及该处理方法得到的二水石膏。
背景技术
对于硫酸的质量分数为5%-25%的废水，因硫酸的回收价值不高，也难以综合利用，一般是用石灰和废碱进行中和，使废水中的硫酸含量达到排放标准或有利于后续的处理。目前用重质碳酸钙中和处理稀硫酸废水是最经济且可行的方案，但是该方法是在化学石膏结晶反应器进行的，而化学石膏结晶反应器在处理稀硫酸废水的过程中存在容易结垢堵塞、污垢不易清理及生成的石膏产物颗粒细小，该细小的石膏产物导致沉降、过滤过程以及脱水过程很难进行。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种处理稀硫酸废水的石膏转晶器。
本发明所采用的技术方案为：一种处理稀硫酸废水的石膏转晶器，包括罐体和具有上托功能的搅拌桨，罐体内设置有第一筒体，第一筒体内套设有第二筒体，搅拌桨的一端设置于第二筒体内，搅拌桨的另一端贯穿所述罐体且伸出;
第二筒体内为反应结晶区，第二筒体与第一筒体之间的缝隙区域为晶型成长区，第一筒体与罐体之间的缝隙区为澄清溢流区;
罐体的顶部开设有两个进液口，其中一个进液口与第二筒体连通，另一个进液口与第一筒体连通;罐体的底部开设有晶粒出口;罐体的上部开设有多个排水口。
本发明的工作原理为：稀硫酸废水和循环水通过与第二筒体连通的进液口进入第二筒体内，重钙粉末和晶种的混合物、重钙浆料和晶种的混合物、重钙粉末或重钙浆料从另一个进液口进入晶型成长区内;
反应结晶区为硫酸和碳酸钙的反应提供场所，为细小石膏晶粒的长大提供晶型成长区，稀硫酸通入反应结晶区内，碳酸钙通入晶型成长区内，在变频调速电机启动的情况下带动搅拌桨旋转使得反应结晶区内和晶型成长区内的物料形成顺时针的循环，即反应结晶区内的物料从下方进入且从上方流出，晶型成长区内的物料从上方进入且从下方流出，形成的大颗粒石膏晶粒在自身重力和溢流水的作用下沉降于罐体底部，反应生成的水和循环水溢流至澄清溢流区且从排水口排出;反应结晶区内发生硫酸与碳酸钙的反应，得到微溶于水的硫酸钙，主要化学反应方程式为：CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+H2O，MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2↑+H2O。
本发明的有益效果为：搅拌桨和变频调速电机，能够使得反应生成的细小CaSO4颗粒从反应结晶区进入晶型成长区且覆盖于较大的石膏颗粒上，使得石膏颗粒的粒径大，在后续处理过程中不易堵塞、不易产生污垢且易沉降，便于后续的过滤以及脱水过程顺利地进行。
优选地，所述罐体的外侧壁上固定连接有加热管，加热管沿着所述罐体的外侧壁从上到下蛇形分布。
设置加热管，向加热管内通入加热介质从而使得罐体内的温度控制在50～100℃之间，不仅能够加快反应的进行，而且能够在冬季和寒冷地区使用，扩大了该石膏转晶器的使用范围。
优选地，所述晶粒出口上设置有调控阀。
优选地，所述搅拌桨伸出所述罐体的一端固定连接有变频调速电机。
优选地，所述第二筒体的下端设置于所述第一筒体下端的下方。
优选地，所述第二筒体的顶部设置于第一筒体内。
本发明还提供了一种稀硫酸废水的处理方法，包括以下步骤：
S1：测定稀硫酸废水中硫酸的浓度，硫酸和重钙的摩尔比按照87～92:100计算出所需重钙的摩尔量和质量且称取重钙粉料，重钙粉料的粒级为80～180目或120目以上;
S2：启动变频调速电机，变频调速电机转速为500～1000rpm/min，加热管内通入加热介质，使得石膏转晶器内的温度控制在50～100℃;
稀硫酸废水以1100～1400kg/h的速度通入石膏转晶器的反应结晶区，重钙粉料以100～200kg/h通入石膏转晶器的晶型成长区，且向石膏转晶器内通入循环水，循环水量为900～2714L/h;
S3：每间隔一小时将石膏转晶器底部的调控阀打开，收集生成的石膏晶粒且过滤;过滤得到的石膏晶粒每间隔两小时进行合并制样且分析;过滤得到的滤液每间隔两小时进行合并分析且测其PH值;每间隔半小时检测从排水口溢出的溢出水的PH值。
本发明的工作原理/有益效果为：第一、该方法得到的溢流水的PH值在6.0～8.0之间，达到工业的排放标准;第二、得到副产物石膏晶粒，该石膏晶粒为二水石膏，该二水石膏的平均粒径大于0.1mm，远远大于现有技术中的30-60μm，有利于沉降过程、过滤过程以及脱水过程的顺利进行;石膏晶粒表面的附着水的质量分数小于25%，远远小于现有技术中的35%-45%;石膏晶粒纯度大于85%，高于现有技术中的75%-85%;该方法制备出来的石膏晶粒的稳定性好，经过后续的过滤和脱水过程得到的二水石膏可直接使用，不需要二次堆放，避免了堆放带来环境的二次污染。
优选地，所述重钙粉料在通入石膏转晶器的晶型成长区之前先将其与水混合调成重钙浆料。
本发明的工作原理/有益效果为：使得加料过程均匀稳定。
优选地，向所述重钙浆料中加入晶种。
本发明的工作原理/有益效果为：晶种对石膏晶粒的形成具有诱导作用，有利于石膏晶粒的快速形成，缩短了稀硫酸废水的处理时间。
本发明还提供一种处理稀硫酸废水得到的二水石膏。
