申请日2018.04.17
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号C02F9/04; C02F1/58; C01F11/46; C01F5/14; C01F5/22; C02F101/10; C02F103/16
摘要
本发明涉及一种硫酸镁废水资源化处理装置及方法，属于废水处理领域。在硫酸镁废水中，通过投加生石灰，并建立基于钙离子回流的内循环体系达到沉淀物分类沉淀的效果，将硫酸镁以硫酸钙和氢氧化镁形式分类沉淀出来，达到资源化回收利用的目的。本发明不仅有效降低硫酸镁废水含盐量，利于后续深度脱盐，而且在不提升药剂成本的情况将沉淀物分类沉淀，有效回收利用。
权利要求书
1.一种硫酸镁废水资源化处理装置，包括第一混合反应器、第一沉淀池、第一离心机、第二混合反应器、第二沉淀池、第二离心机，调节池，其特征是，所述第一混合反应器、第一沉淀池、第二混合反应器、第二沉淀池、调节池通过管道顺序连接;其中调节池还通过管道与第一混合反应器相连接，形成可溶性钙回流循环;第一沉淀池通过管道与第一离心机相连接，第一离心机通过管道与第二混合反应器相连接;第二沉淀池通过管道与第二离心机相连接，第二离心机通过管道与调节池相连接。
2.如权利要求1所述的处理装置，其特征是，所述第一、第二混合反应器完全混合搅拌式反应器、间歇式搅拌反应器或者半间歇式搅拌反应器。
3.如权利要求1所述的处理装置，其特征是，所述第一沉淀池的底部通过管道与第一离心机相连接，将第一沉淀池下部沉降处理获得的第一泥水混合物输送至第一离心机，进行第一离心处理;所述第一离心机的上部通过管道与第二混合反应器相连接，将第一离心机离心处理后的上清液输送至第二混合反应器，进行第二反应。
4.一种硫酸镁废水的资源化处理方法，其特征是，包括首先对硫酸镁废水进行预处理，获得可溶性钙回流液;然后向硫酸镁废水依次加入可溶性钙回流液、消解石灰，进行分步沉淀处理，获得硫酸钙、氢氧化镁，分类回收和利用硫酸钙和氢氧化镁。
5.一种硫酸镁废水的资源化处理方法，其特征是，包括如下步骤：
1)向硫酸镁废水中加入消解石灰，进行共沉淀预处理，获得可溶性钙回流液;
2)将可溶性钙回流液加入到硫酸镁废水进行第一沉淀反应，获得硫酸钙沉淀和第一上清液;
3)向第一上清液中加入消解石灰，进行第二沉淀反应，获得氢氧化镁沉淀和第二上清液;
4)将部分的第二上清液回流加入到硫酸镁废水进行第一沉淀反应，获得硫酸钙沉淀和第一上清液;
5)、向第一上清液中加入消解石灰，进行第二沉淀反应，获得氢氧化镁沉淀和第二上清液;
6)、循环重复步骤4)、5)，直至硫酸镁废水处理完成。
6.如权利要求5所述的处理方法，其特征是，步骤1)中所述共沉淀预处理过程中，加入的消解石灰的量为45-55g/L，优选为50g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-55g，优选为50g)。
7.如权利要求5所述的处理方法，其特征是，步骤2)中所述可溶性钙回流液与硫酸镁废水的体积之比为(1-8):1;步骤4)中所述回流的第二上清液与硫酸镁废水的体积之比为(1-8):1。
8.如权利要求5所述的处理方法，其特征是，步骤3)、5)中所述消解石灰的添加量为45-50g/L。
9.如权利要求5所述的处理方法，其特征是，还包括步骤2A)、4A)，对第一沉淀反应后的混合浆料进行第一沉降处理，获得所述的硫酸钙沉淀和第一上清液;还包括步骤3A)、5A)对第二沉淀反应后的混合浆料进行第二沉降处理，获得所述的氢氧化镁和第二上清液。
10.一种利用如权利要求1-3任一所述处理装置对硫酸镁废水进行资源化处理的方法，其特征是，包括如下步骤：
1)首先将硫酸镁废水输送至上述硫酸镁废水处理装置，依次流入第一混合反应器、第一沉淀池，流入第二混合反应器，同时向第二混合反应器内添加消解石灰，进行共沉淀预处理;接着将共沉淀预处理的混合浆料输送至第二沉淀池，进行预处理阶段沉淀处理，获得共沉淀泥水混合物和上清液;然后将共沉淀泥水混合物送入第二离心机进行预处理阶段离心处理，离心上清液与共沉淀上清液合并作为预处理钙离子上清液;
2)将预处理钙离子上清液回流至第一混合反应器，与流入第一混合反应器内的硫酸镁废水进行第一沉淀反应;接着将第一沉淀反应的混合浆料流入第一沉淀池，进行第一沉降处理，获得第一沉降泥水混合物和第一沉降上清液;然后将第一沉降泥水混合物送入第一离心机中进行第一离心处理，获得二水硫酸钙沉淀，第一离心上清液与第一沉降上清液合并为第一上清液;
3)第一上清液流入第二混合反应器，同时向第二混合反应器内加入消解石灰进行第二沉淀反应;接着将第二沉淀反应混合物流入第二沉淀池，进行第二沉降处理，获得第二沉降泥水混合物和第二沉降上清液;然后将第二沉降泥水混合物送入第二离心机，进行第二离心处理，获得氢氧化镁沉淀，第二离心上清液与第二沉降上清液合并为第二上清液;
4)第二上清液部分回流至第一混合反应器，与流入第一混合反应器内的硫酸镁废水进行第一沉淀反应;接着将第一沉淀反应的混合浆料流入第一沉淀池，进行第一沉降处理，获得第一沉降泥水混合物和第一沉降上清液;然后将第一沉降泥水混合物送入第一离心机中进行第一离心处理，获得二水硫酸钙沉淀，第一离心上清液与第一沉降上清液合并为第一上清液;
5)第一上清液流入第二混合反应器，同时向第二混合反应器内加入消解石灰进行第二沉淀反应;接着将第二沉淀反应混合物流入第二沉淀池，进行第二沉降处理，获得第二沉降泥水混合物和第二沉降上清液;然后将第二沉降泥水混合物送入第二离心机，进行第二离心处理，获得氢氧化镁沉淀，第二离心上清液与第二沉降上清液合并为第二上清液;
6)循环重复步骤4)、5)，直至处理完硫酸镁废水。
说明书
一种硫酸镁废水资源化处理装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸镁废水资源化处理回收硫酸钙和氢氧化镁的装置及方法，属于水处理与废水资源回收领域
背景技术：
高盐废水的处理虽然不是难题，但是往往需要大量药剂消耗或者膜滤伴随着膜污染与能耗问题，特别含盐量较高的废水，反观废水中的污染物也是资源物质，能否有效提取回用是问题所在，对于此类硫酸镁废水的处理，主要处理方法有蒸发结晶和预沉淀+深度脱盐组合这两大类，其中蒸发结晶需要大量能耗且硫酸镁结晶废水含有多种杂质，包括重金属等，因此使得硫酸镁结晶不纯，而且使用范围受到重金属含量限制，最经济有效方法还是预沉淀降低其含盐量。
而生石灰经济、易得，恰好可以作为良好的沉淀剂，一种沉淀剂加入产出硫酸钙和氢氧化镁两种沉淀物，不会额外引起其它大量离子，但是这种方式造成硫酸钙和氢氧化镁共沉淀产出，完全混合，形成固体废弃物，而硫酸钙和氢氧化镁又是工业上所需常用的物质，所以这种处理方式容易造成资源的浪费以及二次环境问题。
本发明在的目的是在预沉淀阶段有效降低废水含盐量的同时通过钙回流手段将原混合沉淀硫酸钙和氢氧化镁通过分步沉淀分离，产生很高的环保效益和经济效益。
发明内容：
本发明的目的是针对现有硫酸镁废水的沉淀处理过程中存在多种物质共沉淀的现象，提供一种沉淀物分开沉淀析出，无固体废弃物产生的硫酸镁废水资源化处理的装置及方法，本发明装置可以在降低硫酸镁废水含盐量的同时将硫酸钙和氢氧化镁分类回收利用，具有高的环保效益和经济效益，达到资源化利用硫酸镁废水的目的。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种硫酸镁废水资源化处理装置，包括第一混合反应器、第一沉淀池、第一离心机、第二混合反应器、第二沉淀池、第二离心机，调节池，其中，第一混合反应器、第一沉淀池、第二混合反应器、第二沉淀池、调节池通过管道顺序连接;其中调节池还通过管道与第一混合反应器相连接，形成可溶性钙回流循环;
第一沉淀池通过管道与第一离心机相连接，第一离心机通过管道与第二混合反应器相连接;第二沉淀池通过管道与第二离心机相连接，第二离心机通过管道与调节池相连接。
本发明中调节池其一方面用于调控回流液，当不进行离心脱水时，调节池起到存储，调控回流液的作用;另一方面进行分流，因为第二沉淀池以及第二离心机的上清液选取一定比例进行回流，回流比为100%-800%，优选为300%-500%，进一步优选为400%，剩余部分作为出水或者进入深度脱盐。
调节池通过管道将流入其内部的溶液进行分流，一部分通过管道回流至第一混合反应器，另一部分通过管道流出，进行深度脱盐处理。
其中，所述第一、第二混合反应器为完全混合搅拌式反应器、间歇式搅拌反应器或者半间歇式搅拌反应器，优选为完全混合搅拌式反应器。
特别是，第一沉淀池的沉淀物通过管道流入第一离心机，进行离心处理，获得沉淀物二水硫酸钙;离心处理后的上清液通过管道输送至第二混合反应器;第二沉淀池的沉淀物通过管道流入第二离心机，进行离心处理，获得沉淀物氢氧化镁;离心处理后的上清液通过管道输送至调节池，进行深度脱盐处理。
特别是，所述第一离心机与第一沉淀池的底部通过管道相连，将第一沉淀池沉淀处理后的下部沉淀物输送如第一离心机内，进行离心处理，脱除沉淀物中的水分，离心处理后的清夜通过管道流入第二混合反应器中;所述第二离心机与第二沉淀池的底部通过管道相连，将第二沉淀池沉淀处理后的下部沉淀物输送如第二离心机内，进行离心处理，脱除沉淀物中的水分，离心处理后的清夜通过管道流入调节池。
本发明另一方面提供一种硫酸镁废水的资源化处理方法，包括首先对硫酸镁废水进行预处理，获得可溶性钙回流液;然后向硫酸镁废水依次加入可溶性钙离子回流液、消解石灰，进行分步沉淀处理，获得硫酸钙、氢氧化镁，分类回收和利用硫酸钙和氢氧化镁。
其中，所述预处理是向硫酸镁废水中添加消解石灰，进行共沉淀反应，共沉淀固体混合物去除，上清液作为可溶性钙回流液与硫酸镁废水混合。
特别是，预处理过程中的消解石灰的添加量为45-55g/L，优选为50g/L，即每升硫酸镁废水原水中加入石灰的量为45-55g，优选为50g。
尤其是，所述消解石灰按照如下方法制备而成：将生石灰与水按照质量比为1:(2-10)的比例混合并搅拌均匀。
特别是，所述生石灰与水的质量之比优选为1：2.5。
尤其是，还包括对共沉淀反应的浆料进行固液分离处理，获得共沉淀固体混合物和上清液，其中共沉淀固体混合物去除，上清液作为所述的可溶性钙回流液。
其中，所述可溶性钙回流液与硫酸镁废水的体积之比为(1-8)：1，优选为(3-5)：1，进一步优选为4:1。
特别是，所述分步沉淀处理过程中添加的消解石灰的量为45-55g/L，优选为50g/L，即每升硫酸镁废水原水中加入消解石灰的量为45-55g，优选为50g。
本发明另一方面提供一种硫酸镁废水的资源化处理方法，包括如下步骤：
1)向硫酸镁废水中加入消解石灰，进行共沉淀预处理，获得可溶性钙回流液;
2)将可溶性钙回流液加入到硫酸镁废水进行第一沉淀反应，获得硫酸钙沉淀和第一上清液;
3)向第一上清液中加入消解石灰，进行第二沉淀反应，获得氢氧化镁沉淀和第二上清液。
其中，所述硫酸镁废水为稀土冶炼过程中产出的硫酸镁废水，优选为稀土酸法冶炼过程中产生的硫酸镁废水;由于稀土冶炼利用了反萃取盐酸进行反萃取，导致产生的废液中含有氯离子。
本发明中所述硫酸镁废水中含有氯离子，为硫酸镁与氯化镁混合液。
本发明方法也适用于普通的硫酸镁废液，在第一混合反应器中加入氯化钙，废水与原水沉淀产生硫酸钙，然后泥水分离，第一上清液再加消解石灰，再进行泥水分离得到第二上清液也是氯化钙形式，这样也可以进行回流，循环反应，这套方法依然行得通，只是这样需要额外补充氯化钙。
特别是，所述消解石灰按照如下方法制备而成：将生石灰与水按照质量比为1:(2-10)的比例混合并搅拌均匀。
尤其是，所述生石灰与水的质量之比优选为1：2.5。
其中，步骤1)中所述消解石灰的加入量为45-55g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-55g，优选为50g);所述共沉淀预处理过程中控制水力停留时间为15-45min，优选为30min。
特别是，还包括对共沉淀反应的混合浆料进行固液分离处理，获得共沉淀固体混合物和上清液，其中共沉淀固体混合物去除，上清液作为所述的可溶性钙回流液。
尤其是，所述固液分离处理包括首先对共沉淀反应的浆料进行预处理阶段的沉降处理，沉降处理的上清液作为所述可溶性钙回流液。
特别是，所述预处理阶段的沉降处理的沉降时间为2-4h，优选为3h。
尤其是，还包括将沉降处理得到的泥水混合物进行预处理阶段的离心处理，离心处理的固体为所述的共沉淀固体混合物，离心处理的上清液与沉降处理的上清液合并一起，作为所述的可溶性钙回流液。
特别是，所述预处理阶段的离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
其中，步骤2)中所述可溶性钙回流液与硫酸镁废水的体积之比为1-8：1，优选为(3-5):1，进一步优选为4:1;步骤3)中所述消解石灰的添加量为45-50g/L，优选为50g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-50g，优选为50g，也就是说消解石灰的加入的质量与步骤2)中的硫酸镁废水原水的体积之比为45-50g/L，优选为50g/L)。
特别是，步骤2)中在搅拌状态下进行所述的第一沉淀反应过程;步骤3)中在搅拌状态下进行所述的第二沉淀反应。
尤其是，步骤2)中所述的第一沉淀反应过程中水力停留时间0.5-2.0h，优选1.0-1.5小时;反应的搅拌强度为25-150/s，优选25-50/s;步骤3)中所述第二沉淀反应过程中水力停留时间15-45min，优选为30min;搅拌强度为25-150/s，优选为25-50/s。
特别是，还包括步骤2A)，对第一沉淀反应后的混合浆料进行第一沉降处理，获得所述的硫酸钙沉淀和第一沉降上清液;还包括步骤3A)对第二沉淀反应后的混合浆料进行第二沉降处理，获得所述的氢氧化镁和第二沉降上清液。
尤其是，所述第一沉降处理的沉降时间为1-2h，优选为1.5h;所述第二沉降处理的沉降时间为2-4h，优选为3h。
特别是，还包括对第一沉降处理后的泥水混合物进行第一离心处理，离心处理的固体为所述的二水硫酸钙，离心处理的上清液为第一离心上清液，第一离心上清液与第一沉降处理的上清液合并为第一上清液;还包括对第二沉降处理后的泥水混合物进行第二离心处理，离心处理的固体为所述的氢氧化镁，离心处理的上清液为第二离心上清液，第二离心上清液与第二沉降处理的上清液合并为第二上清液。
尤其是，所述第一、第二离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
本发明又一方面提供一种硫酸镁废水的资源化处理方法，包括如下步骤：
1)向硫酸镁废水中加入消解石灰，进行共沉淀预处理，获得可溶性钙回流液;
2)将可溶性钙回流液加入到硫酸镁废水进行第一沉淀反应，获得硫酸钙沉淀和第一上清液;
3)向第一上清液中加入消解石灰，进行第二沉淀反应，获得氢氧化镁沉淀和第二上清液;
4)将第二上清液回流加入到硫酸镁废水进行第一沉淀反应，获得硫酸钙沉淀和第一上清液;
5)、向第一上清液中加入消解石灰，进行第二沉淀反应，获得氢氧化镁沉淀和第二上清液;
6)、循环重复步骤4)、5)，直至硫酸镁废水处理完成。
其中，所述消解石灰按照如下方法制备而成：将生石灰与水按照质量比为1:(2-10)的比例混合并搅拌均匀。
特别是，所述生石灰与水的质量之比优选为1：2.5。
其中，步骤1)中所述消解石灰的加入量为45-55g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-55g，优选为50g);所述共沉淀预处理过程中控制水力停留时间为15-45min，优选为30min。
特别是，还包括对共沉淀反应的混合浆料进行固液分离处理，获得共沉淀固体混合物和上清液，其中共沉淀固体混合物去除，上清液作为所述的可溶性钙回流液。
尤其是，所述固液分离处理包括首先对共沉淀反应的浆料进行预处理阶段的沉降处理，沉降处理的上清液作为所述可溶性钙回流液。
特别是，所述预处理阶段的沉降处理的沉降时间为2-4h，优选为3h。
尤其是，还包括将沉降处理得到的泥水混合物进行预处理阶段的离心处理，离心处理的固体为所述的共沉淀固体混合物，离心处理的上清液与沉降处理的上清液合并一起，作为所述的可溶性钙回流液。
特别是，所述预处理阶段的离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
其中，步骤2)中所述可溶性钙回流液与硫酸镁废水的体积之比为1-8：1，优选为3-5:1，进一步优选为4:1;步骤3)中所述消解石灰的添加量为45-50g/L，优选为50g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-50g，优选为50g，也就是说消解石灰的加入的质量与步骤2)中的硫酸镁废水原水的体积之比为45-50g/L，优选为50g/L)。
其中，步骤4)中所述回流的第二上清液与硫酸镁废水的体积之比为(1-8：1，优选为3-5:1，进一步优选为4:1;步骤5)中所述消解石灰的添加量为45-50g/L，优选为50g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-50g，优选为50g，也就是说消解石灰的加入的质量与步骤4)中的硫酸镁废水原水的体积之比为45-50g/L，优选为50g/L)。
特别是，在搅拌状态下，进行步骤2)、4)中所述的第一沉淀反应过程;在搅拌状态下，进行步骤3)、5)中所述的第二沉淀反应。
尤其是，步骤2)、4)中所述的第一沉淀反应过程中水力停留时间0.5-2.0h，优选1.0-1.5小时;反应的搅拌强度为25-150/s，优选25-50/s;步骤3)、5)中所述第二沉淀反应过程中水力停留时间15-45min，优选为30min;搅拌强度为25-150/s，优选为25-50/s。
特别是，还包括步骤2A)、4A)，对第一沉淀反应后的混合浆料进行第一沉降处理，获得所述的硫酸钙沉淀和第一沉降上清液;还包括步骤3A)、5A)对第二沉淀反应后的混合浆料进行第二沉降处理，获得所述的氢氧化镁和第二沉降上清液。
尤其是，所述第一沉降处理的沉降时间为1-2h，优选为1.5h;所述第二沉降处理的沉降时间为2-4h，优选为3h。
特别是，还包括对第一沉降处理后的泥水混合物进行第一离心处理，离心处理的固体为所述的二水硫酸钙，离心处理的上清液为第一离心上清液，第一离心上清液与第一沉降处理的上清液合并为第一上清液;还包括对第二沉降处理后的泥水混合物进行第二离心处理，离心处理的固体为所述的氢氧化镁，离心处理的上清液为第二离心上清液，第二离心上清液与第二沉降处理的上清液合并为第二上清液。
尤其是，所述第一、第二离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
本发明再一方面提供一种利用上述硫酸镁废水资源化处理装置对硫酸镁废水进行资源化处理的方法，包括如下步骤：
1)首先将硫酸镁废水依次流入上述硫酸镁废水处理装置的第一混合反应器、第一沉淀池，流入第二混合反应器，同时向第二混合反应器内添加消解石灰，进行共沉淀预处理;接着将共沉淀预处理的混合浆料输送至第二沉淀池，进行预处理阶段沉淀处理，获得共沉淀泥水混合物和上清液;然后将共沉淀泥水混合物送入第二离心机进行预处理阶段离心处理，离心上清液与共沉淀上清液合并作为预处理可溶性钙回流液;
2)将预处理可溶性钙回流液回流至第一混合反应器，与流入第一混合反应器内的硫酸镁废水进行第一沉淀反应;接着将第一沉淀反应的混合浆料流入第一沉淀池，进行第一沉降处理，获得第一沉降泥水混合物和第一沉降上清液;然后将第一沉降泥水混合物送入第一离心机中进行第一离心处理，获得二水硫酸钙沉淀，第一离心上清液与第一沉降上清液合并为第一上清液;
3)第一上清液流入第二混合反应器，同时向第二混合反应器内加入消解石灰进行第二沉淀反应;接着将第二沉淀反应混合物流入第二沉淀池，进行第二沉降处理，获得第二沉降泥水混合物和第二沉降上清液;然后将第二沉降泥水混合物送入第二离心机，进行第二离心处理，获得氢氧化镁沉淀，第二离心上清液与第二沉降上清液合并为第二上清液;
4)第二上清液部分回流至第一混合反应器，与流入第一混合反应器内的硫酸镁废水进行第一沉淀反应;接着将第一沉淀反应的混合浆料流入第一沉淀池，进行第一沉降处理，获得第一沉降泥水混合物和第一沉降上清液;然后将第一沉降泥水混合物送入第一离心机中进行第一离心处理，获得二水硫酸钙沉淀，第一离心上清液与第一沉降上清液合并为第一上清液;
5)第一上清液流入第二混合反应器，同时向第二混合反应器内加入消解石灰进行第二沉淀反应;接着将第二沉淀反应混合物流入第二沉淀池，进行第二沉降处理，获得第二沉降泥水混合物和第二沉降上清液;然后将第二沉降泥水混合物送入第二离心机，进行第二离心处理，获得氢氧化镁沉淀，第二离心上清液与第二沉降上清液合并为第二上清液;
6)循环重复步骤4)、5)，直至处理完硫酸镁废水。
其中，步骤1)中所述共沉淀预处理过程中，加入的消解石灰的量为45-55g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-55g，优选为50g)。
特别是，所述预处理阶段的沉降处理的沉降时间为2-4h，优选为3h;所述预处理阶段的离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
其中，步骤2)中所述可溶性钙回流液与硫酸镁废水的体积之比为(1-8):1，优选为(3-5):1，进一步优选为4:1;所述第一沉降处理的沉降时间为1-2h，优选为1.5h;所述第一离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
其中，步骤3)中所述消解石灰的添加量为45-50g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-50g，优选为50g，也就是说消解石灰的加入的质量与步骤2)中流入第一混合反应器内的硫酸镁废水原水的体积之比为45-50g/L，优选为50g/L);所述第二沉降处理的沉降时间为2-4h，优选为3h;所述第二离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
其中，步骤4)中所述第二上清液与硫酸镁废水的体积之比为(1-8：1，优选为(3-5):1，进一步优选为4:1;所述第一沉降处理的沉降时间为1-2h，优选为1.5h;所述第一离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
其中，步骤5)中所述消解石灰的添加量为45-50g/L(即每1升硫酸镁废水原水中加入的消解石灰的量为45-50g，优选为50g，也就是说消解石灰的加入的质量与步骤4)中流入第一混合反应器内的硫酸镁废水原水的体积之比为45-50g/L，优选为50g/L);所述第二沉降处理的沉降时间为2-4h，优选为3h;所述第二离心处理的离心速率为2000-5000r/min，优选为3000r/min;离心时间为3-5min，优选为3min。
本发明方法通过先后沉淀的方式分别获得二水硫酸钙与氢氧化镁两种沉淀物。硫酸钙的反应过程没有副反应进行，因此可以得到高纯度硫酸钙;同时因为硫酸钙微溶，在第一混合反应器内进行反应后进入第一沉淀池时，硫酸根不能完全被去除，因此部分硫酸根离子随着第一沉淀池的上清液流入第二混合反应器，在进行第二次沉淀反应的过程中会进入氢氧化镁沉淀过程，投加生石灰时硫酸钙离子积改变，必然导致新的硫酸钙生成，硫酸钙的沉淀反应在第二混合反应器中成为了氢氧化镁沉淀的副反应，导致氢氧化镁纯度有所下降。
与现有技术相比，本发明处理装置以及处理方法具有如下有益效果：
相较于传统的共沉淀过程，形成混合废弃沉淀物，导致沉淀物不能分离，不能进行后续的资源化利用，而本发明处理装置和处理方法既不改变药剂添加量也不改变药剂的加药形式，在不增加处理药剂成本的情况下，通过建立可溶性钙离子回流的内循环系统(通过调控含钙上清液回流至第一混合反应器)，产出高纯硫酸钙，以及含有少量硫酸钙杂质的氢氧化镁沉淀物，固体沉淀物得以有效回收利用，对硫酸镁废水得到了重复的利用，其环保价值和经济效益明显。
本发明通过向硫酸镁废水中引入消解石灰，能在有效降低硫酸镁废水含盐量的同时，通过钙回流的方法将硫酸钙与氢氧化镁分两步分别沉淀分离(即硫酸镁废水混合沉淀预处理获得上清液，调控上清液回流至第一混合反应器，与硫酸镁废水原水反应生成二水硫酸钙，混合液经自由沉淀以及离心脱水后获得二水硫酸钙沉淀，第一沉降上清液流入第二混合反应器，在第二混合反应器中加入消解的石灰乳，经沉淀反应后获得氢氧化镁)，解决了化学沉淀法中共沉淀问题，将原有的固体废弃物分类回收，“变废为宝”。
本发明中的硫酸镁废水为稀土冶炼过程中由于使用反萃取盐酸进行反萃取产生的含有氯离子的硫酸镁废水，其本质是硫酸镁与氯化镁的混合，在加消解石灰/氢消解石灰产生硫酸钙与氢氧化镁后，出水中根据阴阳离子平衡与氯离子匹配的就是钙离子，就是回流液主要成分;通过可溶性钙离子上清液的回流，可将硫酸钙和氢氧化镁晶体分离。
硫酸镁废水与生石灰混合后，同时发生如下的两个沉淀反应，具体如式(1)、(2)所示：
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓(1)
Ca2++SO42-=CaSO4↓(2)
生成硫酸钙与氢氧化镁共沉淀混合，由于原水中含有与钙共存的氯离子，共沉淀反应后，上清液的主要成分氯化钙，同时，产生的沉淀物进行固液分离
将回流液(混合沉淀所得钙离子上清液进入调节池后根据所需回流比)回流至第一混合反应器，根据不同水质情况确定回流比(回流水量与处理系统进水量比值)为100%-800%，优选300-500%，回流液中钙离子与流入第一混合反应器的原水中的硫酸根离子发生硫酸钙沉淀，第一混合反应器为完全混合搅拌式反应器，回流液与原水为同步混合(原水与回流液根据回流比按同等倍率加入，比如回流比为4，原水流量为1，回流液流量为4)进行第一沉淀反应，废水在第一混合反应器内的水力停留时间0.5-2.0h，优选1.0-1.5小时;反应的搅拌强度为25-150/s，优选25-50/s，即第一沉淀反应过程中水力停留时间0.5-2.0h，优选1.0-1.5小时;反应的搅拌强度为25-150/s，优选25-50/s。
将硫酸镁废水(即原水)输入第一混合反应器中，搅拌混合后，原水中SO42-与回流液中Ca2+发生结晶沉淀反应生成硫酸钙、第一沉淀反应产生的泥水混合液通过管道流入第一沉淀池，进行第一沉降处理，泥水分离，第一沉淀池中的沉降时间为1-2h;沉降处理后的第一沉降上清液(SO42-在第一混合反应器去除后，上清液主要成分变成氯化镁)流入第二混合反应池，第一沉淀池底部沉淀产生的湿泥通过管道进入第一离心机进行离心、脱水处理，离心后的第一离心上清液出水通过管道进入第二混合反应池，其目的是提高系统产水率，脱水后湿泥为含水率较低的二水硫酸钙，离心机工作参数转速为2000-5000rpm，优选为3000rpm;
将生石灰与水进行混合，制得消解石灰，其中生石灰与水的质量比为1：(2-10)，优选为1:2.5，消解石灰加入到第二混合反应器中，其中消解石灰的加入速度为进水量的5%-20%，优选为10%;第二混合反应器是完全混合搅拌式反应器，废水在第二混合反应器内的进行第二沉淀反应，第二沉淀反应过程中水力停留时间15-45min，优选为30min;搅拌强度为25-150/s，优选为25-50/s。
因为硫酸根离子在与钙离子混合反应后，于第一沉淀池中已得到大部分去除(因为回流液的成份是氯化钙，原水成分中含有硫酸镁，混合后有硫酸钙产生，剩余氯化镁，以离子态溶解于水中)，因此第二沉淀池中产生的沉淀物主要是氢氧化镁，沉淀物(硫酸钙、氢氧化镁)通过先后分步沉淀得以分离。
在第二混合反应器内产生的氢氧化镁沉淀，反应结束的泥水混合液进入第二沉淀池，沉淀池沉降处理2-4h，优选为3h;第二沉淀池的上清液流入调节水池，沉淀于底部的氢氧化镁湿泥通过管道进入第二离心机进行脱水，离心出水流入调节水池，以提高本发明装置系统的产水率，第二离心机脱水后的湿泥为含水率较低的氢氧化镁，离心机工作参数转速为2500-5000rpm，优选为3000rpm;
流入调节水池内的溶液为氯化钙溶液，在调节水池进行分流，出水可进行深度脱盐，部分溶液回流液，循环往复，分步回收硫酸根、镁离子，将硫酸镁废水变废为宝。
为了快速启动，也可以在起初直接向硫酸镁原水中投加可溶性钙盐(例如：氯化钙等)，因为为了获得含有氯化钙的上清液需要对原水先进行共沉淀预处理，目的就是获得上清液进行回流后先与原水反应生成硫酸钙，然后在混合反应器2中加入石灰乳生成氢氧化镁;因此可以直接在混合反应器1中加入药剂氯化钙与原水硫酸镁发生沉淀反应，然后继续后面的步骤···这样就省去了共沉淀的预处理过程，可以直接进行分步沉淀工艺，相当于工艺的快速启动。
