申請日2017.09.26
公開(公告)日2017.12.15
IPC分類號C02F9/04; C01C1/02; C01F11/46; C02F103/16
摘要
本發明公開了一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法。該方法首先根據廢水中SO42‑離子與氯化鈣的摩爾量比向廢水中加氯化鈣，使硫酸銨轉化為氯化銨，同時將廢水中的硫酸根預除，過濾后采用泡沫法去除濾液殘留的SO42‑離子，然后往濾液中加石灰，使廢水pH在10‑13，濾液進入汽提塔內進行脫氨，從而使廢水中的氨回收為氨水，脫氨后再通過膜濾，濃氯化鈣液返回至廢水脫SO42‑，膜產水作為純水回用于生產。該方法不僅能夠對高濃度硫酸銨廢水進行最大限度的資源化回收，真正做到了工業廢水零排放，而且解決了直接用石灰調節pH值過程中因硫酸鈣的包覆導致石灰利用率低的問題，同時，降低了作業成本。
權利要求書
1.一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：
a.將廢水通過離子交換樹脂除去廢水中的金屬離子，并將離子交換得到的金屬離子經過反洗后回到鈷鎳冶煉的萃取段進行重復利用，然后再通過除油器除去廢水中的油、懸浮物和機械雜質，得到溶液A;
b.根據測量溶液A中SO42-離子的量，按SO42-離子與氯化鈣的摩爾量比為1:1，向溶液A中加入氯化鈣固體或濃度為100-700g/L的氯化鈣溶液，反應完成后進行過濾，得到溶液B，濾渣經過洗滌和干燥后作為工業級硫酸鈣回收;
c.向溶液B中添加表面活性劑，表面活性劑的添加量為0.01-1.0g/L，并采用泡沫法去除溶液B中殘留的SO42-離子，脫除殘留的SO42-離子后再進行過濾，得到溶液C;
d.向溶液C中添加石灰調節其pH，使其pH值控制在10-13，其后再進行過濾，并將濾液引入汽提塔內進行脫氨，脫氨溫度控制在80-110℃，濾液中的氨經過脫氨處理回收得到質量百分濃度為10-20%的氨水，濾液經過脫氨處理后得到溶液D;
e.將溶液D通過膜處理系統進行處理，控制進膜前溶液溫度為30-80℃，濃水產量為5-50%，產出的濃水返回到上述溶液A中，膜產水作為純水回收利用。
2.根據權利要求1所述的一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，其特征在于，步驟a中，濾液A中含有的Co、Ni、Cu金屬離子的濃度均小于1ppm。
3.根據權利要求1所述的一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，其特征在于，步驟b中，氯化鈣溶液的加入方式采用噴淋。
4.根據權利要求1所述的一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，其特征在于，步驟c中，表面活性劑為氫氧型陽離子表面活性劑和羥型陽離子表面活性劑中的一種或兩種。
5.根據權利要求1所述的一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，其特征在于，步驟d中，石灰是指生石灰和熟石灰中的一種或兩種混合，并且石灰采用螺旋給料機進行加料。
說明書
一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法
技術領域
本發明屬于環境工程技術領域，具體涉及一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法。
背景技術
在有色金屬濕法冶煉過程中，萃取法凈化除雜是最成熟和最常用的方法，該方法其中一個步驟為通過氨水進行皂化，而采用氨水進行皂化時必然會產生大量的硫酸銨廢水，且硫酸銨廢水呈酸性，其主要污染物為高濃度氨氮、金屬雜質離子、有機懸浮物以及硫酸根離子等，其污染性巨大。
目前，處理有色金屬濕法冶煉過程中產生的酸性高濃度硫酸銨廢水的方法主要有：直接蒸發、離子交換回收、折點加氯氧化或生物硝化、汽提法、磷酸銨鎂沉淀法等。這些方法各有優缺點，其中直接蒸發法工藝比較簡單，但能耗高，處理成本高;離子交換回收和折點加氯氧化因具有投資大、處理費用高等缺點，現今很少被使用;汽提法工藝也相對比較簡單，而且效果穩定、適用性強，但卻存在堿耗量大，能耗高等缺點;磷酸銨鎂沉淀法工藝也比較簡單，操作簡便、工藝適應性強，但也存在藥劑加入量大，成本較高等缺點。
發明內容
(1)要解決的技術問題
針對現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，該方法不僅能夠對高濃度硫酸銨廢水進行最大限度的資源化回收，真正做到了工業廢水零排放，而且解決了直接用石灰調節pH值過程中因硫酸鈣的包覆導致石灰利用率低的問題，同時，降低了作業成本。
(2)技術方案
為了解決上述技術問題，本發明提供了這樣一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，具體包括如下步驟：
a.將廢水通過離子交換樹脂除去廢水中的金屬離子，并將離子交換得到的金屬離子經過反洗后回到鈷鎳冶煉的萃取段進行重復利用，然后再通過除油器除去廢水中的油、懸浮物和機械雜質，得到溶液A;
b.根據測量溶液A中SO42-離子的量，按SO42-離子與氯化鈣的摩爾量比為1:1，向溶液A中加入氯化鈣固體或濃度為100-700g/L的氯化鈣溶液，反應完成后進行過濾，得到溶液B，濾渣經過洗滌和干燥后作為工業級硫酸鈣回收;
c.向溶液B中添加表面活性劑，表面活性劑的添加量為0.01-1.0g/L，并采用泡沫法去除溶液B中殘留的SO42-離子，脫除殘留的SO42-離子后再進行過濾，得到溶液C;
d.向溶液C中添加石灰調節其pH，使其pH值控制在10-13，其后再進行過濾，并將濾液引入汽提塔內進行脫氨，脫氨溫度控制在80-110℃，濾液中的氨經過脫氨處理回收得到質量百分濃度為10-20%的氨水，濾液經過脫氨處理后得到溶液D;
e.將溶液D通過膜處理系統進行處理，控制進膜前溶液溫度為30-80℃，濃水產量為5-50%，產出的濃水返回到上述溶液A中，膜產水作為純水回收利用。
優選地，步驟a中，濾液A中含有的Co、Ni、Cu金屬離子的濃度均小于1ppm。
優選地，步驟b中，氯化鈣溶液的加入方式采用噴淋。
優選地，步驟c中，表面活性劑為氫氧型陽離子表面活性劑和羥型陽離子表面活性劑中的一種或兩種。
優選地，步驟d中，石灰是指生石灰和熟石灰中的一種或兩種混合，并且石灰采用螺旋給料機進行加料。
本發明的一種鈣法資源化處理酸性高濃度硫酸銨廢水的方法，其工藝原理具體如下：
在步驟b中，該過程具體為硫酸體系轉化為氯化體系，其具體的化學方程式為(NH4)2SO4+CaCl2=NH4Cl+CaSO4↓。
在步驟c中，該過程具體為深度去除SO42-離子，其具體的化學方程式為2(CH3NC16H33)OH+CaSO4(aq)=(CH33NC16H33)2SO4+Ca(OH)2↓。
在步驟d中，該過程具體為石灰調節pH值，其具體的化學方程式為NH4Cl+Ca(OH)2(aq)=NH3﹒H2O(aq)+CaCl2。
在步驟e中，該過程具體為汽提塔內進行脫氨，其具體的化學方程式為NH3﹒H2O(aq)→NH3↑+H2O。
泡沫法為現今逐漸被大家所適用的一種除SO42-的方法，該方法常用十六烷基三甲基氫氧化銨[(CH3)3NC16H33OH]作為表面活性劑，是陽離子表面活性劑，能電離成(CH3)3NC16H33+和OH-，在K2SO4水溶液中能與K2SO4發生如下離子交換反應：
2(CH3)3NC16H33OH+K2SO4→[(CH3)3NC16H33]2SO4+2KOH
因此，在用泡沫法去除溶液中的SO42-離子過程中，SO42-與(CH3)3NC16H33OH中的OH-交換而被吸附在氣泡的氣液界面上，從而在泡沫層被富集，同時OH-留在了溶液中，泡沫法由于分離效率高、設備簡單、能耗低而引起人們越來越多的關注。
(3)有益效果
本發明與現有技術相比，首先，本發明的方法突破性地通過各步驟的合理布局，先通過離子交換樹脂吸附并回收金屬離子，在通過氯化鈣預除去SO42-離子，得到硫酸鈣并回收利用，使硫酸銨廢水轉化為氯化銨廢水，再通過表面活性劑徹底除去SO42-離子，并通過石灰調節溶液的pH值，其濾液又通過汽提塔進行脫氨，得到氨水回收，最后再通過膜處理系統進行處理，將膜產水和濃水都得到利用和回收，這樣不僅能夠對高濃度硫酸銨廢水進行最大限度的資源化回收，使其所含有的所有成分都能得到利用，而且完全沒有污染物排放，真正做到了工業廢水零排放;其次，通過通過步驟性的調整，解決了直接用石灰調節pH值過程因硫酸鈣的包覆導致石灰利用率低的問題，大大地增強了該工序的效果，提高了石灰的利用率;最后，由于工序上的突破性調整，大大加強了其在添加物方面的可選擇性，工序更加易于進行調整，該方法用石灰替代傳統方法的氫氧化鈉，這樣極大地降低了物料和作業成本，使本發明的方法更加易于推廣。總體而言，該方法不僅能夠對高濃度硫酸銨廢水進行最大限度的資源化回收，真正做到了工業廢水零排放，而且解決了直接用石灰調節pH值過程中因硫酸鈣的包覆導致石灰利用率低的問題，同時，降低了作業成本。
