硫酸钙废液如何处理后可以排放?
化工废水,硬度1200mgCaCO3/L,硫酸根离子浓度11000mg/L,pH为2左右,所以通过投加Ca(OH)2来调节pH,同时降低硫酸根离子的含量,加料后加入絮凝剂沉淀后排放。
含亚铁和三价铁的废水,含硫酸废水的处理方法如下:
加石灰,生产硫酸钙沉淀,进竖流沉淀池,出水调pH,加絮凝剂,进斜板沉淀池,出水如不达标再进砂滤池。
采用中和法,中和法系统的设计,一般分为三个组成部分:中和药剂的制备和投配;中和反应及沉降;污泥处置。中和硫酸废水的药剂有生石灰、石灰石、电石渣等,最常用的是生石灰。 中和反应的工艺流程将根据废水的水质来确定。当砷含量低于40mg/l时,可采用一般石灰法;当砷含量高于40mg/l低于200mg/l时,采用石灰—铁盐法;当砷含量高于200mg/l时,采用石灰—氧化法。
硫酸废水的排放量:
硫酸生产中的净化工艺,国内一般采用稀酸洗和水洗两大流程。由于水洗净化流程是用一次性洗涤水,所以废水量大,而稀酸洗净化工艺的废水主要来自地坪冲洗、设备冲洗以及事故时短期排放的废水,所以其净化废水排放量少。
H2S04十Ca(OH)2=CaSO4十2H2O
不论是有机酸还是无机酸都可用加生石灰(CaO)的方法进行中和,调节到中性,使废水的PH值为7或其它需要的程度。
酸性物质与生石灰的主要反应是——
(1)有机酸与生石灰的反应主要是:
乙酸与生石灰反应生成乙酸钙,
CaO+2CH3COOH==Ca(CH3COO)2+H2O;
生石灰加水生成熟石灰,CaO+2H2O= Ca(OH)2。
乳酸与熟石灰反应生成乳酸钙,
2C3H6O3+Ca(OH)2→(C3H5O3)2Ca+2H2O。
(2)无机酸与生石灰的反应主要是:
硫酸与生石灰反应生成硫酸钙,H2SO4+ CaO= CaSO4+ H2O,
硫酸钙CaSO4溶解度不大,其溶解度呈特殊的先升高后降低状况。如10℃溶解度为0.1928g/100g水(下同),40℃为0.2097,100℃降至0.1619。
硝硫酸与生石灰反应生成硝酸钙,2HNO3+ CaO= Ca(NO3)2+ H2O,
盐酸与生石灰反应生成氯化钙,2HCl+ CaO= Ca(Cl)2+ H2O,
钙盐在水溶液中钙多以阳离子Ca²+的形势存在;而各种不同的酸根则以不同的阴离子存在如,Cl-,NO3-,SO4 ²-,CH3COO-等等。
废水处理是环保的需要,那是一项系统工程,用加生石灰(CaO)的方法进行中和处理是其中的重要方法和环节。至于到达标排放和再利用的标准尚有许多工作要做,这要根据实际情况而定。这始终是个重点难点的问题。
含酸废水是两种重要的工业废液。一般来说,酸含量大于3~5%的高浓度废水称为废酸液,这类废液首先要考虑采用特殊的方法回收其中的酸。酸含量小于3~5%的酸性废水,回收价值不大,常采用中和处理方法,使其pH值达到排放废水的标准。所以若是要中和处理含酸废水就得硫酸废水浓度进行限制,浓度应该限制在3~5%以内。因为含硫酸废水来源不同,且水量大小不一,如果废水中没有含其他污染物的话,只有含硫酸,水量又不多,那么可以使用液碱中和比较方便,不会产生沉淀物,中和至6--9便可直接排放。如果没其它污染物,水量大的话,那么可以使用石灰粉(比液碱便宜)中和较好,不过会产生硫酸钙与碳酸钙沉淀,需要配备压滤机压泥。
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含Ca2+,Mg2+,Cl-,SO42-废水蒸发结晶
生产工艺
(1)废水精制;
(2)过滤除垢;
(3)蒸发结晶;
(4)晶体的分离、固废处理。
根据蒸发结晶方式,三效蒸发结晶法,蒸发器处于负压状态操作。
一、废水中杂质的危害
这些杂质的存在对蒸发器生产产生很大的影响和危害。
a)硫酸钙及一些碳酸盐等难溶盐在蒸发过程中极易沉淀析出,并附着于加热管壁上,形成导热系数很小的垢层,使蒸发器总传热系数大幅降低。
b)Ca2+,Mg2+等离子形成的化合物,随着蒸发浓缩浓度不断升高,卤水的沸点升不断增大,使得传热有效温差降低,料液黏度的增大,则使传热系数降低,从而降低了设备的生产能力。
二、 废水的除杂
净化的目的是除去水中的杂质。
l 不溶性杂质的去除,可采用沉降、过滤等固液分离过程。
l 可溶非挥发性杂质的去除,通常采用沉淀法,即加入适当的化学药剂,使之与杂质成分反应,生成沉淀,再进行固液分离除去。对于盐卤,常见杂质成分主要有:Ca2+,Mg2+,Fe2+,Fe3+,SO42-等
化学法;
Mg2+,Fe2+,Fe3+离子与OH-可生成Mg(OH)2(溶度积1.2×10-11),Fe(OH)2(溶度积1.1×10-36)。向卤水中加入适量的NaOH,Ca(OH)2或其他碱类物质,可以很彻底的将镁、铁离子从卤水中沉淀出来。
除Ca2+一般是加入Na2CO3生成CaCO3(溶度积0.87×10-8)。
加入适量硫化物CaS的溶解度最低,这是终极解决问题的方法之一.
碳化法;
当拥有适宜的CO2源,如较为洁净的烟道气或其他CO2来源,可以用CO2碳化代替纯碱除钙,其反应为:
主要反应:
三、水的澄清、过滤及脱气
原料水经化学处理,杂质盐转化为难溶的固体颗粒,与泥沙等不溶性杂质一起悬浮于卤水中,要通过沉淀、过滤等处理才能获得澄清的盐卤。
1.水的澄清
水的澄清通常采用沉降池或沉降槽。
化学处理生成的沉淀物质一般粒度很小,为改善沉降分离性能,常使用絮凝剂,使细小的颗粒凝聚为较大的颗粒团而具有较大的沉降速度。常用絮凝剂主要为聚丙烯酰胺(PAM),使用量一般为2~5ppm。
2.水的过滤
沉降处理主要分离力度相对较大的颗粒,其完成液还带有少量细微的悬浮固体颗粒,通常使用过滤的方法进一步净化。
使用的过滤装置主要有砂滤器和精密过滤装置。
蒸发与结晶
氯化钠的溶解度随温度变化影响非常小,因此通过蒸发使水汽化,料液不断浓缩,氯化钠浓度不断增大,直至达到过饱和而结晶析出。即氯化钠结晶所要求的过饱和度是通过蒸发水分而获得的。
1.三效顺流蒸发流程
操作工艺,即原液依次进一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器,
浓缩液从三效排出进入到进离心机。蒸发出的高温冷凝水预热原料。本套蒸发器每小时蒸汽消耗为0.4吨蒸气/吨水。热源为饱和蒸汽,采用从锅炉来的0.6~0.8Mpa的生蒸汽进入蒸发器加热室壳程,冷凝后的冷凝水预热原液后回锅炉.从末效蒸发器蒸出的二次蒸汽进入直接冷凝器冷凝,不凝气由真空泵排出。
蒸发器整体采取特殊的结构形式,避免物料在加热室沸腾产生过饱和度。
通过以上设计基本可以避免微量钙镁在加热管内结垢,从而使设备使用周期大大延长,清洗周期可以满足要求。
蒸发的计算
在多效蒸发计算中,一般来说,已知条件是:原料液的流量、浓度和温度;加热蒸汽的压强;冷凝器的真空度;完成液的浓度等。
需要求算的项目是:生蒸汽的消耗量;各效的蒸发量;各效的传热面积。有时需求算各效浓缩率。
解决上述问题的方法是采用蒸发系统的物料衡算、热量衡算和传热速率方程式。建立多元方程组求解。
1.总物料衡算
首先,确定计算基准。计算可以单位产品质量、单位原料质量、单位时间产品质量及单位时间原料质量等为计算基准。原则上任意一种都可选用,而且可以互相换算。由于蒸发系统计算需物料衡算与热量衡算结合进行,采用单位时间产量为计算基准较为方便。
1) 每小时产盐量G0:
…………………………………………………(1)
式中: G0— 单位时间盐产量[kg /h]
G — 年产量 [kg / a]
Ttot— 年工作小时数 [h / a]
2) 每小时耗卤量F0,总蒸发水量W0,母液量M:
通过物料衡算求得:
总物料衡算F0 = W0 + G0 + M ……………………(2)
对NaCl衡算 ……………(3)
或
对水衡算……………………(4)
式中: F0— 耗卤量 [kg / h]
W0— 总蒸发水量 [kg / h]
M — 母液量[kg / h]
xs — 产品中NaCl含量 [%]
x — 溶液组成 [kg / m3] 或 [%]
下标:
N — 表示NaCl含量
H — 表示水的含量
0 — 表示原料
M — 表示母液
例 XHM— 母液中水的含量 [kg / m3] 或 [%]
3) 蒸发系统蒸发水量W,干燥水分量Wd
设离心机分离所得湿盐含水量为 E [%]
由含湿量定义:
得: ……………………(5)
……………………(6)
式中: W0— 总蒸发水量 [kg / h]
Wd— 干燥水分量 [kg / h]
G0— 单位时间盐产量[kg/h]
4) 蒸发系统排出盐浆量 J
设:盐浆股液比(wt)为 θ
………………………………………(7)
式中: LM— NaCl结晶夹带母液量 [kg /kg]
则: …………………………………………(8)
蒸发系统排出盐浆J:
……………………………(9)
2.系统工艺计算
采用物料衡算热量衡算结合的系统工艺计算可确定蒸发系统各效、预热器、闪发器等设备的物料流量及热传递量。
1)设定操作条件:
(1)压差分配:
首先确定首效加热蒸汽压强P0和末效二次蒸汽压强P4,然后进行压差或温差分配。制盐工业中常采用压差分配对各效操作参数作初步配置,再通过各效有效温差调整。
(2)温差损失
制盐蒸发器温差损失主要由料液沸点升造成,此外静压差、料液过热、管路阻力等也是造成温差损失的因素。