[发明专利]处理工业水的方法

说明书

本发明涉及一种去除水中的硫酸盐和可溶性金属(例如钙)的方法和装置。本发明还涉及一种控制该方法的方法。该方法包含以下步骤：a)通过将水与第一钙化合物接触并将水的pH调节至pH至10.5或更高来沉淀水的硫酸盐的第一部分，以形成含有石膏和金属氢氧化物的第一淤浆；b)将含有石膏的第一淤浆进行电凝聚，以将硫酸盐的第二部分作为钙矾石沉淀出来并沉淀出钙－铝/铁硫酸盐氢氧化物；c)将形成于步骤a)和b)中的淤浆进行固液分离，以将所沉淀的固体与水分离；d)中和接受自步骤c)的水，以提供硫酸盐和可溶性金属(如钙)含量降低的水。

技术领域

本发明涉及工业水的处理和净化。本发明为用于处理生产水(process water)和工业水(industrial water)(尤其是工业废水)的方法和装置。特别地，本发明提供一种去除水中的硫酸盐和金属(尤其是钙和其他可溶性金属)的方法。

背景技术

硫酸盐是一种冶金生产料流中的常见化合物并与钙引产生有问题的石膏沉淀。石膏堵塞生产管线并引起生产设备涂层和表面的剥落。目前去除水中溶解的硫酸盐的方法包括控制石膏沉淀法、生物硫酸盐还原法和薄膜分离法。所有这些方法均具有技术限制和经济限制。硫酸盐本身不是毒性化合物，因此，硫酸盐引起的问题是由石膏沉淀引起的盐度增加和生产设备故障。尽管硫酸盐在环境中不具有直接毒性作用，但受纳水(receivingwater)中的硫酸盐负载使盐度增加并且当硫酸盐被生物还原为有毒的H₂S时引起继发性毒性作用(secondary toxic effect)。

已研究通过电凝聚法(electrocoagulation,EC)去除硫酸盐,例如用于制革污水、酸性矿井排水和各种含金属废水。然而，在研究中没有详细说明去除硫酸盐的方法和所形成的固体。更重要的是，很少显示出硫酸盐浓度降低，或者所测试的浓度较低(＜200mg/l),原因是研究集中于从不同的水中去除金属和化学需氧量(COD)，并且硫酸盐的去除作为处理的额外益处而报道。几乎没有公开报道的研究讨论使用具有铝电极的EC的除硫酸盐，并且大部分研究仅报道当原始硫酸盐浓度低于200mg/l时的硫酸盐的去除。

Orescanin等人已在“A combined CaO/electrochemical treatment of theacid mine drainage from the“Robule”Lake”.Journal of Environmental Science andHealth-Part A Toxic/Hazardous Substances and Environmental Engineering.第47卷，第8期，第1186-1191页中发表了一项研究，其中，将具有铁电极和铝电极的组合的电凝聚用于处理含有最高达12g/l的硫酸盐的酸性矿井排水(AMD)。所述AMD通过用CaO调节pH至7.4来预处理。所报道的仅通过pH调节去除的硫酸盐为71％：硫酸盐浓度在pH调节后从12g/l降低至5g/l。以下具有Al-Fe负极(anode)组合的电凝聚导致3.5g/l的最终硫酸盐浓度。在EC处理之后，水的pH为6.7，该条件不利于钙矾石的形成。本申请中的发明使得所处理的水中的最终硫酸盐浓度更低。

Muraganathan等人在“Saparation of pollutants from tannery effluents byelectro flotation”，,Separation and Purification Technology 40(2004)69-75中报道了用Al负极和Fe负极电解浮选处理制革废水使得22-23％的硫酸盐从1850-2400mg/l的初始浓度中去除。对于这些测试，pH仅为8.5，因此，由于低pH值并不预期钙矾石形成。