CN102241447A

CN102241447A - 一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法

Info

Publication number: CN102241447A
Application number: CN2011101431114A
Authority: CN
Inventors: 宋宝华; 张翔宇; 王中原; 朱彤; 杨鹤峰; 伊洋
Original assignee: Cecep Liuhe Talroad Environmental Technology Co Ltd
Current assignee: Cecep Liuhe Talroad Environmental Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-11-16

Abstract

一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其具体工艺过程的特征是，以氟化物为沉淀剂，通过干粉加料的形式与原含锰废水混合，充分反应后生成沉淀，沉淀物浆液通过板框压滤机进行压滤。反应后清液过滤后进入后续处理工艺。其工艺设备包括沉淀剂料仓、干粉给料机、反应池、沉淀池、清液池、超滤***、板框压滤机，在反应池设有搅拌器，设备间连接有管道和泵。优点：适用于各种离子浓度的含锰废水处理，且适用pH值范围广；具有高钙、镁离子去除率，通过调节添加量，去除率可达到100％；能够在保证锰离子损失率小于0.2％的前提下，有效去除原含锰废水中钙、镁离子，达到分离钙、镁离子的目的。本发明适用于在电解锰生产废水中分离钙、镁的工艺。

Description

一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种分离锰矿尾矿所产生废水中钙、镁离子的工艺方法。

背景技术

在锰矿区，矿渣堆厂会有大量废水产生，其废水排放量较大、水质较复杂，含有大量金属离子，如直接排放，将严重污染环境，同时造成锰资源的损失。将此废水回收处理后用于电解锰生产，可实现锰资源的有效利用。但此类废水含有大量钙、镁离子，在处理过程中会影响后续工艺中所用纳滤膜的效率和寿命，同时还会对电解锰生产工艺造成影响。

根据钙、镁氟化物浓度积常数小，且远小于氟化锰浓度积常数，可用氟化物对钙、镁离子进行沉淀去除，通过严格控制工艺参数，可实现含锰废水中钙、镁离子的分离，且锰离子损失率小于0.2％。

公开号为CN 101215008A的发明专利中提到了一种在氧化硫酸锰溶液制备锰的氧化物过程中分离钙镁的方法，该工艺通过将锰离子氧化为锰的氧化物的形式进行分离，而将钙镁离子保留在溶液中，并不适用于电解锰生产***。公开号为CN 100552061C的发明专利中提出了一种从铜钴矿浸出液萃取除钙镁的方法，该工艺复杂，并且不能彻底去除钙、镁离子。

发明内容

本发明提出一种去除含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，通过加入氟化物试剂，能够实现高钙、镁离子去除率，同时锰离子损失率小于0.2％。

本发明一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法的技术方案是，采用化学沉淀法，在溶液中加入氟化物引入氟离子，产生氟化钙、氟化镁沉淀，进行固液分离，进而将溶液中Ca²⁺、Mg²⁺离子去除。其具体工艺过程包括如下步骤：

(1)选用氟化物为沉淀剂，以NaF为沉淀剂，根据原水样中钙、镁离子浓度，将用量系数(实际氟化钠添加量与理论完全沉淀钙、镁离子所需氟化钠量的比值)为1.0～1.05的NaF沉淀剂.通过干粉加料的形式加入到原含锰废水中，在反应池中搅拌1小时后，静置0.5～1.5小时，进入沉淀池。其中，主要反应为：

Ca²⁺+2F^-＝CaF₂↓ K_sp＝3.7×10^-11

Mg²⁺+2F^-＝MgF₂↓ K_sp＝6.5×10^-9

副反应：

Mn²⁺+2F^-＝MnF₂↓ K_sp＝5.9×10^-3

(2)在沉淀池中，经过沉淀后，形成的氟化钙、氟化镁等沉淀混合物由渣浆泵泵入板框压滤机，其中浆液固体含量为20～30％，经压滤后，形成的沉淀物滤饼可进行回收处理，滤液回到反应池中，继续循环。

(3)沉淀池中上清液溢流进入清液池，由清液泵打入到超滤***，在超滤***中，在清液中没有沉淀下去的氟化物颗粒被过滤掉，过滤液进入后续电解锰生产***中，含有氟化物颗粒的浓液与沉淀池中的沉淀物浆液一同进入到板框压滤机中进行压滤处理。

如上所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其氟化物沉淀剂为NaF，NH₄F，KF，MnF₂试剂中一种或混合物。

如上所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其原含锰废水pH值控制条件为5～9。

如上所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其Ksp是指溶度积常数，表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂的乘积。

如上所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其工艺设备包括沉淀剂料仓、干粉给料机、反应池、沉淀池、清液池、超滤***、板框压滤机，在反应池设有搅拌器，设备间连接有管道和泵。其超滤***以超滤膜组件为主体，设有支架、调节阀及反冲洗管道。

本发明具有如下优点：本发明所提工艺能够实现钙、镁离子的分离，流程简单，占地面积小；本发明适用于各种离子浓度的含锰废水处理，且适用pH值范围广：5-9；本发明所提工艺具有高钙、镁离子去除率，通过调节添加量，去除率可达到100％；本发明所用试剂价格低廉，适用于工程应用。本发明适用于含锰废水资源化利用过程中分离钙、镁离子的工艺。

附图说明

图1是本发明所述一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法的流程图。

图中，1-废水给水泵，2-反应池，3-搅拌器，4-沉淀剂料仓，5-干粉给料机，6-沉淀池，7-渣浆泵，8-清液池，9-清液泵，10-超滤***，11-板框压滤机，12-滤饼。

具体实施方式

结合图1，本发明一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其工艺设备包括沉淀剂料仓4、干粉给料机5、反应池2、沉淀池6、清液池8、超滤***10、板框压滤机11，在反应池设有搅拌器3，设备之间连接有管道和废水给水泵1、渣浆泵7、清液泵9。

本发明一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其工艺过程如下：

原含锰废水经给水泵1进入反应池2中，干粉NaF沉淀剂由沉淀剂料仓4中经干粉给料机5加入到反应池2内，通过搅拌器3搅拌使NaF沉淀剂在池内充分溶解并反应一段时间后，溢流进入沉淀池6中，经充分反应后的含锰废水在沉淀池6中静置一段时间后，产生CaF₂、MgF₂沉淀物。

通过渣浆泵7将沉淀物浆液打入板框压滤机11中，沉淀物被压成滤饼12，进行后续处理，滤液自流回反应池2中继续循环利用。

在沉淀池6中上清液溢流进入清液池8中，经清液泵9泵入超滤***10中，过滤后清液进入后续电解锰***中实现回收利用，浓液随氟化物沉淀物浆液进入板框压滤机中进行压滤成滤饼。

实施例1：含锰废水10L/h，pH值为6.8，水样初始浓度：Mn²⁺浓度4020mg/m³，Ca²⁺浓度360mg/m³，Mg²⁺浓度为2020mg/m³。NaF用量系数1.05，反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca²⁺去除率100％，Mg²⁺去除率100％。

实施例2：含锰废水10L/h，pH值为8.5，水样初始浓度：Mn²⁺浓度4020mg/m³，Ca²⁺浓度360mg/m³，Mg²⁺浓度为2020mg/m³。NaF用量系数1.0，反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca²⁺去除率100％，Mg²⁺去除率99.3％。

实施例3：含锰废水1m³，pH值为6.8，水样初始浓度：Mn²⁺浓度4020mg/m³，Ca²⁺浓度360mg/m³，Mg²⁺浓度为2020mg/m³。NaF用量系数1.05，反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca²⁺去除率100％，Mg²⁺去除率99.8％。

实施例4：含锰废水1m³，pH值为6.8，水样初始浓度：Mn²⁺浓度4020mg/m³，Ca²⁺浓度360mg/m³，Mg²⁺浓度为2020mg/m³。NaF用量系数1.0，反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca²⁺去除率100％，Mg²⁺去除率98.7％。

实施例5：含锰废水20m³，pH值为6.8，水样初始浓度：Mn²⁺浓度4020mg/m³，Ca²⁺浓度360mg/m³，Mg²⁺浓度为2020mg/m³。NaF用量系数1.05，反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca²⁺去除率100％，Mg²⁺去除率99.2％。

实施例6：含锰废水20m³，pH值为6.8，水样初始浓度：Mn²⁺浓度4020mg/m³，Ca²⁺浓度360mg/m³，Mg²⁺浓度为2020mg/m³。NaF用量系数1.0，反应时间1h，沉淀停留时间1h。在上述条件下，Ca²⁺去除率99.9％，Mg²⁺去除率97.6％。

Claims

1.一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，包括投加沉淀剂，搅拌反应，沉淀，过滤，其特征在于包括如下步骤：

(1)选用氟化物为沉淀剂，根据原水样中钙、镁离子浓度，将用量系数为1.0～1.05的沉淀剂.加入到原含锰废水中，在反应池中搅拌1小时后，静置0.5～1.5小时，进入沉淀池。

(2)在沉淀池中，经过沉淀后，形成的氟化钙、氟化镁沉淀混合物由渣浆泵泵入板框压滤机，其中浆液固体含量为20～30％，经压滤后，形成的沉淀物滤饼进行回收处理，滤液回到反应池中，继续循环。

(3)沉淀池中上清液溢流进入清液池，由清液泵打入到超滤***，在超滤***中，在清液中没有沉淀下去的氟化物颗粒被过滤掉，含有氟化物颗粒的浓液与沉淀池中的沉淀物浆液一同进入到板框压滤机中进行压滤处理。

2.如权利要求1所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其特征在于，步骤(1)中氟化物沉淀剂为NaF，NH₄F，KF，MnF₂试剂中一种或混合物。

3.如权利要求1所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其特征在于，步骤(1)中原含锰废水pH值控制条件为5～9。

4.如权利要求1所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其工艺设备特征包括沉淀剂料仓、干粉给料机、反应池、沉淀池、清液池、超滤***、板框压滤机，在反应池设有搅拌器，设备之间连接有管道和泵。

5.如权利要求4所述的一种分离含锰废水中钙、镁离子的工艺方法，其工艺设备特征中的超滤***以超滤膜组件为主体，设有支架、调节阀及反冲洗管道。