本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種以鎂法處理含硫酸銨工藝廢水回收氨水，并在不消耗蒸汽的條件下生產硫酸鎂的方法。
背景技術：
銨氮廢水是指在鎂鹽、冶金、無機顏料、電子等行業(yè)生產過程所產生的含有銨鹽，如：硫酸銨、氯化銨等成份的工藝廢水。如予排放，不僅會對環(huán)境造成嚴重污染，而且會造成銨資源的流失。
現(xiàn)有技術中對銨氮廢水的處理方法，目前主要有以下幾種：一是將銨氮廢水濃縮，結晶收得銨鹽；二是以氧化鈣或氫氧化鈣與銨氮廢水中的銨鹽反應，使銨鹽分解，生成氨和鈣鹽。當銨氮廢水中的銨鹽為硫酸銨時，過濾后得含氨溶液和硫酸鈣濾餅，將含氨溶液汽提制得工業(yè)氨水，將硫酸鈣濾餅洗滌干燥制得副產硫酸鈣。當銨氮廢水中的銨鹽為氯化銨時，將氧化鈣或氫氧化鈣與銨氮廢水中的氯化銨反應，生成氨和氯化鈣，分解過程氨逸出，經吸收、汽提制得工業(yè)氨水，銨解殘液經蒸發(fā)結晶收得氯化鈣產品；三是以氫氧化鈉與銨氮廢水中的銨鹽反應，使銨鹽分解生成氨和鈉鹽，吸收揮發(fā)出的氨制得低濃度氨水，再經汽提制得工業(yè)氨水；四是以菱苦土（輕燒氧化鎂）與銨氮廢水中的銨鹽反應，使銨鹽分解并揮發(fā)出氨，再經吸收、汽提制得氨水，將銨解殘液蒸發(fā)、結晶收得副產鎂鹽。
在上述工藝中，將銨氮廢水濃縮、結晶收得銨鹽工藝雖然可以收得銨鹽產品，但處理過程能耗較高，成本難以控制，加之銨鹽產品附加值較低，因此難以獲得經濟效益。鈣法工藝為成熟的銨氮廢水處理工藝，但存在的問題是，當銨氮廢水中的銨鹽為硫酸銨時，有大量的副產石膏產生，銷售與環(huán)境負擔沉重。當銨氮廢水中的銨鹽為氯化銨時，在收得副產氯化鈣時需要對銨解殘液進行蒸發(fā)，能耗較高。氫氧化鈉法處理銨氮廢水成本較高，而且有大量的含有鈉鹽銨解殘液排放，對環(huán)境有影響。以菱苦土（輕燒氧化鎂）處理銨氮廢水，即鎂法工藝，近年已有報道，其優(yōu)點是處理過程無二次殘渣產生，對銨解殘液可以綜合利用，但缺點是處理過程蒸汽消耗量相對較大。
技術實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種鎂法處理含硫酸銨工藝廢水并回收硫酸鎂的方法，實現(xiàn)硫酸銨廢水處理的低消耗化、低成本化、無害化和效益化的目標。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案：該鎂法處理含硫酸銨工藝廢水并回收硫酸鎂的方法，其特征在于按下述工藝操作：
1、以制得硫酸鎂濃度為280-550g/L的硫酸鎂溶液為控制標準，分析含硫酸銨廢水中的硫酸銨濃度和分解劑中氧化鎂含量，并以此為依據(jù)計算處理單位體積硫酸銨廢水所需加入分解劑的量，使廢水中硫酸銨完全分解并使所生成的硫酸鎂溶液濃度達到280-550g/L；
2、將含硫酸銨廢水定量的送入分解工序，分解工序所用設備為多功能專用銨解反應器，按每1m3含硫酸銨廢水50-320kg的量加入能量轉換劑，再加入與所加能量轉換劑等當量的分解劑，利用能量轉換劑所釋放的熱量使反應體系溫度提升至65-100℃；
3、向反應體系中繼續(xù)加完剩余的分解劑，使溶液中的硫酸銨與分解劑反應，生成氨和硫酸鎂，過程以蒸汽補充熱量維持反應體系溫度，反應60-120min至硫酸銨分解完全，再加硫酸使未反應的分解劑得到分解，反應完成后過濾，得硫酸鎂溶液；
4、將過濾所得濃度為280-550g/L的硫酸鎂溶液直接送多功能硫酸鎂結晶器，采用真空冷卻的方式進行降溫，同時進行絕熱蒸發(fā)；當結晶液體系溫度下降到35-65℃時，再按每立方結晶液50-320kg的量向結晶液中加能量轉換劑，利用能量轉換劑所釋放的熱量使結晶體系溫度恢復至65℃以上，然后再采用真空冷卻的方式進行降溫使溫度下降至35—65℃，真空冷卻過程水分蒸發(fā)量控制：水蒸發(fā)量為所處理銨氮廢水及循環(huán)母液總量的13-15%，真空冷卻過程應控制在60-120min；當結晶體系溫度下降至45-50℃時，停止負壓操作，在常壓條件下利用盤管換熱器或夾套換熱器，以循環(huán)水為冷卻劑，采用強制冷卻的辦法將結晶體系溫度冷卻至20-30℃，結晶結束；然后經分離、洗滌、包裝制得七水硫酸鎂產品；硫酸鎂結晶率大于80%，所得七水硫酸鎂母液含有能量轉換劑，占被處理硫酸銨廢水及循環(huán)母液總量的20-25%，硫酸鎂濃度在230-260g/L，返回銨分解工序混合配料；
5、銨分解過程在負壓條件下進行，通過負壓使反應體系沸點降低，使所生成的氨溶解度下降，并將所產生的氨蒸汽引入到由冷凝、混合吸收裝置組成的氨水制備系統(tǒng)，在全封閉條件下經冷凝、吸收制得濃度為7-10%的氨水；如需制得高濃度氨水，則可將所得7-10%的氨水送入汽提蒸氨塔，經汽提、冷凝收得濃度為20-28%的氨水；銨分解過程分為前后三個階段，第一階段為能量轉換階段，以能量轉換劑所釋放的熱量使反應體系溫度提升到65-100℃，以減少蒸汽消耗；第二階段為復分解反應階段，由分解劑與硫酸銨反應，生成氨和硫酸鎂；第三階段為強化分解階段，由硫酸分解反應體系中未反應的分解劑，使分解劑分解完全，銨分解過程水分蒸發(fā)量控制：水蒸發(fā)量為所處理銨氮廢水及循環(huán)母液總量的25-35%。
所述分解劑為白云石粉、菱苦土、水鎂石粉、菱鎂礦粉中的一種或多種混合而成。
所述的能量轉換劑為質量分數(shù)25%—98%的硫酸。
本發(fā)明的基本工藝原理為：以菱苦土（輕燒氧化鎂）為分解劑，將菱苦土（輕燒氧化鎂）加入到含有硫酸銨的廢水中，在一定條件下使菱苦土（輕燒氧化鎂）中的氧化鎂與廢水中的硫酸銨發(fā)生復分解反應，生成氨和硫酸鎂。在加熱條件下氨伴隨著蒸汽逸出，經冷凝、吸收制得低濃度氨水（7-10%），也可經汽提進一步將氨水增濃至20-28%之間。銨分解反應完成后，對銨解料漿進行過濾，收得硫酸鎂溶液。將硫酸鎂溶液在不蒸發(fā)的條件下送入多功能七水硫酸鎂結晶器，經結晶、分離收得七水硫酸鎂產品。
該鎂法處理含硫酸銨工藝廢水并回收硫酸鎂的方法中，銨分解反應前期以能量轉換劑所釋放的熱量將反應體系溫度提升至預定值，使反應體系升溫過程不消耗蒸汽、以減少反應過程蒸汽消耗量的方法，利用能量轉換劑所釋放的熱量使反應體系溫度提升至65-100℃，目的是免去因反應體系前期加熱所發(fā)生的蒸汽消耗，不增加蒸汽消耗量的條件下實現(xiàn)對反應體系的濃縮。采用直接吸收方式收得濃度不低于7%的氨水并無尾氣排放，在不消耗蒸汽的條件下使銨解殘液中硫酸鎂結晶率達到80%以上，利用酸效應原理降低硫酸鎂溶解度以提高結晶率，結合真空結晶，采用絕熱蒸發(fā)的方式對結晶液進行濃縮?？刂其@分解及硫酸鎂生產過程水平衡，銨解殘液中硫酸鎂濃度280-550g/L，硫酸鎂結晶過程水分蒸發(fā)量占被處理液總量的13-15%，控制硫酸鎂結晶后所得母液量占所投入被處理液量的20-25%，硫酸鎂濃度230-260g/L，銨分解過程使蒸發(fā)量達到所處理銨氮廢水及循環(huán)母液總量25-35%。與現(xiàn)有技術相比，本專利的優(yōu)點：
1、以菱苦土（輕燒氧化鎂）處理含硫酸的工藝廢水使銨得到分解，在回收氨水的同時制得了市場前景較好的七水硫酸鎂，經濟效益好。
2、處理過程無廢氣、廢渣、廢水產生。
3、處理過程蒸汽消耗量低，有利于降低和控制處理成本。
附圖說明
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例作進一步詳細的說明。
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施方式
如圖1所示的鎂法處理含硫酸銨工藝廢水并回收硫酸鎂的方法，按下述工藝操作：
1、以制得硫酸鎂濃度為280-550g/L的硫酸鎂溶液為控制標準，分析含硫酸銨廢水中的硫酸銨濃度和分解劑中氧化鎂含量，并以此為依據(jù)計算處理單位體積硫酸銨廢水所需加入分解劑的量，使廢水中硫酸銨完全分解并使所生成的硫酸鎂溶液濃度達到280-550g/L；
2、將含硫酸銨廢水定量的送入分解工序，分解工序所用設備為多功能專用銨解反應器，按每1m3含硫酸銨廢水50-320kg的量加入能量轉換劑，再加入與所加能量轉換劑等當量的菱苦土（輕燒氧化鎂），利用能量轉換劑所釋放的熱量使反應體系溫度提升至65-100℃，目的是免去因反應體系前期加熱所發(fā)生的蒸汽消耗。
3、向反應體系中繼續(xù)加完剩余的菱苦土（步驟1所計算的菱苦土加入量減去步驟2已加入的菱苦土量），使溶液中的硫酸銨與菱苦土（輕燒氧化鎂）反應，生成氨和硫酸鎂。過程以蒸汽補充熱量維持反應體系溫度在65-100℃之間。控制溫度、壓力，反應60-120min至硫酸銨分解完全，再加硫酸使未反應的菱苦土（輕燒氧化鎂）得到分解，反應完成后過濾，得硫酸鎂溶液。
4、將過濾所得濃度為280-550g/L的硫酸鎂溶液直接送多功能硫酸鎂結晶器，采用真空冷卻的方式進行降溫，同時進行絕熱蒸發(fā)。當結晶液體系溫度下降到35-65℃時，再按每立方結晶液50-320kg的量向結晶液中加能量轉換劑，利用能量轉換劑所釋放的熱量使結晶體系溫度恢復至65℃以上，然后再采用真空冷卻的方式進行降溫。當結晶體系溫度下降至35-65℃時，停止負壓操作。真空冷卻過程應控制在60-120min。真空冷卻結束后，在常壓條件下以循環(huán)水為冷卻劑，采用強制冷卻的辦法將結晶體系溫度冷卻至20-30℃，結晶結束。然后經分離、洗滌、包裝制得七水硫酸鎂產品。硫酸鎂結晶率大于80%，所得七水硫酸鎂母液含有能量轉換劑，占被處理硫酸銨廢水及循環(huán)母液總量的20-25%，硫酸鎂濃度在230-260g/L，返回銨分解工序混合配料。
真空冷卻過程水分蒸發(fā)量控制：水蒸發(fā)量為所處理銨氮廢水及循環(huán)母液總量的13-15%。
5、銨分解過程在負壓條件下進行，通過負壓使反應體系沸點降低，使所生成的氨溶解度下降，并將所產生的氨蒸汽引入到由冷凝、混合吸收裝置組成的氨水制備系統(tǒng)，在全封閉條件下經冷凝、吸收制得濃度為7-10%的氨水。如需制得高濃度氨水，則可將所得7-10%的氨水送入汽提蒸氨塔，經汽提、冷凝收得濃度為20-28%的氨水。銨分解過程分為前后三個階段，第一階段為能量轉換階段，即以能量轉換劑所釋放的熱量使反應體系溫度提升到65-100℃，以減少蒸汽消耗。第二階段為復分解反應階段，即由分解劑與硫酸銨反應，生成氨和硫酸鎂。第三階段為強化分解階段，即由硫酸分解反應體系中未反應的分解劑，使分解劑反應完全。銨分解過程水分蒸發(fā)量控制：水蒸發(fā)量為所處理銨氮廢水及循環(huán)母液總量的25-35%。