[发明专利]分离方法和反应器

说明书

本公开涉及分离方法和反应器。本公开提供了从CaSO₄的过饱和溶液中沉淀CaSO₄的方法和系统。该沉淀可形成平均直径为约25 μm的石膏颗粒。可以控制沉淀以减少或避免结垢。本公开还提供了其中可以去除CaSO₄结垢的方法和系统。

技术领域

本公开涉及用于从废水中去除硫酸钙的方法和反应器。

背景技术

以下段落并不承认其中讨论的任何内容是现有技术或本领域技术人员知识的一部分。

各种工业方法，例如脱盐、煤矿开采排水、烟道气脱硫和酸性废水的石灰中和，产生包括硫酸钙的含水流出物。硫酸钙可能不合需要地沉淀以在加工设备的表面上形成结垢，从而干扰操作效率。

发明内容

以下介绍旨在向读者介绍该说明书，但并不限定任何发明。一个或更多个发明可以存在于以下描述的装置元件或方法步骤的组合或子组合中或在本文的其他部分中。发明人不会仅通过不在权利要求书中描述此类一个或多个其他发明而放弃或否认其对本说明书中公开的任何一个或更多个发明的权利。

可以通过向含硫酸钙的流出物中加入石灰和碳酸钠来减轻硫酸钙结垢的形成，这可以导致硫酸钠的形成。然而，期望开发减少或避免石灰软化、硫酸钠的产生或这两者的方法和加工设备。与传统的石灰软化方法相比，这种方法和加工设备可导致成本的节省。已经证明，使用常规的凝结/絮凝方法和设备从其过饱和溶液中除去硫酸钙是困难的，因为高浓度的硫酸盐经常导致在设备表面上结垢。

本公开公开了可以单独操作或组合成更大的系统或装置的各种方法和装置。如上所述，根据本公开的较大的系统或装置可以是所公开的方法和装置的子组合。

在一些实施方式中，本公开提供了一种分离方法，其包括：从反应器接受水溶液中的石膏晶种细粒的混合物；向该水溶液中添加阴离子絮凝剂和任选的凝结剂；使石膏晶种细粒和絮凝剂的聚集成絮凝物；将混合物分离为浊度降低的流出物和絮凝的石膏浆料；和使一部分絮凝的石膏浆料暴露于足以将所述絮凝的石膏晶种转变成未絮凝的石膏晶种细粒的剪切应力，并将所述细粒转移到反应器中。

所公开的方法控制石膏晶种在(I)可以被分离为浊度降低的流出物和絮凝的石膏浆料的絮凝部分与(II)可以返回到反应器中并用于沉淀另外的硫酸钙的非絮凝部分的石膏晶种之间的转变。通过将絮凝部分暴露于剪切应力下，例如通过将絮凝的石膏晶种泵送通过具有开式叶轮的离心泵，将絮凝部分转变为非絮凝部分。

在其他实施方式中，本公开提供了一种分离方法，其包括：将CaSO₄的过饱和水溶液接受到多级连续搅拌釜反应器(CSTR)中；将凝结剂添加到(a)多级CSTR的进料流中，或(b)多级CSTR中；使溶液流过多级CSTR，并在剪切条件下操作晶种辅助沉淀和多级CSTR，以产生平均直径为约20μm至约40μm的石膏晶种细粒；并且将石膏晶种细粒作为在水溶液中的石膏晶种细粒混合物转移到分离器中。

本公开的作者已经确定，可以通过使用多级连续搅拌釜反应器来增强石膏沉淀的功效(与单个大级反应器对比)；并且通过在剪切条件下操作多级CSTR来生产平均直径为约20μm至约40μm的石膏晶种细粒。