專利名稱：高硫酸根廢水超高水回收率ro脫鹽處理方法及處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理方法及處理系統(tǒng)，尤其涉及一種高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法及處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，水處理脫鹽技術(shù)主要有蒸餾法、膜法、電滲析、電除鹽、離子交換法等工藝，每種工藝都有其應(yīng)用領(lǐng)域及優(yōu)缺點(diǎn)。蒸餾法最早應(yīng)用于海水淡化、由于這種方法要求提供熱源(蒸汽)，投資成本高等缺點(diǎn)，應(yīng)用受到限制；電滲析和電除鹽由于制水成本高，脫鹽效率低等因素應(yīng)用范圍也不廣泛；離子交換法是一種高效脫鹽處理技術(shù)，隨著離子交換樹(shù)脂種類(lèi)的增加，脫鹽應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但離子交換法需要消耗再生藥劑，如，酸、堿、鹽等，同時(shí)產(chǎn)生再生廢液一廢酸、廢堿等； 膜法反滲透(RO)脫鹽水處理技術(shù)是近30多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型水處理技術(shù)，膜法反滲透脫鹽工藝由于是通過(guò)壓力驅(qū)動(dòng)使水通過(guò)半透膜而水中的離子被截留在膜的另一側(cè)而達(dá)到水和水中溶解性鹽的分離，整個(gè)過(guò)程無(wú)相變、常溫，不需要熱源，再生藥劑，脫鹽率可達(dá)到97%以上，這些優(yōu)點(diǎn)使膜法反滲透脫鹽技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但這種脫鹽技術(shù)常規(guī)水回收率不超過(guò)75%，水的利用率低是這種脫鹽技術(shù)很大的缺點(diǎn)，如何提高反滲透水回收率一直是水處理工作者的課題。影響膜法反滲透脫鹽工藝的水回收率主要與反滲透脫鹽原理相關(guān)。反滲透膜是一種半透膜，通過(guò)壓力驅(qū)動(dòng)水透過(guò)膜而離子被截留在膜的另一側(cè)。圖I為常規(guī)反滲透系統(tǒng)流程設(shè)置圖。如圖I所示，常規(guī)反滲透系統(tǒng)包括高壓泵101、第一段反滲透裝置102和二段反滲透裝置103。高壓泵101是設(shè)置在一段反滲透裝置102之前，含鹽廢水I經(jīng)過(guò)一段反滲透裝置處理之后，進(jìn)入二段反滲透裝置103，進(jìn)行二次反滲透處理。之后將反滲透后的產(chǎn)水Il進(jìn)行收集，將濃水12進(jìn)行排放。水中鹽類(lèi)在膜的另一側(cè)的濃度與水的回收率相關(guān)，也就是說(shuō)，當(dāng)水回收率75%時(shí)，鹽在膜的一側(cè)被濃縮了 4倍，當(dāng)水回收率提高到85%時(shí)，鹽在膜的一側(cè)被濃縮了 6. 67倍，具體水回收率與鹽濃縮倍率關(guān)系見(jiàn)下表
序號(hào)水回收率鹽濃縮倍率 ~ 75%4
~285%6 67
3 90%10
~ 95%20從上表可以看出，隨著水回收率的提高，鹽濃縮倍率非線性增加，也就是說(shuō)，當(dāng)水回收率從85%提高到90%，提高了 5%，鹽濃縮倍率提高了 3. 33，但從90%提高到95%，仍提高5%，但鹽濃縮倍率提高了 10，當(dāng)反滲透水回收率越高，鹽被濃縮越濃。常規(guī)水中離子溶解是受離子含量影響的，一般常規(guī)水中易結(jié)垢的離子有Ca2+、CO32' Mg2+、SO42'等二價(jià)陽(yáng)離子和二價(jià)陰離子，這些離子會(huì)在反滲透膜的鹽濃縮側(cè)吸附結(jié)晶出來(lái)附著在反滲透膜表面，使反滲透膜結(jié)垢，結(jié)垢物質(zhì)阻礙了反滲透水通過(guò)的通道，反滲透膜無(wú)法正常運(yùn)行，這就是為什么常規(guī)反滲透無(wú)法達(dá)到高水回收率的因素。除了結(jié)垢以外，PH也是影響反滲透水回收率的因素，主要原因是PH影響易結(jié)垢離子的溶解度，隨著PH的增加，易結(jié)垢離子溶解度降低，離子結(jié)垢并附著在反滲透膜上，水回收率降低。為了提高反滲透脫鹽技術(shù)水回收率，一般常用如下的方法I、在進(jìn)行反滲透工藝的入水口加酸降低反滲透進(jìn)水的PH值，防止0&0)3、]\%0)3類(lèi)碳酸根離子結(jié)垢。2、在進(jìn)行反滲透工藝的入水口加阻垢劑，阻垢劑是一種水質(zhì)分散劑，這種物質(zhì)可 通過(guò)分散機(jī)理提高某種或某類(lèi)難溶鹽類(lèi)的溶解度，從而提高反滲透濃水側(cè)鹽類(lèi)濃度，提高水的回收率。3、去除易結(jié)垢離子，如采用石灰-純堿法降低水中的硬度，從而獲得反滲透高的水回收率。前二種方法是用于常規(guī)反滲透水質(zhì)惡劣條件下，用于常規(guī)防止反滲透結(jié)垢的措施，這種方法應(yīng)用后僅能解決部分問(wèn)題，也就是說(shuō)，阻垢劑的效率無(wú)法達(dá)到抑制阻垢到溶解度的6. 67倍以上，而加酸方法僅能解決部分碳酸鹽硬度結(jié)垢問(wèn)題，無(wú)法保證反滲透水回收率要達(dá)到85%以上。第三種方法石灰-純堿法為化學(xué)加藥法，原理是利用石灰降低水中碳酸鹽硬度，利用純堿減低水中的永久硬度，但這種方法按理論完全反應(yīng)為前提，在PH為10. 8時(shí)，CaCO3溶解度為30mg/l，Mg (OH)2的溶解度為10mg/l，則殘余硬度(以碳酸鈣計(jì))為47mg/l，當(dāng)將水調(diào)整到中性(6-8. 5)之間時(shí)，溶解度會(huì)略有增加。這種方法僅解決了部分碳酸鹽硬度問(wèn)題，但殘余硬度過(guò)高，未考慮到水中含有一定硫酸根含量(一般高于200mg/l )，這種情況下對(duì)高水回收率反滲透的影響。硫酸根含量大于200mg/l的高硫酸根含量廢水對(duì)反滲透水回收率的影響可通過(guò)幾種途徑解決I、將硫酸根去除后再經(jīng)過(guò)反滲透除鹽，這種方法為直接法，即將影響因素去除。這種去除硫酸根的方法可采用鈉濾法、離子交換法等方法。2、進(jìn)一步去除水中的硬度，將水中殘余硬度降低到滿足反滲透濃縮倍率的需要，從而達(dá)到將反滲透水回收率提高的目的。這個(gè)方法為間接法。這一去除水中硬度的方法有鈉濾法、離子交換法等。眾所周知的是，上述兩種方法中使用鈉濾的方法后，水回收率仍丨日受水中離子濃縮結(jié)垢的影響，水回收率不可能高，而在現(xiàn)有技術(shù)中使用的離子交換法一般是使用陰離子交換樹(shù)脂，其交換容量較小，處理效率不高。因此，需要提出一種更好的高硫酸根廢水脫鹽處理方法和處理系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，應(yīng)用于硫酸根含量高于200mg/l的廢水進(jìn)行脫鹽處理，利用離子交換技術(shù)去除高硫酸根廢水的硬度，以能夠?qū)Ω吡蛩岣鶑U水進(jìn)行處理，從而保證反滲透回收率高于85%。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，應(yīng)用于硫酸根含量大于200mg/l的廢水，包含以下步驟( 10)將所述高硫酸根廢水通過(guò)離子交換法進(jìn)行陽(yáng)離子交換，以降低高硫酸根廢水的硬度；以及(20)將進(jìn)行陽(yáng)離子交換之后的所述含高硫酸根鹽廢水進(jìn)行反滲透處理，使反滲透回收率大于85%。在本發(fā)明一實(shí)施例中，在步驟(20)中，在所述硫酸根含量為200mg/l以上的情況下，將所述殘留硬度降低至O. 8mmol/L以下，以使所述反滲透回收率大于85%。 本發(fā)明還提出一種高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)，應(yīng)用于硫酸根含量大于200mg/l的廢水，包括順次連接的離子交換系統(tǒng)和反滲透處理系統(tǒng)，高硫酸根含鹽廢水經(jīng)過(guò)所述離子交換系統(tǒng)以降低高硫酸根廢水的硬度，并經(jīng)過(guò)所述反滲透系統(tǒng)進(jìn)行反滲透處理，使所述反滲透回收率大于85%。在一實(shí)施例中，所述離子交換系統(tǒng)包括順次連接的一級(jí)離子交換器和二級(jí)離子交換器，所述一級(jí)離子交換器為鈉離子交換器，所述二級(jí)離子交換器為弱酸離子交換器；或者所述一級(jí)離子交換器為一級(jí)鈉離子交換器，所述二級(jí)離子交換器為二級(jí)鈉離子交換器。在一實(shí)施例中，所述反滲透系統(tǒng)包括高壓泵、一級(jí)反滲透裝置、二級(jí)反滲透裝置和增壓泵，所述高壓泵連接于所述一級(jí)反滲透裝置，用于將所述高硫酸根廢水增壓并通過(guò)所述一級(jí)反滲透裝置，所述增壓泵連接于所述一級(jí)反滲透裝置和所述二級(jí)反滲透裝置，用于將所述一級(jí)反滲透裝置排放的所述高硫酸根廢水增壓并通過(guò)所述二級(jí)反滲透裝置。相比于現(xiàn)有技術(shù)的幾種通過(guò)降低硫酸根含量來(lái)提高反滲透回收率的方法，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)I、將離子交換軟化應(yīng)用于反滲透前預(yù)處理工藝，通過(guò)控制硫酸根對(duì)應(yīng)易結(jié)垢陽(yáng)離子來(lái)達(dá)到間接控制硫酸根陰離子結(jié)垢影響。2、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂較陰離子交換樹(shù)脂更抗污染，交換容量更大，且再生劑成本低，無(wú)論投資還是運(yùn)行成本都較低。3、將CaS04、MgS04結(jié)垢分析作為主要因素，通過(guò)研究控制殘留硬度指標(biāo)，將反滲透水回收率提高到85%以上，甚至可達(dá)到95%以上。


圖I為常規(guī)反滲透系統(tǒng)流程設(shè)置圖。圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法的流程圖。圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例中高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法的流程圖。圖4所示為本發(fā)明一實(shí)施例中高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)的示意圖。圖5所不為本發(fā)明另一實(shí)施例中聞硫酸根廢水超聞水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)的示意圖。圖6為本發(fā)明高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)的反滲透系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)幾個(gè)具體實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的目的、手段和效果，然而值得注意的是，本發(fā)明的范圍并不局限于下述的實(shí)施例，任何使用于本發(fā)明相同或相近的手段皆包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在離子交換法中，陰離子樹(shù)脂交換容量遠(yuǎn)小于陽(yáng)離子的交換 容量，導(dǎo)致處理效率不如陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。因此本發(fā)明提出一種高硫酸根廢水脫鹽處理方法，將離子交換法應(yīng)用于反滲透前的預(yù)處理工藝，通過(guò)控制硫酸根對(duì)應(yīng)的易結(jié)垢陽(yáng)離子來(lái)達(dá)到間接控制硫酸根陰離子結(jié)垢影響。一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)反滲透的水回收率為75%以下，反滲透水回收率為75%_85%即為高反滲透水回收率，并非一般的工藝可以達(dá)到。本發(fā)明提出一種高硫酸根廢水超高水回收率RO (Reverse Osmosis,反滲透)脫鹽處理方法及處理系統(tǒng),使反滲透水回收率能達(dá)到85%以上。圖2所示為本發(fā)明一實(shí)施例的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，如圖2所示，本發(fā)明的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法包括以下步驟( 10)將高硫酸根廢水通過(guò)陽(yáng)離子交換法進(jìn)行離子交換，以降低高硫酸根廢水的硬度；(20)將進(jìn)行陽(yáng)離子交換之后的所述廢水進(jìn)行反滲透處理，其中反滲透回收率大于85%。其中，在步驟(20)中，在所述硫酸根含量為200mg/l以上的情況下，通過(guò)將所述殘留硬度降低至O. 8mmol/L以下，以使所述反滲透回收率大于85%。本發(fā)明的離子交換法可以為鈉離子交換法、弱酸離子交換法或是鈉離子交換法和弱酸離子交換法的組合，或者可以進(jìn)行兩次鈉離子交換和兩次弱酸離子交換，以去除高廢水中對(duì)應(yīng)于SO廣的陽(yáng)離子。在圖3所示的另一實(shí)施例中，在步驟10之前還包括(I)預(yù)處理措施，滿足常規(guī)離子交換進(jìn)水要求。預(yù)處理措施例如為將高硫酸根廢水通過(guò)石灰澄清池去除碳酸鹽硬度，并對(duì)沉淀進(jìn)行過(guò)濾的步驟，以降低硫酸根廢水的硬度。如圖2所示,在步驟10之后、步驟20之前還包括(15)除碳的步驟，如果對(duì)應(yīng)的高硫酸根廢水為負(fù)硬水，水中碳酸鹽堿度在反滲透高回收率下影響水中殘留硬度指標(biāo)，除碳的步驟能夠有效的降低水中碳酸鹽堿度含量。如果對(duì)應(yīng)的高硫酸根廢水為正硬水，則不需要進(jìn)行除碳的步驟。除碳的原理是將水PH調(diào)整到酸性，將碳酸鹽堿度轉(zhuǎn)化成二氧化碳形式，將含有大量二氧化碳的水通過(guò)多層隔板，水在隔板上形成水膜層，利用大氣壓的作用，將二氧化碳從水中分離從而降低水中碳酸鹽堿度。為能夠詳述本發(fā)明的內(nèi)容，本發(fā)明一實(shí)施例提供一煤化工工業(yè)廢水項(xiàng)目，處理水源為整個(gè)廠區(qū)回用水處理裝置排出的濃鹽水，處理系統(tǒng)要求盡可能的應(yīng)用反滲透除鹽且要求獲得90%的系統(tǒng)水回收率，本工程進(jìn)水水質(zhì)條件如下
權(quán)利要求
1.一種高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，應(yīng)用于硫酸根含量大于200mg/l的廢水，其特征在于，包含以下步驟 (10)將所述高硫酸根廢水通過(guò)離子交換法進(jìn)行陽(yáng)離子交換，以降低高硫酸根廢水的硬度；以及 (20)將進(jìn)行陽(yáng)離子交換之后的所述含高硫酸根鹽廢水進(jìn)行反滲透處理，使反滲透回收率大于85%。
2.如權(quán)利要求I所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，其特征在于，步驟(10)中的所述離子交換法為鈉離子交換法、弱酸離子交換法或鈉離子交換法與弱酸離子交換法的組合。
3.如權(quán)利要求2所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，其特征在于，所述鈉離子交換法包括 通過(guò)一級(jí)鈉離子交換和二級(jí)鈉離子交換對(duì)所述高硫酸根廢水進(jìn)行離子交換。
4.如權(quán)利要求I所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，其特征在于，在所述步驟(10)之前還包括 (I)對(duì)高硫酸根廢水進(jìn)行預(yù)處理，以降低高硫酸根廢水的硬度。
5.如權(quán)利要求4所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，其特征在于，在所述步驟(10 )之后、步驟(20 )之前還包括 (15)對(duì)高硫酸根廢水進(jìn)行除碳處理。
6.如權(quán)利要求2所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，其特征在于，所述鈉離子交換法與弱酸離子交換法的組合為 通過(guò)一級(jí)鈉離子交換和二級(jí)弱酸離子交換對(duì)所述高硫酸根廢水進(jìn)行離子交換。
7.如權(quán)利要求I所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法，其特征在于，在步驟(20)中，通過(guò)將所述殘留硬度降低至O. 8mmol/L以下，以使所述反滲透回收率大于85%。
8.一種高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)，應(yīng)用于硫酸根含量大于200mg/I的廢水，其特征在于，包括順次連接的離子交換系統(tǒng)(300)和反滲透處理系統(tǒng)(600)，所述高硫酸根含鹽廢水(I)經(jīng)過(guò)所述離子交換系統(tǒng)(300)進(jìn)行陽(yáng)離子交換，以降低高硫酸根廢水的硬度，并經(jīng)過(guò)所述反滲透系統(tǒng)(600)進(jìn)行反滲透處理，使所述反滲透回收率大于85%。
9.如權(quán)利要求8所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)，其特征在于，所述離子交換系統(tǒng)(300)包括順次連接的一級(jí)離子交換器(301)和二級(jí)離子交換器(302)，所述一級(jí)離子交換器(301)為鈉離子交換器，所述二級(jí)離子交換器(302)為弱酸離子交換器；或者所述一級(jí)離子交換器(301)為一級(jí)鈉離子交換器，所述二級(jí)離子交換器(302)為二級(jí)鈉離子交換器。
10.如權(quán)利要求8所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)，其特征在于，所述離子交換系統(tǒng)(300)和所述反滲透系統(tǒng)(600)之間還設(shè)置有除碳器(500)。
11.如權(quán)利要求8所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)，其特征在于，所述離子交換系統(tǒng)(300)之前還包括石灰澄清池(100)和濾池(200)。
12.如權(quán)利要求8所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反滲透系統(tǒng)(600 )包括高壓泵(601 )、一級(jí)反滲透裝置(602 )、二級(jí)反滲透裝置(603 )和增壓泵(604)，所述高壓泵(601)連接于所述一級(jí)反滲透裝置(602)，用于將所述高硫酸根廢水(I)增壓并通過(guò)所述一級(jí)反滲透裝置(602)，所述增壓泵(604)連接于所述一級(jí)反滲透裝置(602 )和所述二級(jí)反滲透裝置(603 )，用于將所述一級(jí)反滲透裝置(602 )排放的所述高硫酸根廢水(I)增壓并通過(guò)所述二級(jí)反滲透裝置(603 )。
13.如權(quán)利要求12所述的高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理系統(tǒng)，其特征在于，所述二級(jí)反滲透裝置(603)產(chǎn)生的濃水(12’)回流至所述高壓泵(601)的進(jìn)水口。
全文摘要
本發(fā)明提出一種高硫酸根廢水超高水回收率RO脫鹽處理方法和處理系統(tǒng)，應(yīng)用于硫酸根含量大于200mg/l的廢水，包含以下步驟(1)將所述含高硫酸根鹽廢水通過(guò)離子交換法進(jìn)行陽(yáng)離子交換；以及(2)將進(jìn)行陽(yáng)離子交換之后的所述含高硫酸根鹽廢水進(jìn)行反滲透處理，使反滲透回收率大于85%。本發(fā)明將離子交換法應(yīng)用于反滲透前預(yù)處理工藝，通過(guò)控制硫酸根對(duì)應(yīng)易結(jié)垢陽(yáng)離子來(lái)達(dá)到間接控制硫酸根陰離子結(jié)垢影響，交換容量更大，成本低，將反滲透水回收率提高到85%以上。
文檔編號(hào)C02F9/04GK102897947SQ201210371178
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者羅海泉, 張旭兵, 周敏 申請(qǐng)人:北京新源國(guó)能科技有限公司