一種高含硼地?zé)嵛菜奶幚矸椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)廢水處理及回收利用領(lǐng)域，特別是涉及一種高含硼地?zé)嵛菜奶幚矸椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)地?zé)豳Y源儲(chǔ)量豐富，現(xiàn)以北方開(kāi)發(fā)利用為主，寒冷時(shí)節(jié)用于城鎮(zhèn)居民采暖，既節(jié)省了大量燃煤，又減少了二氧化碳、二氧化硫排放。
[0003]為防止無(wú)度開(kāi)采地?zé)豳Y源，地?zé)衢_(kāi)發(fā)要求“一井一灌”，旨在保護(hù)深層水源。但回灌井鉆井費(fèi)用高昂、使用期限短暫，所以制約了地?zé)衢_(kāi)發(fā)事業(yè)快速發(fā)展。以咸陽(yáng)區(qū)域?yàn)槔?，打一口回灌井成本?00萬(wàn)元(井深3300m X 1550元/m = 511.5萬(wàn)元)，當(dāng)尾水回灌地層3?6個(gè)月后，近井地帶便產(chǎn)生污染淤塞，失去回灌作用。初步統(tǒng)計(jì)，冬季供暖期間，全國(guó)每天累積汲取地?zé)崴恳延偃f(wàn)噸，而尾水回灌數(shù)量不足20%，即絕大部分尾水直接外排或經(jīng)生活污水處理廠予以處理。
[0004]實(shí)施地?zé)嵛菜幚砑百Y源化利用，地?zé)嵛菜?jīng)處理后，可以符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，或地面水排放標(biāo)準(zhǔn)，這樣既可緩解了淡水缺乏局面，又能彌補(bǔ)淺層地下水源不足問(wèn)題，并且一旦淺層水系飽和后，會(huì)向地層縱深滲透，恢復(fù)深層水源。總之，無(wú)論是從能源接替的戰(zhàn)略發(fā)展考慮，還是著眼于現(xiàn)實(shí)需求，實(shí)施地?zé)嵛菜幚砑百Y源化利用，不單純依賴回灌井處置尾水，皆不失為一項(xiàng)重要舉措。
[0005]“地?zé)嵛菜笔侵附?jīng)板框換熱之后的地?zé)嵩?，一般源于地表?000?3500m深處，水質(zhì)組分十分復(fù)雜，不僅礦化度高，重金屬離子(鉛、鉻、鋅、汞等)及非金屬離子(硼、砷、氟等)含量也比較高。以咸陽(yáng)區(qū)域?yàn)槔?，地?zé)嵛菜鸷考s100mg/L，超出國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定指標(biāo)((0.5mg/L)200倍。有關(guān)毒理分析試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)人體吸收超過(guò)10mg硼之后，會(huì)產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，首先傷及內(nèi)臟，甚至造成生命危險(xiǎn)。如果農(nóng)作物、經(jīng)濟(jì)作物及蔬菜澆灌用水中含硼量> 30mg/L時(shí)，會(huì)造成減產(chǎn)或絕收。
[0006]在除硼工藝方面，日本生產(chǎn)的“除硼專用RO膜”取得了一定的效果，但在處理地?zé)嵛菜畷r(shí)存在一些問(wèn)題:一是工藝復(fù)雜，首先需將尾水(原水)PH值從7.1調(diào)高至10.5以上，待終端產(chǎn)水后再加酸性物質(zhì)中和，如此一來(lái)，必然導(dǎo)致各項(xiàng)費(fèi)用增加；二是除硼率< 90%，依然超出中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的20倍；三是產(chǎn)水率< 60%，余下的40%仍會(huì)造成二次污染；四是“除硼專用膜”耐溫< 40°C，而地?zé)嵛菜疄?0?55°C，不能直接進(jìn)膜。而采用過(guò)濾吸附技術(shù)處理地?zé)嵛菜诘責(zé)嵛菜鹆?00mg/L時(shí)，采用國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的10余種除硼樹(shù)脂或介質(zhì)，分別進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)，雖經(jīng)四級(jí)過(guò)濾吸附，除硼率仍小于90%，出水遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家地面水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此現(xiàn)有除硼工藝無(wú)法滿足地?zé)嵛菜鹬夹g(shù)要求。
[0007]在除硼設(shè)備方面，在設(shè)備內(nèi)置介質(zhì)進(jìn)行吸附過(guò)濾時(shí)，國(guó)內(nèi)外均采用“水帽”(一種小型傘狀過(guò)濾器)隔離保護(hù)介質(zhì)，同時(shí)實(shí)施過(guò)濾功能。水帽多為PE材質(zhì)，絲扣(子扣)與花板(鋼板)母扣吻合性差，設(shè)備運(yùn)行超過(guò)0.5MPa，極易造成絲扣脫落或水帽格柵斷裂，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)全部流失，不能滿足吸附過(guò)濾除硼的運(yùn)行要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對(duì)地?zé)嵛菜鸬募夹g(shù)要求，為了克服現(xiàn)有技術(shù)中除硼率低、處理后廢水不能充分回收率和達(dá)標(biāo)排放，除硼設(shè)備易損壞、等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種地?zé)嵛菜奶幚矸椒?，提高除硼效率、降低設(shè)備投資成本和運(yùn)行費(fèi)用，提高地?zé)嵛菜Y源化利用水平。
[0009]本發(fā)明的一種高含硼地?zé)嵛菜奶幚矸椒ㄊ沁@樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]a.地?zé)嵛菜M(jìn)入由預(yù)過(guò)濾器和除硼過(guò)濾器組成的除硼裝置，去除固體、離子雜質(zhì)和硼；處理后的出水達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，高含硼濃縮液可以作為提硼原料；
[0011]b.除硼過(guò)濾器出水進(jìn)入陶瓷膜超濾設(shè)備進(jìn)行處理；
[0012]c.陶瓷膜超濾出水進(jìn)行一級(jí)防滲透處理，一級(jí)反滲透出水能夠達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；
[0013]d.一級(jí)反滲透出水進(jìn)行二、三級(jí)反滲透處理，三級(jí)反滲透出水能夠達(dá)到桶裝純凈水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；
[0014]所述預(yù)過(guò)濾器裝填由活性炭和硅藻土燒結(jié)而成的過(guò)濾介質(zhì)，所述除硼過(guò)濾器裝填含有多價(jià)醇基和氨基的除硼吸附樹(shù)脂；
[0015]所述除硼過(guò)濾器為立式罐形容器，由罐上端、罐體、罐下端三部分組成；所述罐上端的頂部設(shè)有進(jìn)排氣閥；所述罐下端的底部設(shè)有排污閥；所述罐體的下部一側(cè)設(shè)有地?zé)嵛菜M(jìn)口，所述罐體的上部與所述地?zé)嵛菜M(jìn)口相對(duì)的另一側(cè)設(shè)有產(chǎn)水口 ；在所述地?zé)嵛菜M(jìn)口之上設(shè)有下花板，在所述產(chǎn)水口之下設(shè)有上花板，在所述上花板和所述下花板的下面安有纖維濾網(wǎng)。
[0016]在具體實(shí)施時(shí)，所述地?zé)嵛菜呐鹪睾繛?20mg/L-200mg/L，其礦化度為4000mg/L ?6000mg/L、總硬度為 200mg/L ?260mg/L、溶解性固體為 4000mg/L ?5000mg/L、可溶性二氧化娃為40mg/L?50mg/L、娃酸鈉為30mg/L?60mg/L、氟為2mg/L?2.5mg/L。在具體實(shí)施時(shí)，所述預(yù)過(guò)濾器中過(guò)濾介質(zhì)的粒徑為0.2?0.4mm ;所述除硼過(guò)濾器中除硼吸附樹(shù)脂的粒徑為0.2?0.4mm。所述上纖維濾網(wǎng)和下纖維濾網(wǎng)的網(wǎng)眼孔徑為100?120目；所述上花板和所述下花板以支架固定到所述罐體。
[0017]在具體實(shí)施時(shí)，步驟a中，所述預(yù)過(guò)濾器的操作壓力0.1?0.2MPa，進(jìn)水溫度 600C,罐體內(nèi)循環(huán)時(shí)間5?40min、優(yōu)選5?15min,清洗周期4?8h、優(yōu)選5?7,清洗時(shí)間2?3h ;所述除硼過(guò)濾器的操作壓力0.1?0.2MPa，進(jìn)水溫度彡60°C，進(jìn)水pH7?10、優(yōu)選7?8，罐體內(nèi)循環(huán)時(shí)間10?40min、優(yōu)選5?15min,清洗周期3?6h、優(yōu)選4?5,清洗時(shí)間2?3h。
[0018]在具體實(shí)施時(shí)，在所述預(yù)過(guò)濾器清洗時(shí)，首先使用含有0.93?0.99?丨％氫氧化鈉的清洗液進(jìn)行堿性清洗，然后使用含有1.2?1.28wt%鹽酸的清洗液進(jìn)行酸性清洗；在所述除硼過(guò)濾器清洗時(shí)，首先使用含有1.2?1.28wt%鹽酸的清洗液進(jìn)行酸性清洗，然后使用含有0.93?0.99wt%氫氧化鈉的清洗液進(jìn)行堿性清洗。
[0019]在具體實(shí)施時(shí)，在所述預(yù)過(guò)濾器清洗時(shí)，所述堿性清洗和酸性清洗的清洗時(shí)間分別為15min ;在堿性清洗后，用清水進(jìn)行清洗，至清洗出水的pH為7?8 ;在酸性清洗后，用清水進(jìn)行清洗，至清洗出水的pH為5?6 ;在所述除硼過(guò)濾器清洗時(shí)，所述酸性清洗和堿性清洗的清洗時(shí)間分別為15min ;在酸性清洗后，用清水進(jìn)行清洗，至清洗出水的pH為5?6 ;在堿性清洗后，用清水進(jìn)行清洗，至清洗出水的pH為7?8。
[0020]在具體實(shí)施時(shí)，在步驟b，所述陶瓷膜超濾的操作條件為:進(jìn)水溫度< 60°C、操作壓力彡0.4MPa、反沖周期0.3h?0.75h、反沖時(shí)間0.5?I分鐘、反沖壓力彡0.5Mpa，產(chǎn)水懸浮物粒徑< 0.05 μ m ;在步驟c，所述一級(jí)防滲透的操作條件為:進(jìn)水?dāng)?shù)量20?25m3/h、產(chǎn)水?dāng)?shù)量12.5?14m3/h、進(jìn)水溫度彡60°C、操作壓力1.3?1.4MPa、清洗周期3?6個(gè)月；在步驟d，所述二、三級(jí)防滲透的操作條件為:進(jìn)水?dāng)?shù)量0.7?0.8m3/h、產(chǎn)水?dāng)?shù)量0.5?0.6m3/h、進(jìn)水溫度彡60°C、操作壓力0.9?1.1MPa，清洗周期10?18個(gè)月。在步驟c和步驟d，采用一級(jí)反滲透產(chǎn)水配制的0.5?lwt%十二烷基硫酸鈉的水溶液，溫度> 50°C作為反滲透膜的清洗液。
[0021]預(yù)處理設(shè)備的主要作用是攔截阻隔尾水中所含固體物質(zhì)，不僅大幅提升除硼效率，而且可節(jié)省約30 %的除硼費(fèi)用。
[0022]預(yù)處理濾料是由活性碳微粒與硅藻土等材料混和燒結(jié)而成的顆粒，與除硼吸附樹(shù)脂配伍使用，效果極佳；該濾料經(jīng)再生之后重復(fù)使用，能夠大大降低除硼運(yùn)行費(fèi)用。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的地?zé)嵛菜械膽腋∥镝?0mg/L，硼元素20mg/L?200mg/L。
[0023]除硼過(guò)濾器填裝的吸附樹(shù)脂是一種聚合物，具有顯著的選擇性吸附硼的作用，其化學(xué)結(jié)構(gòu)在官能團(tuán)中具備多價(jià)醇基和胺基，多價(jià)醇基部分與硼生成絡(luò)合陰離子，胺基部分作為陰離子交換基捕集生成的絡(luò)合陰離子，從而選擇吸附硼離子。該濾料不受共存鹽類的影響，但對(duì)pH值非常敏感，絡(luò)合離子只有在中性或堿性溶液中才能生成，反之，在酸性溶液里絡(luò)合離子分解。
[0024]除硼過(guò)濾器的產(chǎn)水水質(zhì)既可達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，又能鏈接下游設(shè)備，將水質(zhì)深度處理，使凈化水質(zhì)達(dá)到飲用水或農(nóng)田灌溉用水指標(biāo)要求。利用本發(fā)明得到的提取硼濃縮液可以再行制備硼化產(chǎn)品；為制備硼化產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)了“變害為寶”、杜絕了環(huán)境“二次污染”創(chuàng)造了先決條件。
[0025]采用100目平面合成纖維濾布，替代多年沿襲的“水帽”隔離介質(zhì)的過(guò)濾方式，工藝簡(jiǎn)約，造價(jià)低廉；其流通面積與水帽相比，可提高3倍以上；而且耐高溫、耐腐蝕，抗壓強(qiáng)度提高三倍以上，使用期限可延長(zhǎng)3年；不僅大大減少了投資成本，而且能夠確保過(guò)濾介質(zhì)不再遭受損失。與采用“水帽”的現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法能夠提高單位時(shí)間尾水處理量二倍，并且杜絕過(guò)濾介質(zhì)隨時(shí)流失現(xiàn)象。
[0026]本發(fā)明改變了地?zé)嵛菜?或廢水)處理通過(guò)介質(zhì)過(guò)濾時(shí),普遍采用的自上而下的傳統(tǒng)方法，采用低進(jìn)高出工藝，解決了實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中極易出現(xiàn)的“偏流”，提升了尾水處理質(zhì)量及生產(chǎn)時(shí)效。并且突破了地?zé)嵛菜蚬I(yè)廢水處理高于40°C技術(shù)限制，將溫度提升至60 0C，拓展了地?zé)嵛菜M(jìn)行高溫處理及深度加工應(yīng)用范圍。
[0027]在地?zé)嵛菜幚砑熬C合利用工藝流程中，一般情況下，預(yù)處理器和除硼過(guò)濾器，用水清洗過(guò)濾介質(zhì)即可；但由于地?zé)嵛菜杓傲蛩徕}含量偏高，可將雜質(zhì)(細(xì)粉砂或懸浮物)粘附于過(guò)濾介質(zhì)之上，所以，必要時(shí)還要使用酸性和堿性溶液進(jìn)行化學(xué)清洗。
[0028]在地?zé)嵛菜鹆?00mg/L時(shí)，采用國(guó)內(nèi)、外生產(chǎn)的10余種除硼樹(shù)脂或介質(zhì)，分別做了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)，雖經(jīng)四級(jí)過(guò)濾吸附，除硼率約<90%。本發(fā)明的首先經(jīng)過(guò)預(yù)處理器的過(guò)濾介質(zhì)，然后再經(jīng)吸附樹(shù)脂除硼，效果極佳，除硼率> 99.6%,噸水投資成本及噸水運(yùn)行成本與現(xiàn)有技術(shù)相比分別下降58%和40%，不僅除硼效果好而且能夠顯著降低能耗。本發(fā)明針對(duì)地?zé)嵛菜|(zhì)特性，研發(fā)了以除硼設(shè)備為主、膜分離為輔并有機(jī)結(jié)合的新型工藝流程，在治理地?zé)嵛菜?、防止淺層水源及環(huán)境污染中，收到了顯著的“治污創(chuàng)收”效果。
【附圖說(shuō)明】
[0029]附圖1，是本發(fā)明地?zé)嵛菜疬^(guò)濾器的結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0030]1-地?zé)嵛菜M(jìn)口 ；2_產(chǎn)水口 ；3_過(guò)濾介質(zhì)入口 ；4_過(guò)濾介質(zhì)出口 ；5_進(jìn)排氣閥；6-排污口 ；7_上花板；8_下花板；9_上纖維濾網(wǎng)；10_下纖維濾網(wǎng)；11_上法蘭；12_下法蘭；13支架-;14-支架；15-設(shè)備支架
[0031]附圖2，是本發(fā)明地?zé)嵛菜鸱椒ǖ墓?