CN101475275B

CN101475275B - 水回收处理系统及水回收处理方法

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Publication number: CN101475275B
Application number: CN2008100016108A
Authority: CN
Inventors: 梁德明; 夏工杰; 廖启钟
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2028-01-04
Also published as: CN101475275A

Abstract

一种水回收处理系统，包括原水源、增碱反应槽、碱液添加装置、砂滤装置、缓冲水槽、电流去离子装置及回流管。增碱反应槽连通于原水源。碱液添加装置连通于增碱反应槽，用以将碱液添加至增碱反应槽中。砂滤装置连通于增碱反应槽。缓冲水槽连通于砂滤装置。电流去离子装置具有电透析模块及回收产水输出管。电透析模块连通于缓冲水槽。回收产水输出管连通于电透析模块。回流管连通于回收产水输出管与缓冲水槽之间。

Description

水回收处理系统及水回收处理方法

【技术领域】

本发明是有关于一种水回收处理系统及方法，特别是有关于一种可有效去除原水中二氧化硅的水回收处理系统及方法。

【背景技术】

一般来说，目前常用于脱盐的水处理与回收技术主要包括有离子交换树脂法、反渗透法、电透析(ED)法及倒极式电透析(EDR)法等。含低浓度盐类(TDS小于500mg/L)的水处理与回收适用于离子交换树脂法，含中、高浓度盐类(TDS介于500mg/L和5,000mg/L之间)的水处理与回收适用于电透析法、倒极式电透析法或反渗透法，而含高浓度盐类(TDS大于5,000mg/L)的水处理与回收则适用于反渗透法。

由于一般用于水回收再利用的原水的导电率约为1500～2500μS/cm，故使用电透析法脱盐会相当具有经济性。此外，相比于薄膜过滤法，应用电透析法较可能克服胶质结垢、有机物结垢及生物结垢的问题，因而可避免因经常性严重结垢所造成的过滤膜组汰换频率过高的成本问题。

由于电透析法具有将半咸水淡化的功能，故其常应用于地下水或河川水的脱盐处理，并且其产水可作为工业用水。然而，就水回收再利用而言，电透析法的应用需视原水的水质而定。更具体而言，由于电透析法或装置无法完全去除原水中的非离子性物质(例如，二氧化硅)，故单纯利用电透析法或装置来脱盐的产水中仍会含有相当多的非离子性物质，因而会使其产水不适合再利用。

此外，中国台湾专利第585843号披露了一种硅石系积垢的防止方法及防止装置，其乃是将冷却循环水通过填装硅胶粒的塔柱，以去除水中的二氧化硅。

另外，中国台湾专利公开第200604108号披露了一种二氧化硅去除装置与二氧化硅去除方法，其乃是将含有二氧化硅的原水的酸碱值先调整为7，然后利用反渗透法处理。接着，将反渗透浓缩水的酸碱值调整为6.5至9.0，并使其流过含多孔材质的二氧化硅去除装置。

【发明内容】

本发明提供一种水回收处理系统及方法，其可预先去除原水中的二氧化硅，接着再以电流去离子装置来进行脱盐，以提升原水回收的品质。

如上所述，本发明的一个目的是要提供一种水回收处理系统，包括：原水源；连通于该原水源的增碱反应槽；连通于该增碱反应槽的碱液添加装置，用以将碱液添加至该增碱反应槽中；连通于该增碱反应槽的砂滤装置；连通于该砂滤装置的缓冲水槽；具有电透析模块及回收产水输出管的电流去离子装置，其中，该电透析模块连通于该缓冲水槽，以及该回收产水输出管连通于该电透析模块；以及连通于该回收产水输出管与该缓冲水槽之间的回流管。

根据上述目的，该电流去离子装置还具有浓水循环管及浓水槽，该浓水循环管连通于该电透析模块，以及该浓水槽设置于该浓水循环管之上，并且连通于该原水源。

根据上述目的，还包括第一酸液添加装置，连通于该缓冲水槽，用以将酸液添加至该缓冲水槽中。

根据上述目的，还包括第二酸液添加装置，连通于该浓水槽，用以将酸液添加至该浓水槽中。

根据上述目的，该电流去离子装置还具有浓水排放管，连通于该浓水槽。

根据上述目的，该电流去离子装置为电透析装置。

根据上述目的，该电流去离子装置为倒极式电透析装置。

本发明的另一个目的是要提供一种水回收处理方法，包括：调整原水的酸碱值至10与12之间，以使该原水中的二氧化硅形成硅酸盐沉淀物；使该原水流经砂滤装置，以滤除该原水中的硅酸盐沉淀物；调整流经该砂滤装置的该原水的酸碱值至9.5与10.5之间；以及将该原水输入至电流去离子装置之中，以进行脱盐处理及输出回收产水。

根据上述目的，该回收产水的酸碱值介于7.5与8.5之间，以及流经该砂滤装置的该原水的酸碱值通过使该回收产水部份回流混合而调整至9.5与10.5之间。

根据上述目的，流经该砂滤装置的该原水的酸碱值通过添加酸液而调整至9.5与10.5之间。

根据上述目的，该原水的酸碱值通过添加碱液而调整至10与12之间。

根据上述目的，该电流去离子装置具有浓水循环管，以及该浓水循环管容纳有浓水。

根据上述目的，调整该浓水的酸碱值至5与7之间，以避免该浓水循环管内或浓室离子交换膜上产生结垢阻塞。

根据上述目的，该浓水的酸碱值通过使该原水流入混合而调整至5与7之间。

根据上述目的，该浓水的酸碱值通过添加酸液而调整至5与7之间。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特例举优选实施例并配合附图作详细说明。

【附图说明】

图1为显示本发明的水回收处理系统的平面示意图；

图2为显示根据本发明的水回收处理系统的运作流程示意图；

图3为显示以本发明的水回收处理系统来处理放流水的试验效果图；以及

图4为显示以本发明的水回收处理系统来处理放流水的试验数据图。

【主要附图标记说明】

100～水回收处理系统 162～回收产水输出管

110～原水源 163～浓水循环管

120～增碱反应槽 164～浓水槽

130～碱液添加装置 165～浓水排放管

140～砂滤装置 170～回流管

150～缓冲水槽 180～第一酸液添加装置

160～电流去离子装置 190～第二酸液添加装置

161～电透析模块 195～原水旁通管

【具体实施方式】

现配合附图说明本发明的优选实施例。

请参阅图1，本实施例的水回收处理系统100主要包括原水源110、增碱反应槽120、碱液添加装置130、砂滤装置140、缓冲水槽150、电流去离子装置160、回流管170、第一酸液添加装置180及第二酸液添加装置190。

增碱反应槽120连通于原水源110。

碱液添加装置130连通于增碱反应槽120，其可用来将碱液(例如，NaOH溶液)添加至增碱反应槽120之中。

砂滤装置140连通于增碱反应槽120。

缓冲水槽150连通于砂滤装置140。

电流去离子装置160可以是电透析(ED)装置或倒极式电透析(EDR)装置。更详细的来说，电流去离子装置160具有电透析模块161、回收产水输出管162、浓水循环管163、浓水槽164及浓水排放管165。电透析模块161连通于缓冲水槽150。回收产水输出管162连通于电透析模块161。浓水循环管163连通于电透析模块161。浓水槽164设置于浓水循环管163之上，并且浓水槽164经由原水旁通管195而连通于原水源110。浓水排放管165连通于浓水槽164。

回流管170连通于回收产水输出管162与缓冲水槽150之间。

第一酸液添加装置180连通于缓冲水槽150，其可用来选择性地将酸液(例如，HCl溶液)添加至缓冲水槽150之中。

第二酸液添加装置190连通于电流去离子装置160的浓水槽164，其可用来选择性地将酸液(例如，HCl溶液)添加至浓水槽164之中。

接下来说明以水回收处理系统100来进行水回收处理的运作方式。

如图1所示，原水源110所提供的原水会输送至增碱反应槽120之中。在此，由于原水中含有非离子态的二氧化硅(SiO₂)，故其无法由后续的电流去离子装置160来脱盐去除。因此，利用碱液添加装置130来将碱液(例如，NaOH溶液)添加至增碱反应槽120之中，以将原水的酸碱值(pH值)调整至10与12之间，因而可使得原水中的二氧化硅形成硅酸盐沉淀物(例如，MgSiO₃等)或带电荷的硅化合物，如图2的步骤S1所示。

接着，仍如图1所示，从增碱反应槽120流出的含有硅酸盐沉淀物的原水会流至砂滤装置140之中。此时，原水中的硅酸盐沉淀物会由砂滤装置140所滤除，如图2的步骤S2所示。

然后，仍如图1所示，流经砂滤装置140的原水会流至缓冲水槽150之中。在此，由于流经砂滤装置140的原水仍会具有介于10与12之间的高酸碱值，故在经由后续的电流去离子装置160进行脱盐处理时常会导致其内部发生结垢阻塞现象。因此，在缓冲水槽150之中，可进行调整流经砂滤装置140的原水的酸碱值至9.5与10.5之间(亦即，降低原水的酸碱值至10左右)，如图2的步骤S3所示。值得注意的是，在本实施例中，流经砂滤装置140的原水的酸碱值可通过使电流去离子装置160所输出的回收产水(酸碱值是介于7.5与8.5之间)部份经由回流管170回流至缓冲水槽150中进行混合而调整至10左右，或者流经砂滤装置140的原水的酸碱值可通过利用第一酸液添加装置180添加酸液(例如，HCl溶液)至缓冲水槽150中而调整至10左右。

最后，仍如图1所示，流经缓冲水槽150的原水会输入至电流去离子装置160中，以进行脱盐处理及输出回收产水(酸碱值是介于7.5与8.5之间)，如图2的步骤S4所示。在此，回收产水会经由电流去离子装置160的回收产水输出管162输出再利用。此外，如上所述，部份回收产水会经由回流管170回流至缓冲水槽150中来降低其内原水的酸碱值。

另一方面，为了避免电流去离子装置160的浓水循环管163内或浓室离子交换膜上因过多沉淀物堆积而产生结垢阻塞现象，可将其内浓水的酸碱值调整至5与7之间(亦即，降低浓水的酸碱值至6左右)。在本实施例中，浓水的酸碱值可通过利用第二酸液添加装置190添加酸液(例如，HCl溶液)至浓水槽164中而调整至6左右。

此外，利用本发明的水回收处理系统100来处理放流水的试验效果显示于图3之中。此模型试验的废水是来自于某工厂的放流水。此放流水中所含有的硅离子浓度为12mg/L，并且此放流水希望能被处理回收再利用以作为次级用水。水再生处理流程是：将废水的pH值以碱液调整至10与12之间，经砂滤装置140去除悬浮固体后，再经电透析(电流去离子装置160)淡化处理。电透析产水的水量约为12m³/h，电透析模块161为三级三段共450对膜，操作电压约为100伏特，以及电流约为42至51安培。整个系统运转的硅(Si)浓度如图3所示，硅离子去除率为33％～73％。

另外，如图4所示，取上述试验的三组水样(S1～S3)进行较详细的水质分析。由图4的数据可知，本发明的水回收处理系统100确实可降低水中的硅(Si)浓度及其它离子浓度至一般自来水(CW)的水质程度，以达到水回收再利用的目的。

此外，原水源110所提供的原水可补充至浓水循环管163及浓水槽164中，使浓水可经由连通于浓水槽164的浓水排放管165排出至电流去离子装置160之外，而使浓水槽164中的离子浓度不会持续升高。

此外，虽然本实施例的水回收处理系统100是以同时具有回流管170、第一酸液添加装置180、第二酸液添加装置190及原水旁通管195来举例说明，但其亦可选择性地省略回流管170或第一酸液添加装置180以及选择性地省略第二酸液添加装置190或原水旁通管195，同样能达成上述调整原水及浓水的酸碱值的功效。

综上所述，本发明所披露的水回收处理系统及方法除了可有效去除原水中的二氧化硅，还可在不影响电流去离子装置脱盐运作的前提下来提升原水回收再利用的品质。

虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应可作任意更动与润饰，因此，本发明的保护范围应以所附权利要求书所限定的范围为准。

Claims

1.一种水回收处理系统，包括：

原水源；

增碱反应槽，连通于该原水源；

碱液添加装置，连通于该增碱反应槽，并用以将碱液添加至该增碱反应槽中；

砂滤装置，连通于该增碱反应槽；

缓冲水槽，连通于该砂滤装置；

电流去离子装置，具有电透析模块及回收产水输出管，其中，该电透析模块连通于该缓冲水槽，以及该回收产水输出管连通于该电透析模块；以及

回流管，连通于该回收产水输出管与该缓冲水槽之间。

2.如权利要求1所述的水回收处理系统，其中，该电流去离子装置还具有浓水循环管及浓水槽，该浓水循环管连通于该电透析模块，以及该浓水槽设置于该浓水循环管之上，并且连通于该原水源。

3.如权利要求1所述的水回收处理系统，还包括第一酸液添加装置，连通于该缓冲水槽，用以将酸液添加至该缓冲水槽中。

4.如权利要求2所述的水回收处理系统，还包括第二酸液添加装置，连通于该浓水槽，用以将酸液添加至该浓水槽中。

5.如权利要求2所述的水回收处理系统，其中，该电流去离子装置还具有连通于该浓水槽的浓水排放管。

6.如权利要求1所述的水回收处理系统，其中，该电流去离子装置为电透析装置。

7.如权利要求1所述的水回收处理系统，其中，该电流去离子装置为倒极式电透析装置。

8.一种水回收处理方法，包括：

调整原水的酸碱值至10与12之间，以使该原水中的二氧化硅溶解及形成硅酸盐沉淀物；

使该原水流经砂滤装置，以滤除该原水中的硅酸盐沉淀物；

调整流经该砂滤装置的该原水的酸碱值至9.5与10.5之间；以及

将该原水输入至电流去离子装置之中，以进行脱盐处理及输出回收产水；其中，

该回收产水的酸碱值介于7.5与8.5之间，以及流经该砂滤装置的该原水的酸碱值通过使该回收产水部份回流混合而调整至9.5与10.5之间。

9.如权利要求8所述的水回收处理方法，其中，流经该砂滤装置的该原水的酸碱值还通过添加酸液而调整至9.5与10.5之间。

10.如权利要求8所述的水回收处理方法，其中，该原水的酸碱值通过添加碱液而调整至10与12之间。

11.如权利要求8所述的水回收处理方法，其中，该电流去离子装置具有浓水循环管，以及该浓水循环管容纳有浓水。

12.如权利要求11所述的水回收处理方法，还包括：

调整该浓水的酸碱值至5与7之间，以避免该浓水循环管内或浓室离子交换膜上产生结垢阻塞。

13.如权利要求12所述的水回收处理方法，其中，该浓水的酸碱值通过使该原水流入混合而调整至5与7之间。

14.如权利要求12所述的水回收处理方法，其中，该浓水的酸碱值通过添加酸液而调整至5与7之间。