发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种高含盐废水处理方法及其处理装置,以达到提高回收率的效果。
本发明提供的一种高含盐废水处理方法,其包括步骤如下:
A、降低高含盐废水中的碳酸盐硬度和/或永久硬度,使高含盐废水的碳酸盐硬度在150mg/l以下,永久硬度在300mg/l以下;
B、调整步骤A中的所述高含盐废水的pH值在8.5以下;
C、过滤步骤B中的高含盐废水中的沉淀物;
D、使用钠离子交换器,交换出步骤C中的高含盐废水中的永久硬度;
E、去除步骤D中的高含盐废水中的二氧化碳,使得高含盐废水中二氧化碳的指标在5mg/l以下;
F、再次调整步骤E中的高含盐废水的pH值在8.5以下;
G、使用反渗透装置过滤步骤F中的高含盐废水,过滤后得到的浓缩废水返回至步骤D作为再生剂循环利用。
在本发明的一个实施方案中,在步骤D与步骤E之间还设有步骤D1:使用弱酸离子交换器,交换出步骤D中的高含盐废水中的碳酸盐硬度。
在本发明的一个实施方案中,在步骤D与步骤E之间还设有步骤D2:使用另一钠离子交换器,进一步交换出步骤D中的高含盐废水中的永久硬度。
在本发明的一个实施方案中,所述步骤A中使用澄清池承载高含盐废水,并向澄清池内加入石灰溶液控制碳酸盐硬度和/或加入纯碱溶液控制永久硬度。
在本发明的一个实施方案中,所述步骤B中加入酸溶液。
在本发明的一个实施方案中,所述步骤D中根据表1中高含盐废水中硫酸根的含量和后续反渗透的回收率控制钠离子交换出水的永久硬度。
表1
在本发明的一个实施方案中,所述步骤D1中根据表2中后续反渗透的回收率控制弱酸离子交换出水的碳酸盐硬度。
序号 |
反渗透回收率 |
残留碳酸盐硬度 |
1 |
85% |
0.4mmol/L |
2 |
90% |
0.2mmol/L |
3 |
95% |
0.1mmol/L |
表2
在本发明的一个实施方案中,所述步骤E中使用除碳器。
在本发明的一个实施方案中,所述步骤F中加入碱。
在本发明的一个实施方案中,该高含盐废水处理方法包括步骤如下:
A、将高含盐废水导入一澄清池中,向澄清池内加入适量的石灰溶液和纯碱溶液,以控制高含盐废水的碳酸盐硬度在150mg/l以下,永久硬度在300mg/l以下;
B、向高含盐废水中加入适量的酸,以调整PH值在8.5以下;
C、将高含盐废水导入一滤池中,过滤掉其中的沉淀物;
D、将高含盐废水导入一钠离子交换器,根据表1中高含盐废水硫酸根的含量和后续反渗透的回收率控制高含盐废水的永久硬度;
表1
E、将高含盐废水导入一弱酸离子交换器中,根据表2中后续反渗透的回收率控制高含盐废水的碳酸盐硬度;
序号 |
反渗透回收率 |
残留碳酸盐硬度 |
1 |
85% |
0.4mmol/L |
2 |
90% |
0.2mmol/L |
3 |
95% |
0.1mmol/L |
表2
F、将高含盐废水经过除碳器去除其中的溶解性二氧化碳,以控制高含盐废水中二氧化碳的指标在5mg/l以下;
G、向高含盐废水中加入适量的碱,以调整PH值在8.5以下;
H、将高含盐废水导入一反渗透装置过滤,得到过滤水,过滤后得到的浓缩废水返回至步骤D作为再生剂重新被使用。
本发明还提供的一种高含盐废水处理装置,其包括:
进水口;
澄清池,其与进水口连接,且在该澄清池上设置有加石灰装置、加纯碱装置,用以向池中加入石灰溶液和/或纯碱溶液来控制高含盐废水的碳酸盐硬度和/或永久硬度;
滤池,其与所述澄清池连接,且在所述澄清池与所述滤池之间设置有加酸装置,用以向高含盐废水中加入适量的酸,以调整pH值在8.5以下;
钠离子交换器,其与所述滤池连接,用以交换高含盐废水中的永久硬度;
除碳器,其与所述钠离子交换器连接,用以控制高含盐废水中二氧化碳含量;
反渗透装置,其与所述除碳器连接,其中在所述反渗透装置与所述除碳器之间设置有加碱装置,用以向高含盐废水中加入碱,以调整pH值在8.5以下,所述反渗透装置上设置有回流管,用以将过滤得到的浓缩废水重新导入钠离子交换器中;
出水口,其与反渗透装置连接,用以导出过滤水。
在本发明的一个实施方案中,该装置还包括弱酸离子交换器,设置在所述钠离子交换器及除碳器之间,用以交换高含盐废水中的碳酸盐硬度。
在本发明的一个实施方案中,该装置还包括又一钠离子交换器,设置在所述钠离子交换器及除碳器之间,用以交换高含盐废水中的碳酸盐硬度。
在本发明的一个实施方案中,所述澄清池中高含盐废水加入石灰溶液和/或纯碱溶液,以控制高含盐废水的碳酸盐硬度在150mg/l以下,永久硬度在300mg/l以下。
在本发明的一个实施方案中,所述钠离子交换器中,根据表1中高含盐废水硫酸根的含量和后续反渗透的回收率控制高含盐废水的永久硬度。
表1
在本发明的一个实施方案中,所述弱酸离子交换器中,根据表2中后续反渗透的回收率控制高含盐废水的碳酸盐硬度。
序号 |
反渗透回收率 |
残留碳酸盐硬度 |
1 |
85% |
0.4mmol/L |
2 |
90% |
0.2mmol/L |
3 |
95% |
0.1mmol/L |
表2
在本发明的一个实施方案中,所述除碳器控制高含盐废水中二氧化碳的指标在5mg/l以下。
本发明提供的高含盐废水处理方法及其装置,采用了石灰/纯碱处理工艺和钠/弱酸离子交换器相结合的处理工艺,在反渗透装置过滤前依次将高含盐废水中的碳酸盐硬度和永久硬度进行了降低和交换,并将废水的PH值调整至8.5以下,大大提高了反渗透装置中水的回收率,且在处理后将未通过反渗透膜的高含盐废水作为钠离子交换器的再生剂,既节约了用水和再生剂的用量,又将带有高浓度钠离子的高含盐废水再次应用回系统,系统水回收率得到提高运行费用得到降低。
具体实施方式
如图1所示,本发明提供的高含盐废水处理装置,包括:澄清池1、滤池2、进水口I、钠离子交换器3、除碳器5、反渗透装置6和进水口I、加石灰装置A、加纯碱装置B、加酸装置C、加碱装置D、出水口O。其中,澄清池1,其与进水口I连接,且在澄清池1上设置有加石灰装置A、加纯碱装置B,用以向池中加入适量的石灰溶液和纯碱溶液来控制高含盐废水的碳酸盐硬度和永久硬度;滤池2,其与澄清池1连接,且在澄清池1与滤池2之间设置有加酸装置C,用以向高含盐废水中加入适量的酸,以调整pH值在8.5以下;钠离子交换器3,其与滤池2连接,用以交换高含盐废水中的永久硬度;除碳器5,其与钠离子交换器3连接,用以控制高含盐废水中二氧化碳含量;反渗透装置6,其与除碳器5连接,其中在反渗透装置6与除碳器5之间设置有加碱装置D,用以向高含盐废水中加入适量的碱,以调整pH值在8.5以下,反渗透装置6与钠离子交换器3通过回流管连接,在钠离子交换器再生时,用以将未过滤的浓缩废水导入钠离子交换器3中作为再生剂使用。出水口O,其与反渗透装置6连接。
如图2所示,本发明提供的另一高含盐废水处理装置,其结构与如图1所示的高含盐废水处理装置基本相同。不同之处在于:该高含盐废水处理装置还包括弱酸离子交换器4,其设置于钠离子交换器3与除碳器5之间,用以交换高含盐废水中的碳酸盐硬度。
如图3所示,本发明提供的再一高含盐废水处理装置,其结构与如图1所示的高含盐废水处理装置基本相同。不同之处在于:该高含盐废水处理装置还包括又一钠离子交换器3’,其设置于钠离子交换器3与除碳器5之间,用以进一步交换高含盐废水中的永久硬度。
工作原理:
以图2所示的高含盐废水处理装置为例,高含盐废水通过进水口I导入至澄清池1,由加石灰装置A、加纯碱装置B分别向澄清池1内加入适量的石灰溶液和纯碱溶液,以控制高含盐废水的碳酸盐硬度在150mg/l以下,永久硬度在300mg/l以下;再由加酸装置C向高含盐废水中加入适量的酸,以调整pH值在8.5以下;然后高含盐废水由澄清池1导入滤池2中过滤掉其中的沉淀物后,再导入钠离子交换器3中,根据表1中高含盐废水硫酸根的含量和后续反渗透的回收率控制高含盐废水的永久硬度。
表1
高含盐废水自钠离子交换器3流出导入弱酸离子交换器4中,根据表2中后续反渗透的回收率控制高含盐废水的碳酸盐硬度。
序号 |
反渗透回收率 |
残留碳酸盐硬度 |
1 |
85% |
0.4mmol/L |
2 |
90% |
0.2mmol/L |
3 |
95% |
0.1mmol/L |
表2
再将高含盐废水导入除碳器5中,去除其中的溶解性二氧化碳,以控制高含盐废水中二氧化碳的指标在5mg/l以下。由加碱装置D向高含盐废水中加入适量的碱,以调整pH值至8.5以下,再将高含盐废水导入反渗透装置6过滤,得到过滤水,从出水口O中流出。反渗透装置6中未过滤的高含盐废水导入钠离子交换器3中重新循环过滤。
本发明提供的高含盐废水处理装置工作原理与上述举例基本一致,在此不再累述。
实施例1
在某电厂现场处理高含盐量废水中试试验情况:
1、中试试验水源:冷却塔循环排污水。
2、中试试验水源水质:
3、中试试验用药品规范:
名称 纯度
熟石灰85%
聚铁(絮凝剂) 12%(以Fe计)
PAM 工业品
HCl 30%
NaClO 10%
NaCl 工业品
阻垢剂 浓缩液
还原剂 工业品
NaOH 32%
4中试试验设备流程:
5试验设备规范
中试试验设备设计出力1~2m3/h,主要设备参数如下:
5.1.石灰澄清池
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф3200×3750
材质:碳钢
电机功率:3kW
配套设备:石灰溶解加药装置、聚铁加药装置、PAM加药装置、盐酸加药装置
5.2.石英砂滤池
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф1100×3750
材质:碳钢
数量:1套
配套设备:反冲洗水箱、反洗水泵、反洗风机
5.3.Na离子交换树脂试验柱
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф600×2300
材质:有机玻璃
树脂层高:1000mm
树脂型号:001×7
数量:1套
配套设备:再生水泵、再生水箱
5.4.弱酸离子交换树脂试验柱
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф600×2300
材质:有机玻璃
树脂层高:1000mm
树脂型号:D113
数量:1套
配套设备:再生水泵、再生水箱
5.5.除碳器
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф500×3150
填料层高:1500mm
配套功率:0.75kW
数量:1套
5.6.反渗透一体化装置
出力:2m3/h
外形尺寸:2100×3500
压力容器数量:1根
膜组件数量:2支
膜组件型号:PROC10
功率:30kW
数量:1套
配套装置:高压泵、保安过滤器、冲洗水泵,阻垢剂加药装置、还原剂加药装置、碱加药装置
5.7.回流装置
6、中试试验步骤:
6.1澄清池加药量的调整
向澄清池供水,调整石灰的加药量,控制石灰出水的碳酸盐硬度在100mg/l,由于本实验的水质为负硬水,无永久硬度。试验时最终确定石灰加药量为400mg/l;
向澄清池内供水,投加不同剂量的絮凝剂,观察矾花的形态和测定出水的浊度,试验最终确定絮凝剂的投加量为40mg/l,出水浊度小于5mg/l。
向澄清池供水,按40mg/l投加絮凝剂,按400mg/l投加石灰,按0.5mg/l投加PAM,稳定运行2天,测定出水的pH,浊度和碳酸盐硬度,上述三种指标均值控制在如下的水平。
碳酸盐硬度:95.7mg/l
PH:10.8
浊度:4.78mg/l
澄清池调试完成。
6.2过滤系统的调试(负硬水是需要弱酸离子交换,而正硬水仅需要钠离子交换。)
澄清池出水加酸量的调整
1、向澄清池出水加入不同的98%的硫酸,测定澄清池出水的pH值,最终确定当加酸量为35mg/l,澄清池出水的pH为8,系统按这个条件加酸。
2、加酸后的出水通过石英砂过滤器,测定出水的浊度和观察滤料表面的变化,经过观察,滤料表面无白色结晶出现,滤池出水浊度控制在小于2.5mg/l,按此条件运行滤池。
6.3NaR树脂交换器的调试
过滤后出水,经过NaR树脂交换器,根据表1控制出水的残留硬度在01mmol/l。
表1
6.4弱酸树脂交换器的调试
NaR树脂交换器的出水通过弱酸树脂交换器,根据表2控制出水残留碳酸盐硬度在0.1mmol/L。
序号 |
反渗透回收率 |
残留碳酸盐硬度 |
1 |
85% |
0.4mmol/L |
2 |
90% |
0.2mmol/L |
3 |
95% |
0.1mmol/L |
表2
6.5除碳器的运行调试
将弱酸出水经过除碳器,控制出水的CO2在5mg/l。
6.6除碳器出水的PH调整,联动试验。
除碳器出水加32%的氢氧化钠,在以下的条件下分别联动运行反渗透系统。
反渗透进水pH在8.5的情况下,,控制上述预处理条件下,反渗透回收率分别从85%,90%,最终提高到95%,观察反渗透过膜压差的变化,在上述条件下,反渗透稳定运行三个月,反渗透膜压差没有明显的变化。在这种条件下旁流除碳器也就是将流程中的除碳器去除,记录反渗透过膜压差的变化,这种条件下,除了反渗透出水电导增加外,反渗透过膜压差没有明显的变化。
反渗透进水pH在7.5的情况下,控制上述预处理条件下,反渗透回收率分别从85%,90%,最终提高到95%,观察反渗透过膜压差的变化,在上述条件下,反渗透稳定运行三个月,反渗透膜压差没有明显的变化。
反渗透进水pH在10的情况下,控制上述预处理条件下,反渗透回收率分别从85%,90%,最终提高到95%,观察反渗透过膜压差的变化,在上述条件下,反渗透稳定运行三个月,反渗透膜压差没有明显的变化。在这种条件下旁流除碳器也就是将流程中的除碳器去除,记录反渗透过膜压差的变化,这种条件下,反渗透连续运行两天后,过膜压差有明显的增长,分析在碱性条件下,水中碳酸盐垢溶解度明显大大降低,因此,试验又调整到8.5,继续运行。
6.7反渗透浓水再生NaR试验
将反渗透浓水收集在水箱中,待用。
用清水配置好4%的食盐水再生NaR离子交换器,记录每次再生的耗盐量和再生后运行周期。
用反渗透浓水再生NaR离子交换器,控制反渗透浓水的水量与用盐再生时消耗的盐量相当,记录消耗的反渗透浓水的水量和再生后运行周期。试验结果发现,当控制反渗透浓水中盐的耗量是4%的食盐水再生耗量的1.3-1.5倍时,用反渗透浓水再生与用配置4%的盐水再生后树脂的运行周期相当。由此可得出,用反渗透浓水完全可再生NaR离子交换器,减少系统总的耗水量。
用反渗透浓水配置4%的食盐水再生NaR离子交换器,记录每次再生的耗盐量和再生后运行周期,试验结果表明,用反渗透浓水配置食盐水和用清水配置食盐水对NaR离子交换器的运行周期没有影响。
因此,根据反渗透浓水的水质情况,可选择反渗透浓水配置食盐水也可选择用反渗透浓水直接再生NaR离子交换器。
实施例2
在某电厂现场处理高含盐量废水中试试验情况:
1、中试试验水源:反渗透浓水
2、中试试验水源水质:
反渗透浓水水质
3、中试试验用药品规范:
(与实施例1相同)
4中试试验设备流程:
对于反渗透浓水采用如下流程:
5试验设备规范:
中试试验设备设计出力1~2m3/h,主要设备参数如下:
5.1.石灰澄清池
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф3200×3750
材质:碳钢
电机功率:3kW
配套设备:石灰溶解加药装置、聚铁加药装置、PAM加药装置、盐酸加药装置
5.2.石英砂滤池
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф1100×3750
材质:碳钢
数量:1套
配套设备:反冲洗水箱、反洗水泵、反洗风机
5.3.一级Na离子交换树脂试验柱
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф600×2300
材质:有机玻璃
树脂层高:1000mm
树脂型号:001×7
数量:1套
配套设备:再生水泵、再生水箱
5.4.一级Na离子交换树脂试验柱
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф600×2300
材质:有机玻璃
树脂层高:1000mm
树脂型号:001×7
数量:1套
配套设备:再生水泵、再生水箱
5.5.除碳器
出力:2~3m3/h
外形尺寸:Ф500×3150
填料层高:1500mm
配套功率:0.75kW
数量:1套
5.6.反渗透一体化装置
出力:2m3/h
外形尺寸:2100×3500
压力容器数量:1根
膜组件数量:2支
膜组件型号:PROC10
功率:30kW
数量:1套
配套装置:高压泵、保安过滤器、冲洗水泵,阻垢剂加药装置、还原剂加药装置、碱加药装置
5.7.回流装置
6、反渗透浓水中试试验步骤:
6.1澄清池加药量的调整
向澄清池供水,调整石灰的加药量,控制石灰出水的碳酸盐硬度在100mg/l;向澄清池内投加碳酸钠,控制澄清池出水的永久硬度在。试验时最终确定石灰加药量为230mg/l;碳酸钠加药量为300mg/l;
向澄清池内供水,投加不同剂量的絮凝剂,观察矾花的形态和测定出水的浊度,试验最终确定絮凝剂的投加量为30mg/l,出水浊度小于5mg/l。
向澄清池供水,按30mg/l投加絮凝剂,按230mg/l投加石灰,按300mg/l投加碳酸钠,按0.5mg/l投加PAM,稳定运行2天,测定出水的PH,浊度和碳酸盐硬度,上述三种指标均值控制在如下的水平。
碳酸盐硬度:99.60mg/l
PH:10.6
浊度:3.5mg/l
澄清池调试完成。
6.2过滤系统的调试
澄清池出水加酸量的调整
1、向澄清池出水加入不同的98%的硫酸,测定澄清池出水的PH值,最终确定当加酸量为33mg/l,澄清池出水的PH为7.9,系统按这个条件加酸。
2、加酸后的出水通过石英砂过滤器,测定出水的浊度和观察滤料表面的变化,经过观察,滤料表面无白色结晶出现,滤池出水浊度控制在小于2.1mg/l,按此条件运行滤池。
6.3一级NaR树脂交换器的调试
过滤后出水,经过NaR树脂交换器,根据表1控制出水的残留硬度在0.2mmol/l。
表1
6.4二级NaR树脂交换器的调试
一级NaR树脂交换器的出水通过二级NaR树脂交换器,根据表1控制出水残留碳酸盐硬度在0.1mmol/L。
6.5除碳器的运行调试
将弱酸出水经过除碳器,控制出水的CO2在5mg/l。
6.6除碳器出水的pH调整,联动试验。
除碳器出水加32%的氢氧化钠,在以下的条件下分别联动运行反渗透系统。
反渗透进水pH在8.5的情况下,,控制上述预处理条件下,反渗透回收率分别从85%,90%,最终提高到95%,观察反渗透过膜压差的变化,在上述条件下,反渗透稳定运行三个月,反渗透膜压差没有明显的变化。在这种条件下旁流除碳器也就是将流程中的除碳器去除,记录反渗透过膜压差的变化,这种条件下,除了反渗透出水电导增加外,反渗透过膜压差没有明显的变化。此变化和循环排污水试验结果相同。
反渗透进水pH在7.5的情况下,控制上述预处理条件下,反渗透回收率分别从85%,90%,最终提高到95%,观察反渗透过膜压差的变化,在上述条件下,反渗透稳定运行三个月,反渗透膜压差没有明显的变化。
反渗透进水pH在10的情况下,控制上述预处理条件下,反渗透回收率分别从85%,90%,最终提高到95%,观察反渗透过膜压差的变化,在上述条件下,反渗透稳定运行三个月,反渗透膜压差没有明显的变化。在这种条件下旁流除碳器也就是将流程中的除碳器去除,记录反渗透过膜压差的变化,这种条件下,反渗透连续运行两天后,过膜压差有明显的增长,分析在碱性条件下,水中碳酸盐垢溶解度明显大大降低,因此,试验又调整到8.5,继续运行。
6.7反渗透浓水再生NaR试验
将反渗透浓水收集在水箱中,待用。
用清水配置好4%的食盐水再生NaR离子交换器,记录每次再生的耗盐量和再生后运行周期。
用反渗透浓水再生NaR离子交换器,控制反渗透浓水的水量与用盐再生时消耗的盐量相当,记录消耗的反渗透浓水的水量和再生后运行周期。试验结果发现,当控制反渗透浓水中盐的耗量是4%的食盐水再生耗量的1.1-1.3倍时,用反渗透浓水再生与用配置4%的盐水再生后树脂的运行周期相当。这个耗水量的倍数略小于循环排污水的试验,分析原因为反渗透浓水的Na+含量高于循环排污水中Na+的含量,由此可得出,用本系统内的反渗透浓水完全可再生NaR离子交换器,减少系统总的耗水量。
用反渗透浓水配置4%的食盐水再生NaR离子交换器,记录每次再生的耗盐量和再生后运行周期,试验结果表明,用反渗透浓水配置食盐水和用清水配置食盐水对NaR离子交换器的运行周期没有影响。
因此,根据反渗透浓水的水质情况,可选择反渗透浓水配置食盐水也可选择用反渗透浓水直接再生NaR离子交换器。
本发明提供的高含盐废水处理方法及其装置,采用了石灰/纯碱处理工艺和钠/弱酸离子交换器相结合的处理工艺,在反渗透装置过滤前依次将高含盐废水中的碳酸盐硬度和永久硬度进行了降低和交换,并将废水的PH值调整至8.5以下,大大提高了反渗透装置中水的回收率,且在处理后将未通过反渗透膜的高含盐废水返回到钠离子交换器中重新进行交换,既节约了用水,又将带有高浓度钠离子的高含盐废水返回了钠离子交换器中,节约了钠离子用量。