CN102408166B - 一种防止循环水处理药剂对膜系统污染的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止循环水处理药剂对膜系统污染的方法，属于分离膜水处理技术领域，通过向循环水系统的排污水中投加一种阴离子化合物，并调节污水的pH，使得排污水发生絮凝沉淀，过滤去除对膜系统运行造成影响的水处理药剂的方法，操作方法简单易行，保证了膜系统的稳定运行，减少了膜清洗的频率。

Description

一种防止循环水处理药剂对膜系统污染的方法
技术领域
本发明属于分离膜水处理技术领域，尤其涉及一种防止水处理药剂对膜系统造成污染的方法。 
背景技术
随着国民经济的不断发展，水资源变的越来越紧张，节约用水已成为环境保护国策的重要内容，为节约水资源，减少环境污染，将循环冷却水系统的排污水进行处理回用势在必行，循环水的排污水是经过浓缩后的水，水质较恶劣，水中含有大量的盐分，需要将排污水进行除硬、除盐等处理后，作为循环冷却水系统补充水回用或用于其他工业用水，使用的处理方法有石灰软化法、电絮凝法、电渗析、反渗透膜法等深度处理工艺，随着反渗透膜技术的不断推广应用及工业用水价格的提高，采用反渗透膜技术处理循环水冷却水系统的排污水，对企业长期运行具有较好的经济效益。 
在实际采用膜系统处理循环水排污水时，循环水系统为维持系统这正常运行所添加的水处理药剂对膜系统的运行造成了一定的影响，如季胺盐类杀菌剂，在膜系统运行过程中为了防止其对膜系统造成污染，当循环水系统添加此药剂时，往往选择停止运行膜系统，将污水大量外排。因此，为保证膜系统在处理循环水排污水时能够正常稳定运行，去除造成膜系统运污染的水处理药剂具有非常重要的意义。 
一方面由于反渗透对于进水洁净度的要求较高，另一方面为去除循环水处理药剂对膜系统的运行影响，采用反渗透处理循环水排污水时选用较复杂的预处理工艺。如有采用活性炭过滤器去除排污水中由于药剂等造成的COD、胶体等，这种方法中活性炭器非常容易饱和，从而失效，频繁更换则费用较高；目前有以“超(微)滤”膜替代传统 预处理系统的工程应用，“超(微)滤”预处理系统具有良好的除浊和有机物性能，操作简单、出水稳定，尤其是其出水SDI值稳定在3以下，具有更为安全、可靠的优点，但“超(滤)”膜作为一种精细的膜过滤技术，其对进水水质亦有较为严格的要求，尚需根据排污水水质情况确定“超(滤)”膜前再设置预处理单元及确定预处理单元的复杂程度，其投资较大；还有采用光催化氧化处理技术，去除循环水排污水中的水处理药剂造成的COD和TOC，光催化氧化处理技术量子效率低、反应速度慢。因此需要提供一种水处理药剂的去除方法，其不仅能够防止水处理药剂对膜系统运行造成影响，保证后续膜系统的稳定运行，并且简单、易于管理。 
发明内容
为去除水处理药剂对膜系统运行的影响，本发明提供了一种水处理药剂的去除方法，保证在使用膜系统处理循环水排污水时，膜系统的稳定运行，去除效果良好，操作简单易行。 
本发明的步骤技术方案包括以下步骤： 
步骤1.首先对循环水的排污水进行分析，确定排污水中对膜系统运行产生影响的水处理药剂的种类及其含量； 
步骤1中所述膜系统主要指目前常用的反渗透膜系统和纳滤膜系统，水处理药剂包括缓蚀阻垢剂和杀菌剂，缓蚀阻垢剂主要是聚羧酸类阻垢剂和有机膦酸类阻垢剂，聚羧酸类阻垢剂为一种、两种或者多种单体聚合而成的阴离子型低相对分子质量的聚电解质，如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐以及二元、三元等聚合物；有机膦酸类阻垢剂结构式中磷原子和碳原子直接连接，主要有羟基亚乙基二膦酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸等。杀菌剂主要是季铵盐类水处理药剂，季铵盐杀菌剂是一类有机铵盐，化学结构式为： 
Figure DEST_PATH_GDA0000393266500000011
R1、R2、R3、R4代表不同的烷基，X-为卤素离子。作为杀菌剂使用的季铵盐，其中一个烷基往往具有C12～C18的长碳链结构。一般应用最广的是十二烷基二甲苄基氯化铵、溴化十二烷基二甲基苄基铵以及聚季铵盐等。 
步骤2．根据步骤1测定的药剂的含量，向排污水中投加一定量的阴离子化合物，搅拌，混合均匀，所述一定量为添加到测不出水处理药剂为止； 
步骤2中所述一定量的阴离子化合物，需要根据不同的化合物确定，不同的化合物所需要的量不同，一般通过小试试验确定。例如，针对季铵盐的小试试验：向含有l00mg／L的季铵盐溶液中投加阴离子化合物直到无法测定出季铵盐为止，计算加入的化合物的量，设定为X，假定测定的排污水中季铵盐的量为Y，则投加的量为X·Y／100)。如此类推。 
阴离子化合物为带有羧酸基团或者磺酸基团的聚合物，极易溶于水中，其结构式为： 
Figure DEST_PATH_GDA0000393266500000012
式中R为-COOZ或者-SO3Y；n＝100～10000；R1、R2可以为H、烷基、氨基、羧酸基、芳基；Y、Z为H、Na、K、烷基等。n值越大越好。所加入的阴离子化合物可提前使用清水进行溶解，然后投加，也可直接投加。 
步骤3．步骤2反应一段时间后，向污水中加入碱石灰或者火碱，调节溶液的pH为9～11； 
步骤3中所述反应一段时间，一般为1～3小时；调节溶液的最佳pH为9.5～10。 
步骤4．待溶液变混浊，絮凝沉淀，污水中的部分结垢离子及排污水中的水处理药剂一起沉淀下来，用过滤器过滤去除。 
步骤4中所述过滤器为多介质过滤器、石英砂过滤器、高效纤维球过滤器、精密过滤器等。 
本发明与现有技术的实质性区别在于，本发明是通过向循环水排污水中添加一种化合物，并调节污水的pH，通过絮凝沉淀过滤去除循环水系统中对膜系统运行造成影响的 水处理药剂；现有技术通过活性炭或者催化氧化技术去除对膜系统造成影响的这些因素，处理工艺较复杂。 
本发明的有益效果是： 
这种防止循环水处理药剂对膜系统污染的方法，操作简单易行，去除了污水中大部分的水处理药剂，同时还除掉了排污水中胶体、悬浮物和一些钙镁等结垢离子,使得排污水更便于处理,为后续膜设备的运行奠定了基础，保证了反渗透膜系统的稳定运行,减少了膜清洗的频率。 
附图说明
图1是系统产水量随时间的变化曲线； 
图2是系统产水量随时间的变化曲线。 
具体实施方式
实施例1 
取某循环水场的排污水，排污水水质见表1。首先分析确定排污水中水处理药剂量，实验测定排污水中有机膦酸盐含量为7.088mg/L(以总磷计算)，聚丙烯酸类水处理药剂含量为10.5mg/L,聚季铵盐含量为21.5mg/L；然后取系统排污水500ml于1000ml的烧杯中，向污水中加入分子量为10000的聚丙烯酸5.1mg，搅拌均匀，二者进行反应,1小时候后溶液变混浊,向溶液中滴加氢氧化钠溶液,至溶液的pH为10.0,搅拌均匀,静止1小时,用滤纸过滤,测定滤液中各水处理药剂含量及其胶体、悬浮物、结垢离子含量,结果见表2。 
表1某循环水场排污水水质 
项目 测定值
浊度，FTU 13.1
Fe，mg/L 0.254
钙硬度，mg/L(以CaCO3计) 523
总硬度，mg/L(以CaCO3计) 920
Si02，mg/L 22.95
总磷，mg/L(以PO43-计) 7.088
聚丙烯酸，mg/L 10.5
聚季铵盐，mg/L 21.5
表2处理后污水水质 
  项目   测定值
  浊度，FTU   1.0
  Fe，mg/L   0.05
  钙硬度，mg/L(以CaCO3计)   149
  总硬度，mg/L(以CaCO3计)   448
  SiO2，mg/L   3.69
  总磷，mg/L(以PO4 3-计)   0.56
  丙烯酸，mg/L   1.6
  季铵盐，mg/L   0.1
从表1和表2的测定结果可以看出，利用此方法对循环水的排污水处理后，排污水中水处理药剂的量大大减少，基本不会对膜系统运行造成影响，而且对污水中的胶体、钙镁等结垢离子也有一定的去除效果。 
实施例2 
取另一循环水场排污水，水质见表3，首先分析确定排污水中水处理药剂量，实验测定排污水中有机膦酸盐含量为10.8mg/L(以总磷计算)，聚丙烯酸类水处理药剂含量为8.7mg/L，季铵盐(1227)含量为25.4mg/L；然后取系统排污水200L，向污水中加入分子量为50000 的磺酸聚合物0.48g，搅拌均匀，二者进行反应，1.5小时候后溶液变混浊，向溶液中滴加氢氧化钠溶液，至溶液的pH为10.5，搅拌均匀，静止1小时，多介质过滤后，测定滤液中各水处理药剂含量及其胶体、悬浮物、结垢离子含量，结果见表4。 
表3循环水排污水水质 
  项目   测定值(mg/L)
  CODcr   126
  TOC   29.5
  铁   0.37
  锰   0.432
  二氧化硅   24.8
  浊度   9.85
  全硅   17.1
  Ca2+   227.2
  Mg2+   128.1
  总P(以PO4 3-计)   10.8
  丙烯酸类   8.7
  季铵盐(1227)   25.4
表4经多介质过滤后污水水质 
  项目   测定值(mg/L)
  CODcr   106
  TOC   22.5
  铁   0.1
  锰   0.159
  二氧化硅   17.6
  浊度   1.45
  全硅   10.5
  Ca2+   177.6
  Mg2+   12.4
  总P(以PO4 3-计)   0.4
  丙烯酸类   1.5
  季铵盐(1227)   0.1
从表3和表4的测定结果可以看出，经过此方法处理后的排污水，浊度、铁、锰、二氧化硅等胶体大部分被去除，水处理药剂基本被去除，尽而污水的COD也有一定的去除效果。处理后水质较好，保证了后续膜系统的稳定运行。 
对比例1 
利用反渗透膜系统对以下水质进行处理，实验水质见表5，反渗透为芳香族聚酰胺复合材料，型号是CSM RE-1812-50，膜面积0.32m2，运行三支膜，制反渗透系统的通量为22L/m2·h，系统回收率为70％，在没有对水溶液中的水处理药剂进行去除时，反渗透膜系统运行情况见图1，采用上述方法对水中的水处理药剂去除后，膜系统的运行情况见图2。 
表5实验水质 
  项目   测定值
  电导(μS/cm)   500
  总碱度(CaCO3，mg/L)   165.0
  Ca2+(mg/L)   56.1
  Mg2+(mg/L)   19.2
  SO4 2-(mg/L)   48.8
  总铁(mg/L)   0.027
  可溶硅(mg/L)   5.24
  CODCr(mg/L)   6
  缓蚀阻垢剂(mg/L)   100
  季铵盐(mg/L)   10
从图1可以看出，由于水中水处理药剂的存在，随着运行时间的进行，膜系统的产水量逐渐下降，系统运行八天左右，产水量下降30％，膜系统被污染；而去除了对膜造成影响的药剂后，膜系统可运行一个月左右时间，系统的产水量基本没有变化。 

Claims (3)

1.一种水处理药剂的去除方法，包括以下步骤：
步骤1．确定排污水中对膜系统运行产生影响的水处理药剂的种类及其含量；
步骤2．根据步骤1测定的药剂的含量，向排污水中投加磺酸聚合物，搅拌，混合均匀，直到测不出水处理药剂为止，
所述磺酸聚合物，其结构式为：
Figure 2010102918005100001DEST_PATH_IMAGE001
式中R为，Y为H、Na、K、烷基；n=100~10000；R1、R2为H、烷基、氨基、羧酸基或芳基；
步骤3．步骤2反应1～3小时后，向污水中加入碱石灰或者火碱，调节溶液的pH为9～11；
步骤4．待溶液变混浊，絮凝沉淀，用多介质过滤器过滤去除。
2.根据权利要求1所述的去除方法，其中所述的水处理药剂包括缓蚀阻垢剂和杀菌剂。
3.根据权利要求1所述的去除方法，其中步骤3中调节溶液的pH为9.5～10。
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