CN104291511A - 零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理及中水回用领域，具体是一种零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法及装置。零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法，包括步骤如下：1)依次采用双碱法和离子交换法将废水中的钙、镁离子置换为钠离子，同时去除大部分碱度,水中阴离子主要剩余硫酸根与氯离子，阳离子主要以钠离子为主；2)采用反渗透将步骤1)制得的废水浓缩，产水回用；3)将步骤2)反渗透后的浓水用纳滤进行分离并浓缩，得到主要成分为硫酸钠的纳滤浓水，以及主要成分为氯化钠的纳滤产水；4)将步骤3)纳滤产水用反渗透或正渗透浓缩后，再进行蒸发浓缩；5)将步骤3)纳滤浓水去除硫酸根。本发明尽量增大废水的浓缩倍数，减少废水的蒸发量。

Description

零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法及装置

技术领域

本发明属于废水处理及中水回用领域，具体是一种零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法及装置。

背景技术

在废水处理领域，排放要求越来越严格，有些区域甚至不允许排放，这就要求企业要做到零排放。零排放传统的办法是采用反渗透将水的含盐量浓缩到8％左右，再经过蒸发浓缩，然而蒸发浓缩设备投资大，运行费用高，成为零排放技术推广的制约因素。

因此，需要一种能尽量增大废水的浓缩倍数，减少废水蒸发量，尽量做到废水零排放的方法及装置。

发明内容

本发明提供一种零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法及装置，尽量增大废水的浓缩倍数，减少废水的蒸发量，可将废水的量大大减少，既减少了蒸发设备的投资，又节省了运行费用。

本发明采用的技术方案是：

一种零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法，包括步骤如下：

1)依次采用双碱法和离子交换法将废水中的钙、镁离子置换为钠离子，同时去除大部分碱度,水中阴离子主要剩余硫酸根与氯离子，阳离子主要以钠离子为主；

2)采用反渗透将步骤1)制得的废水浓缩，产水回用；

3)将步骤2)反渗透后的浓水用纳滤进行分离并浓缩，得到主要成分为硫酸钠的纳滤浓水，以及主要成分为氯化钠的纳滤产水；

4)将步骤3)纳滤产水用反渗透或正渗透浓缩后，再进行蒸发浓缩；

5)将步骤3)纳滤浓水去除硫酸根。

所述步骤5)采用石灰乳去除硫酸根：加入石灰乳，硫酸钠与氢氧化钙反应生成硫酸钙沉淀，剩余部分硫酸钙微溶于水，再加入碳酸钠形成碳酸钙沉淀。上清液主要含有氢氧化钠和微量硫酸钠，可以作为氢氧化钠循环使用。

所述步骤5)采用冷冻法去除硫酸根：利用硫酸钠在低温时结晶析出的特性，降低浓水温度，使硫酸钠析出，将结晶后的母液升温后用纳滤、反渗透或正渗透浓缩后再蒸发浓缩。

优选的，所述步骤1)中双碱法使用的双碱为氢氧化钠和碳酸钠，或氢氧化钙和碳酸钠。

所述步骤1)中离子交换法为钠离子交换法或弱酸阳离子交换法。

所述步骤2)、4)、5)中反渗透为卷式、管式、碟管式或中空纤维式，材质为芳香族聚酰胺或醋酸纤维素；所述步骤3)中纳滤为卷式、管式、碟管式或中空纤维式，材质为芳香族聚酰胺或醋酸纤维素；所述步骤4)、5)中正渗透为卷式，管式，碟管式或中空纤维式，材质为芳香族聚酰胺或醋酸纤维素。

优选的，所述步骤5)中降低浓水温度和结晶母液升温通过换热器进行，从而循环使用热能。

一种零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法的装置，包括通过管路依次连接的原水池、原水泵、第一反应池、电絮凝、第一沉淀池、过滤池、第一清水池、第一增压泵、砂滤器、离子交换器、反渗透、浓水箱、第二增压泵、纳滤，所述原水泵及第一反应池之间设置有第一加碱泵及第二加碱泵，所述反渗透产水输出端连接外部管道，纳滤输出端分别连接去硫酸根装置及纳滤产水处理装置。

所述去硫酸根装置包括依次通过管道连接的加石灰乳装置、第二反应池、第三反应池、第二沉淀池、第二清水池、第三增压泵，第二反应池及第三反应池之间设置有加碱装置。

所述去硫酸根装置包括依次通过管道连接的换热器、冷冻装置、结晶罐、清水箱。

所述纳滤产水处理装置包括依次通过管路连接的纳滤水箱、第四增压泵、膜浓缩装置、蒸发装置。

本发明具有的优点及有益效果为：

本发明经过多次过滤浓缩，并将硫酸盐与氯化物等其他物质分开处理，使废水整体浓缩倍数大大提高，剩余废水量减少，可回收利用的水量增加，因此，也节省了蒸发设备的投资和运行。

附图说明

图1为本发明采用石灰乳去除硫酸根时的工艺流程图；

图2为本发明采用冷冻法去除硫酸根时的工艺流程图。

图中，1-原水池  2-原水泵  3-第一加碱泵  4-第二加碱泵  5-第一反应池  6-电絮凝  7-第一沉淀池  8-过滤池  9-第一清水池  10-第一增压泵11-砂滤器  12-离子交换器  13-反渗透  14-浓水箱  15-第二增压泵  16-纳滤  17-加石灰乳装置  18-第二反应池  19-加碱装置  20-第三反应池  21-第二沉淀池  22-第二清水池  23-第三增压泵  24-纳滤水箱  25-第四增压泵26-膜浓缩装置  27-蒸发装置  28-换热器  29-冷冻装置  30-结晶罐  31-清水箱

具体实施方式

下列结合实例对零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法及装置作进一步说明:

实施例1(采用石灰乳去除硫酸根)

如图1所示，首先将浓度为500ppm硫酸根废水流入原水池1中，通过原水泵2输送，用第一加碱泵3和第二加碱泵4加入氢氧化钠和碳酸钠，到达第一反应池5后搅拌反应10-30分钟，形成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，经过电絮凝6形成大的絮体，到达第一沉淀池7进行沉淀，上清液进入过滤池8进行过滤，进一步去除悬浮物，过滤后的清水进入第一清水池9，经第一增压泵10加压后进入砂滤器11过滤，然后经过离子交换器12进一步去除水中的钙镁离子，处理后的清水进入到反渗透13进行浓缩，可使硫酸根的浓度达到10000ppm以上，反渗透的产水可以回用，浓水进入浓水箱14，经第二增压泵15进入纳滤16进行分离并浓缩硫酸根，纳滤浓水主要含硫酸钠，浓度可达到50000ppm以上，该高浓度硫酸钠溶液经加石灰乳装置17加入石灰乳后，进入第二反应池18，搅拌反应30分钟后形成硫酸钙，经加碱装置19加入碳酸钠，进入第三反应池20，搅拌反应30分钟，形成碳酸钙进入第二沉淀池21进行沉淀，上清液流入到第二清水池22，经第三增压泵23加压后返回系统中作为氢氧化钠循环使用。纳滤产水主要含氯化钠，进入纳滤水箱24，经第四增压泵25进入膜浓缩装置26，进一步浓缩后进入蒸发装置27蒸发浓缩。

实施例2(采用冷冻法去除硫酸根)

该实施例与实施例1不同之处在于，去除硫酸根的方法不同，其他步骤完全相同。

如图2所示，本实施例去除硫酸根的步骤如下：

纳滤浓水主要含硫酸钠，浓度可达到50000ppm以上，该高浓度硫酸钠溶液经换热器28初步降温后经冷冻装置29降温后进入结晶罐30，结晶形成芒硝，结晶后的母液进入清水箱31，经换热器28升温后进入纳滤水箱24，与纳滤产水混合，经第四增压泵25加压后进入膜浓缩装置26浓缩，浓缩后的液体进入蒸发装置27进行蒸发。

Claims (10)

1.一种零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法，其特征是，包括步骤如下：

1)依次采用双碱法和离子交换法将废水中的钙、镁离子置换为钠离子，同时去除大部分碱度,水中阴离子主要剩余硫酸根与氯离子，阳离子主要以钠离子为主；

2)采用反渗透将步骤1)制得的废水浓缩，产水回用；

3)将步骤2)反渗透后的浓水用纳滤进行分离并浓缩，得到主要成分为硫酸钠的纳滤浓水，以及主要成分为氯化钠的纳滤产水；

4)将步骤3)纳滤产水用反渗透或正渗透浓缩后，再进行蒸发浓缩；

5)将步骤3)纳滤浓水去除硫酸根。

2.根据权利要求1所述的零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法，其特征是，所述步骤5)采用石灰乳去除硫酸根：加入石灰乳，硫酸钠与氢氧化钙反应生成硫酸钙沉淀，剩余部分硫酸钙微溶于水，再加入碳酸钠形成碳酸钙沉淀。

3.根据权利要求1所述的零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法，其特征是，所述步骤5)采用冷冻法去除硫酸根：降低浓水温度，硫酸钠析出，将结晶后的母液升温后用纳滤、反渗透或正渗透浓缩后再蒸发浓缩。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是，其中反渗透为卷式、管式、碟管式或中空纤维式，材质为芳香族聚酰胺或醋酸纤维素；纳滤为卷式、管式、碟管式或中空纤维式，材质为芳香族聚酰胺或醋酸纤维素；正渗透为卷式，管式，碟管式或中空纤维式，材质为芳香族聚酰胺或醋酸纤维素。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述步骤5)中降低浓水温度和结晶母液升温通过换热器循环进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤1)中双碱法使用的双碱为氢氧化钠和碳酸钠，或氢氧化钙和碳酸钠，离子交换法为钠离子交换法或弱酸阳离子交换法。

7.一种实施权利要求1所述的零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法的装置，其特征是，包括通过管路依次连接的原水池、原水泵、第一反应池、电絮凝、第一沉淀池、过滤池、第一清水池、第一增压泵、砂滤器、离子交换器、反渗透、浓水箱、第二增压泵、纳滤，所述原水泵及第一反应池之间设置有第一加碱泵及第二加碱泵，所述反渗透产水输出端连接外部管道，纳滤输出端分别连接去硫酸根装置及纳滤产水处理装置。

8.根据权利要求7所述的零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法的装置，其特征是，所述去硫酸根装置包括依次通过管道连接的加石灰乳装置、第二反应池、第三反应池、第二沉淀池、第二清水池、第三增压泵，第二反应池及第三反应池之间设置有加碱装置。

9.根据权利要求7所述的零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法的装置，其特征是，所述去硫酸根装置包括依次通过管道连接的换热器、冷冻装置、结晶罐、清水箱。

10.根据权利要求7所述的零排放处理含硫酸盐和高硬废水的方法的装置，其特征是，所述纳滤产水处理装置包括依次通过管路连接的纳滤水箱、第四增压泵、膜浓缩装置、蒸发装置。