CN107709250A - 使用原位加载絮凝体系的水软化处理 - Google Patents

使用原位加载絮凝体系的水软化处理 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种处理含有至少两种不同的溶解的无机盐的水的方法，所述溶解的无机盐在相同条件下不会通过沉淀和加载絮凝而沉淀和/或结晶，其中所述加载物通过一种盐的尺寸受控的沉淀而原位产生。该沉淀物然后作为加载物被引入到后续的絮凝步骤中。

Description

使用原位加载絮凝体系的水软化处理
本发明涉及使用加载絮凝体系的水处理，特别是工业水或废水的水软化处理。
从水中除去不期望的化合物可以通过不溶性盐(沉淀、结晶……)和/或悬浮颗粒(凝聚、絮凝)的物理化学处理来进行。
传统上，水软化过程具有四个步骤，其可以同时或按以下顺序依次进行：
●通过添加凝聚剂来处理污水的凝聚步骤，凝聚剂通常是三价金属盐；
●通过添加沉淀剂的沉淀步骤，沉淀剂取决于待处理的污水中所含的可沉淀的无机盐(石灰石、石膏、氢氧化镁、磷酸钙、二氧化硅、金属氢氧化物……)；
●通过添加絮凝剂(例如：聚合物……)的絮凝步骤，以及通过补充添加允许絮凝颗粒更快倾析的加载物的加载絮凝；
●倾析/澄清步骤：将反应产物(晶体、絮凝物)从经处理过的水中分离出来。
传统上，通过在絮凝步骤期间添加加载物(密度高于待处理的污水的密度的不溶性惰性颗粒(例如：微砂))以及絮凝剂进行加载絮凝。可以该过程期间的任何时间将加载物添加在倾析步骤的上游。可以在絮凝容器中获得的混合物的注射上游进行絮凝剂和加载物之间的预接触。存在于容器中的颗粒(通过沉淀产生的或基于污水性质所固有的)因此在加载物周围凝聚，而形成高密度的絮凝物，这将增加它们的沉降速度。
加载物还可以被回收利用。因此，允许从加载物中分离反应产物的分离装置被安装在澄清步骤的“固体”出口和絮凝容器之间。分离后，加载物直接重新用于絮凝步骤中，而反应产物从系统中除去。
在现存的软化工艺中，由于在工艺中存在再循环回路，所以没有凝聚、沉淀、加载絮凝的水力分离和澄清步骤。因此在系统的反应器中不可能在不同的操作条件下工作。仅在一个反应区中发生可沉淀盐的减少，工作pH范围限制了同时沉淀几种不同性质盐的可能性。
此外，加载物循环需要实施再循环回路以允许加载物通过分离装置从澄清步骤运输到絮凝容器。这增加了处理工艺的能量消耗。
最后，加载物被定义为具有高于水的密度的惰性颗粒材料。一般地，使用的加载物是微砂。根据下表1，在软化步骤期间，微砂的密度接近于可沉淀盐的密度。两种产品基于密度的分离是复杂的，并会导致加载物损失。
表1：可沉淀的盐和微砂的密度实例
固体 密度
微砂 2.65
石灰石(CaCO3) 2.68-2.76
石膏(CaSO4；2H2O) 2.3-2.4
特别地，专利申请WO 02/36500描述了使用上述四个步骤的废水处理工艺：凝聚-沉淀(软化)-加载絮凝-澄清，其能够去除待处理的污水中溶解和悬浮的固体。通过添加颗粒物质来进行加载絮凝。颗粒物质回到絮凝步骤，而在澄清步骤的出口处获得的部分污泥回到沉淀步骤以促进颗粒生长。
因此，所描述的过程含有加载物的再循环回路，其存在上述问题：能量消耗增加、加载物与可沉淀盐的分离困难以及加载物部分损失的风险、不可能仅在一个过程中处理不同性质的两种污染物。
专利申请WO 2013/177402描述了加载絮凝体系，该体系使水化学软化并引起硬性颗粒从水中沉淀并结晶。在结晶过程中，硬性颗粒生长并形成加载絮凝物，其通过澄清单元以污泥形式从水中分离，产生澄清的污水。将包含硬性晶体的分离的污泥引导至分离器，在该分离器中将污泥分离为两股流，其中每股流都具有包含在其中的硬性晶体。在一个工艺设计中，一股流包含相对小的硬性晶体，而另一股流包含相对大的硬性晶体。具有相对小的硬性晶体的流被引导至第一反应器并与进水和软化剂混合以促进颗粒生长。具有相对大的晶体的流被引导至第二下游反应器，并与水和促进硬性晶体生长的絮凝剂混合。
然而，在软化步骤、絮凝步骤和分离步骤之间没有水力分离，因此不可能使用这种方法来处理两种不同性质的污染物。
专利申请WO 2015/042574描述了使用石灰和苏打灰作为反应物以沉淀其中所含的污染物(钙、镁、钡和锶的碳酸盐、氢氧化物和碳酸钙和碳酸镁)的脱碳和软化的方法。然而，在反应器中获得的沉淀固体不具有受控的尺寸或密度，且其量也不受控制。因此它们不能在絮凝池中用作加载物。因此，该文件中完全没有描述加载絮凝剂。事实上，在加载絮凝的情况下，必须控制加载物的特性，例如其尺寸、密度和量以确保高倾析率：倾析率(以m/s计)遵循以下公式：
其中
r：颗粒半径(以m计)
g：m/s2
ρ：颗粒和水之间的密度差-体积密度，以kg/m3计
η：黏度，以kg/m·s计。
因此，需要找到在一个工艺中去除具有不同性质且处理条件不相容的两种污染物的方法，其通过使用具有加载絮凝物的水处理，同时避免使用加载物的再循环回路。
本发明人出人意料地发现，可以原位连续地产生加载物，这避免了需要再循环回路及相关问题，同时能够在一个工艺中去除溶解在待处理的水中的两种不同的无机盐，所述无机盐不具有相同的沉淀和/或结晶条件。为此，必须分解形成加载物的步骤和絮凝步骤，并在加载物形成步骤中获得具有受控尺寸和/或受控密度的颗粒。
因此，本发明涉及一种通过沉淀和加载絮凝来处理含有溶解的无机盐的水的方法，该方法包括以下步骤(有利地由以下步骤组成)：
a-提供含有溶解的无机盐的水，所述无机盐包含在相同条件下不会沉淀和/或结晶的至少两种不同的无机盐；
b-在第一反应器中沉淀和/或结晶第一无机盐，以获得具有受控尺寸的颗粒，其由Coulter粒度计测量的以体积计的D50为10μm至2500μm，有利地为50μm至1000μm，分离去除了所述第一无机盐的水和具有受控尺寸的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒；
c-在第二反应器中，从去除了所述第一无机盐的水中沉淀第二无机盐，并收集去除了所述第一和第二无机盐的水；
d-通过在去除了所述第一和第二无机盐的水中添加絮凝剂和在絮凝条件下稳定的加载物进行絮凝，絮凝剂有利地为聚丙烯酰胺聚合物，所述加载物由在步骤(b)中获得的具有受控尺寸的所述第一无机盐的一些或全部沉淀/结晶颗粒构成；
e-分离经处理的水和水中含有的固体，并收集所述经处理的水。
在本发明的意义上，术语“絮凝”具有在废水处理领域中普通的含义；具体地，其旨在指通过使用絮凝剂凝聚或引起絮凝物生长以增加颗粒沉降速度和固/液分离。
在本发明的意义上，术语“絮凝物”具有在废水处理领域中普通的含义；具体地，其旨在指在水悬浮液中细颗粒或胶体的任何凝聚物。
在本发明的意义上，术语“絮凝剂”具有在废水处理领域中普通的含义；其其他的同义词是絮凝化剂和聚集剂。具体地，其旨在指具有天然或合成来源的任何矿物质或有机聚合物，当其被加入到水中时，通过引起胶体和其它悬浮颗粒聚集而促进絮凝物的形成。具体地，许多絮凝剂是多价阳离子，例如铝、铁、钙或镁，其与带负电荷的悬浮颗粒相互作用并减少聚集屏障。其可以是聚丙烯酰胺聚合物，特别是阴离子聚丙烯酰胺聚合物。
在本发明的意义上，术语“加载物”具有在废水处理领域中普通的含义；具体地，其旨在指具有高于水的密度的任何不溶性惰性颗粒物质，其被注入絮凝区或絮凝区上游以增加在絮凝阶段形成的絮凝物的密度及其沉降速度。
在根据本发明的方法中，在步骤(b)期间连续地产生加载物。因此，不需要回收利用加载物和加载物的再循环回路。因此，根据本发明的方法不包括任何加载物再循环回路或在步骤(d)中使用加载物之后的任何再循环加载物的步骤。
此外，不需要有用于加载物/小颗粒的分离装置(如旋液分离器或水分级器)。
由于不存在再循环回路，在本发明的方法中形成加载物的步骤(b)和絮凝的步骤(d)是分离的，因此可以在同一工艺中在不同的沉淀条件下沉淀两种或更多种盐。因此，步骤(b)和(d)不在同一反应器中进行，并且在这两个步骤之间有物理-化学条件的分离。
根据本发明的方法包括步骤(a)，其在于提供含有溶解的无机盐的水，所述无机盐包含至少两种不在相同条件下沉淀和/或结晶的不同的无机盐。这种水也被称为给水。
因此，所述水是在根据本发明的方法中待处理的水。因此，步骤(a)的水可以是工业水(例如废水或称为“工艺用”水的水)、市政水(例如废水或饮用水)、地表水例如河水或地下水。特别地，其是废水或工业水。工业水可以来自采矿工业、钢铁工业、石油天然气工业，例如生产水或钻井水，或化学工业。来自采矿工业的水例如酸性矿山废水(AMD)可以含有例如1g/l至300g/l，特别是4g/l至12g/l的溶解的无机盐。
在所述水中溶解在相同条件下不会沉淀和/或结晶的至少两种不同的无机盐，特别是在相同条件下不会沉淀和/或结晶的仅两种不同的无机盐。因此，水可以包含：
-在相同的第一条件下沉淀和/或结晶的几种不同的无机盐和在不同于第一条件的相同第二条件下沉淀和/或结晶的几种不同的无机盐，或
-在相同的第一条件下沉淀和/或结晶的几种不同的无机盐和在不同于第一条件的第二条件下沉淀和/或结晶的仅一种不同的无机盐，或
-在相同的第一条件下沉淀和/或结晶的仅一种无机盐和在不同于第一条件的相同第二条件下沉淀和/或结晶的几种无机盐，或
-在第一条件下沉淀和/或结晶的仅一种无机盐和在不同于第一条件的第二条件下沉淀和/或结晶的仅一种无机盐。
在本发明的意义上，“在相同条件下不会沉淀和/或结晶的两种不同的无机盐”旨在指这两种盐不能在相同的操作条件下沉淀和/或结晶，因此必须应用第一操作条件以沉淀和/或结晶溶解在待处理的水中的第一无机盐，然后应用与第一操作条件不同的第二操作条件以沉淀和/或结晶溶解在待处理的水中的第二无机盐。
例如，在不同的pH条件下和/或在不同的温度条件下和/或通过添加不同的沉淀剂和/或通过添加其他溶剂和/或在不同的氧化还原条件下沉淀两种不同的无机盐。
在这种情况下，不同的操作条件可以是不同的pH条件、溶剂条件、温度条件、氧化还原条件、沉淀剂条件及这些条件中的一种或更多种的组合。
此外，第一无机盐的结晶和/或沉淀颗粒必须在步骤(d)的絮凝条件下保持稳定。
在本发明的意义上，“在絮凝条件下稳定”旨在指颗粒在絮凝条件下不会溶于水，并因此可以起到其加载物的作用而用于加载絮凝。
有利地，根据本发明的所述第一无机盐和第二无机盐是碱金属盐。
特别地，所述第一无机盐选自碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡及其混合物，有利地其是碳酸钙。
有利地，第二无机盐选自二氧化硅盐、氟化物盐、磷酸盐、锶盐、金属盐及其混合物，更有利地其是二氧化硅盐。
在本发明特别有利的实施方案中，
-所述第一无机盐是碳酸钙，且所述第二无机盐选自二氧化硅盐、金属盐及其混合物，或
-所述第一无机盐是硫酸钙，且所述第二无机盐选自氟化物盐、磷酸盐及其混合物，或
-所述第一无机盐是硫酸钡，且所述第二无机盐是锶盐。
更有利地，所述第一无机盐是碳酸钙，且所述第二无机盐是二氧化硅盐。
除了在相同条件下不会沉淀和/或结晶的至少两种不同的无机盐外，步骤(a)的水还可以包含悬浮的固体物质和/或有机物质，其在方法的一个步骤期间通过用絮凝物和/或沉淀的颗粒使得固体物质和/或有机物质被去除。
根据本发明的方法包括步骤(b)，其在于在第一反应器中沉淀和/或结晶第一无机盐以获得具有受控尺寸(特别是其尺寸随时间变化保持相似)的颗粒，该颗粒通过BeckmanCoulter粒度计LS13 320测量的以体积计的D50为10μm至2500μm，有利地为50μm至1000μm，特别地为50μm至250μm，并且分离除去了所述第一无机盐的水和具有受控尺寸的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒。
在另一个具体的实施方案中，第一无机盐的颗粒具有受控的密度(特别是随时间变化保持相似的密度)，有利地密度＞2，特别是＞2.3，更有利地＞2.6。因此，第一无机盐以颗粒的形式沉淀和/或结晶，其能够生长直到获得具有期望的受控尺寸和/或受控密度的颗粒。
在本发明的情况下，颗粒被定义为由水携带的细固体。它们可以通过过滤(尺寸)或其他物理手段(质量、密度、形式……)收集和定量。
在步骤(b)期间产生加载物。事实上，具有受控尺寸和/或受控密度的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒会被用作根据本发明方法的步骤(d)中的加载物。
有利地，所述第一无机盐选自碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡及其混合物，更有利地其是碳酸钙。
在本发明的步骤(b)中使用的反应器由于其同时进行沉淀和/或结晶和颗粒尺寸分级的能力而允许原位产生具有受控尺寸和/或受控密度的颗粒。
步骤(b)的反应器可以是具有集成的固-液分离的高固体反应器或流化床，有利地是具有集成的固-液分离的高固体反应器。
在本发明的意义上，具有集成的固-液分离的高固体反应器旨在指具有高的总悬浮固体含量以及集成的固-液分离的反应器，特别地，具有集成的固-液分离的总悬浮固体含量为5g/l至800g/l，有利地为20g/l至800g/l，更有利地为25g/l至250g/l。可以通过测量总悬浮固体(TSS)的传感器或通过定期取样并测量这些样品中的TSS来原位测量总悬浮固体。具体地，具有集成的固-液分离的高固体反应器例如为在WO 2013/150222中所描述的。
因此，反应器包括
-混合罐，其包括用于待处理的污水的入口路径(在本申请的情况下用于步骤(a)的水)，
-任选的用于试剂的入口路径(在本申请的情况下，例如用于沉淀剂和/或用于改变pH和/或氧化还原条件的试剂)，和/或，
-搅拌源，其用于在给定体积的所述罐中产生湍流搅拌，
-用于排出污泥的提取路径(在本申请的情况下，用于排出具有受控尺寸和/或受控密度的沉淀和/或结晶颗粒，其在根据本发明方法的步骤(d)中用作加载物)，
-以及用于经处理的污水(在本申请的情况下，用于获得除去了所述第一无机盐的水)的提取路径，
-以及还包括在给定体积上方和与给定体积相邻，但在经处理的污水出口路径下方的沉降结构，其包括从底部延伸至顶部且以挡板的形式布置的多个管道，使得没有颗粒可以沿直线路径流过所述层。
具有集成的固-液分离的高固体反应器例如为市场上可以以商品名SaphiraTM得到的。
在具体的实施方案中，步骤(b)的反应器中的总悬浮固体含量为5g/l至800g/l，有利地为20g/l至800g/l，更有利地为25g/l至250g/l。可以通过测量总悬浮固体(TSS)的传感器或通过定期取样并测量这些样品中的TSS来原位测量总悬浮固体。
在另一个具体的实施方案中，在步骤(b)的反应器中的水力停留时间(HRT)为3分钟至2小时，有利地为5至30分钟。水力停留时间通过下式计算：HRT＝V/Q，其中V＝步骤(b)的反应器的体积，Q＝步骤(a)的流入物的反应器流率。
为了在步骤(b)中沉淀和/或结晶第一无机盐的颗粒，相比于给水的特性而改变步骤(b)的反应器中的条件，例如通过添加沉淀剂和/或其他溶剂和/或通过改变pH、氧化还原和/或温度条件。然而，这些新的条件与第二无机盐的沉淀和/或结晶不相容。
具体地，如果所述第一无机盐是碳酸盐，则可以添加钙盐和氢氧化物盐(如石灰)以获得9.5至10的pH。
如果所述第一无机盐是硫酸盐，则可添加CaCl2或石灰或钡盐作为沉淀剂。
在本发明的意义上，“除去了所述第一无机盐的水”旨在指其中溶解的第一无机盐的浓度低于初始浓度，特别是低于在给水中的溶解的第一无机盐的浓度。
除去了所述第一无机盐的水有利地对应于步骤(b)的反应器的液体上清液。
根据本发明的方法包括步骤(c)，其在于在第二反应器中从除去了所述第一无机盐的水中沉淀第二无机盐，并收集除去了所述第一无机盐和第二无机盐的水。
事实上，将在步骤(b)中获得的除去了所述第一无机盐的水转移至第二反应器中，在其中应用不同的条件以沉淀第二无机盐。
这些条件可以是例如pH、温度和/或氧化还原条件的改变，和/或添加沉淀剂或其他溶剂。
有利地，第二无机盐选自二氧化硅盐、氟化物盐、磷酸盐、锶盐、金属盐及其混合物，更有利地其是二氧化硅盐。
具体地，如果所述第二无机盐是二氧化硅盐，则可以添加镁盐作为沉淀剂，并且可以添加苛性试剂(如NaOH)以获得10.5至11的pH，并且严格地不同于步骤(b)的pH。
具体地，如果所述第二无机盐是磷酸盐，则可以添加钙盐(如石灰)和氢氧化物盐/试剂，以获得9.0至10的pH，并且严格地不同于步骤(b)的pH，或可以添加可能的镁盐和/或氨盐和氢氧化物盐/试剂以获得9.5至11的pH，并且严格地不同于步骤(b)的pH。
具体地，如果所述第二无机盐是氟化物盐，则可以添加钙盐(如石灰、CaCl2)和氢氧化物盐/试剂，以获得高于6.5至7的pH，并且严格地不同于步骤(b)的pH。
具体地，如果所述第二无机盐是金属盐，则可以添加氢氧化物盐/试剂，以获得促进所述盐不溶性的pH变化，并且严格地不同于步骤(b)的pH。
在本发明的意义上，“除去了所述第一无机盐和第二无机盐的水”旨在指其中溶解的第一和第二无机盐的浓度低于初始浓度，特别是低于给水中溶解的第一和第二无机盐的浓度，更特别地溶解的第二无机盐的浓度低于其在步骤(b)中的浓度。
可以搅拌步骤(c)的反应器。有利地，其可以是反应器，特别地是完美搅拌的反应器。
在该步骤期间，通过从待处理的水中沉淀和/或结晶而除去第二无机盐。
在具体的实施方案中，在步骤(c)中直接添加步骤(a)的部分水，而不在步骤(b)中预处理。在这种情况下，步骤(c)中经处理的水仍然可以含有第一无机盐。
事实上，有利的是在步骤(b)中仅产生必需量的加载物，因此在步骤(b)中仅处理用于产生必需量的加载物所需量的水。
根据本发明的方法包括步骤(d)，其在于在除去了所述第一无机盐和第二无机盐的水中，通过添加絮凝剂和在絮凝条件下稳定的加载物进行絮凝，絮凝剂有利地为聚丙烯酰胺聚合物，特别是阴离子聚丙烯酰胺聚合物，所述加载物由在步骤(b)中获得的具有受控尺寸和/或受控密度的一些或全部所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒构成。
在只有部分步骤(b)中获得的具有受控尺寸和/或受控密度的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒被用作步骤(d)中加载物的情况下，可以丢弃未使用的剩余的具有受控尺寸和/或受控密度的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒。
可以搅拌步骤(d)的反应器。有利地，其可以是反应器，特别地是完美搅拌的反应器。
在具体的实施方案中，步骤(c)和(d)在相同的反应器中同时进行。
在另一个具体的实施方案中，步骤(c)和(d)在不同的反应器中依次进行。
在又一个具体的实施方案中，在步骤(d)中使用絮凝剂与加载物之前，使絮凝剂与加载物(例如部分或完全地)接触。
除了预先添加絮凝剂的情况外，具有受控尺寸和/或受控密度的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒直接来自步骤(b)，而无任何预处理或转化。
步骤(d)能够形成加载的絮凝物，并因此除去将从步骤(e)中经处理的水中分离和丢弃的悬浮物质。
根据本发明的方法包括步骤(e)，其在于将经处理的水与其中所含的固体分离并收集所述经处理的水，其有利地是澄清软水。因此该步骤是固-液分离步骤并能够获得经处理的水。其还可以被称为澄清步骤。一般地，丢弃絮凝物(水中含有的固体)。因此有利的是，加载物不与絮凝物分离，且不被回收利用。更有利的是，没有加载物的再循环回路。
在有利的实施方案中，步骤(e)在层状澄清器中进行。
在方法开始时，可以存在初始化阶段。
实际上，从操作的第一天第一个小时开始系统最初产生一些颗粒，其不符合用于加载絮凝(步骤b)的尺寸和密度(即质量)。
在此期间，建议添加如微砂的重颗粒，或其他重不溶性矿物质盐固体(如CaCO3……)来进行加载絮凝(步骤d)。
随时间推移，通过准确混合和用于颗粒生长和致密化的流体动力学条件，第一沉淀反应器的特定性能有助于颗粒生长，使其本身在反应器内致密(步骤b)。
一旦粒子群体的准确固体尺寸和密度达到平均(质量、重颗粒比)，产生的重颗粒代替重晶种的使用，以用于方法开始和进行。然后整个工艺可以随时间进行，包括连续产生加载物。
在具体的实施方案中，根据本发明的方法在步骤(b)和(c)之间或在步骤(a)和(b)之间，有利地在步骤(b)和(c)之间包括通过添加凝聚剂的凝聚中间步骤(b1)，所述凝聚剂有利地为三价金属盐，例如FeCl3。
该步骤能够回收在步骤(b)或(c)中不能被去除的颗粒，通常称为在这种水力条件下不能沉降的悬浮固体。
在本发明的意义上，术语“凝聚”具有在废水处理领域中普通的含义；具体地，其旨在指在凝聚剂或凝聚助剂的作用下，减少或去除由悬浮在水中的胶体颗粒携带的电荷，以促进其凝聚。
可以搅拌步骤(b1)的反应器。有利地，其可以是反应器，特别地是完美搅拌的反应器。
可以在相同反应器中同时进行步骤(b1)和(c)。
可以将凝聚剂直接添加到反应器中或预先添加到步骤(b1)的反应器前的管中。
以非限制性方式给出的图和实施例的描述，会更好地理解本发明。
图1表示根据本发明方法的示例性的实施方案，其中进行步骤(a)、(b)、(b1)、(c)、(d)和(e)。
图2表示根据本发明方法的另一个示例性的实施方案，其中进行步骤(a)、(b)、(b1)、(c)、(d)和(e)，且仅部分步骤(a)的水被直接添加到步骤(c)中。
图3表示实施例1中使用的用于进行根据本发明的方法的体系的示意图。
图4表示根据实施例1的加载物的体积％的累积粒度分布(μm，对数分度)。
图5表示与实施例1的步骤(c)中沉淀的加载物和颗粒相比，根据絮凝罐中颗粒的体积％的粒度分布(μm，对数分度)。
图6表示实施例2中使用的用于进行根据本发明的方法的体系的示意图。
实施例1：包括步骤(a)、(b)、(b1)、(c)和(d)的根据本发明的方法。
在该实施例中，水中含有的碳酸盐和二氧化硅在单一工艺中被除去。在该实施例中使用的体系的示意图如图3所示。
碳酸钙是根据本发明的第一无机盐，且二氧化硅盐是根据本发明的第二无机盐。步骤(a)的水是来自塞纳河的水。在步骤(b)的反应器中添加850L/h的这种水。
步骤(b)在反应器(罐)#1中进行。使用的反应器是WO 2013/150222中所描述的反应器，其具有：l×L×H＝500mm×500mm×1300mm的尺寸，包括130L的沉淀体积，总悬浮固体含量为73g/L，水力停留时间为9分钟。
添加石灰作为试剂以获得9.5至9.9的pH，并在步骤(b)的反应器中获得CaCO3的沉淀和结晶。
在步骤(b)的反应器和步骤(c)的反应器之间的管中添加量为40mg/L的凝聚剂FeCl3。
凝聚步骤(b1)与步骤(c)在相同的反应器中同时进行：反应器(罐)#2是被充分搅拌的反应器。
在步骤(c)的反应器中添加浓度为50mg/L的MgCl2，并添加NaOH以获得10.7的pH，从而获得二氧化硅的沉淀。步骤(c)的反应器中的水力停留时间为13.1分钟。
在絮凝剂被添加到絮凝步骤(d)前，将阴离子型聚丙烯酰胺聚合物的絮凝剂以0.6mg/L的浓度添加到加载物中。
絮凝步骤(d)在反应器(罐)#3中进行，反应器(罐)#3为被充分搅拌的反应器。
通过使用带有软件LS3系列的Beckman Coulter粒度计LS13 320测量，加载物以体积计的D50为480μm，并且在絮凝步骤(d)中以5.4L/h的流率添加加载物。
经处理的水从反应器#3的流出口(絮凝步骤(d)出口)回收。
处理前和处理后的污水的化学特性如下：
表2：实施例1的配置中获得的化学结果
因此，根据本发明的方法在实施例1的情况下能够去除70重量％的待处理的污水中所含的二氧化硅，同时还去除了78重量％的钙和61重量％的碱度，尽管它们在去除条件上有差异(pH值、试剂……)。
使用带有软件LS3系列的Beckman Coulter粒度计LS13 320对罐#1中产生的加载物进行粒度分析，并示于图4中。得到的累积曲线显示颗粒的D50等于480μm。
如从图5的图中可以观察到的，在来自絮凝容器(反应器#3)的污泥样品中获得的粒度分布是加载物的粒度分布和在第二污染物(第二无机盐)的去除过程中产生的小颗粒的粒度分布的混合。
在软化的塞纳河水上进行加载絮凝的杯罐试验，以证明与简单絮凝相比，具有原位加载物产生的加载絮凝的优点。通过仅添加聚合物进行絮凝，以及通过添加聚合物和实施例1的步骤(b)中产生的加载物进行加载絮凝。
表3：实验室规模的杯罐试验的结果
如在表3中可以看到的，经加载的沉淀颗粒比沉淀颗粒沉降快两倍。在澄清(即沉降)步骤后，优化的加载絮凝将产生更好的残留浊度。
实施例2：包括步骤(a)、(b1)、(b)、(c)、(d)和(e)的根据本发明的方法。
在该实施例中，水中含有的碳酸盐和二氧化硅在单一工艺中被除去。
在该实施例中使用的系统的示意图如图6所示。在该配置中，在步骤(b)前首先进行凝聚(步骤b1)。
碳酸钙是根据本发明的第一无机盐，二氧化硅是根据本发明的第二无机盐。
步骤(a)的水是来自塞纳河的水。在步骤(b)的反应器中添加850L/h的这种水。
在供给步骤(b)的反应器的管中直接进行絮凝步骤(b1)。添加量为40mg/L的絮凝剂FeCl3。
步骤(b)在反应器(罐)#1中进行。使用的反应器是WO 2013/150222中所描述的反应器(l×L×H＝500mm×500mm×1300mm的尺寸，具有130L的沉淀体积)，总悬浮固体含量为27g/L，水力停留时间为9分钟。
添加石灰作为试剂以获得9.5至9.9的pH，并在步骤(b)的反应器中获得CaCO3的沉淀和结晶。
在步骤(c)的反应器(罐#2)中添加浓度为50mg/L的MgCl2，并添加NaOH以获得10.7的pH，从而获得二氧化硅的沉淀。步骤(c)的反应器中的水力停留时间为13分钟。
在絮凝剂被添加到絮凝步骤(d)前，将阴离子型聚丙烯酰胺聚合物的絮凝剂以0.6mg/L的浓度添加到加载物中。絮凝步骤(d)在反应器(罐)#3中进行，反应器(罐)#3为被充分搅拌的反应器。
通过使用带有软件LS3系列的Beckman Coulter粒度计LS13 320测量，加载物以体积计的D50为475μm，并且在絮凝步骤(d)中以5.4L/h的流率添加加载物。
固-液分离步骤(e)后经处理的水具有40m/h的镜像(mirror)速度。
处理前和处理后的污水的化学特性如下：
表4：实施例2的过程配置中获得的结果
因此，根据本发明的方法在实施例2的情况下能够去除67重量％的待处理的污水中所含的二氧化硅，同时还去除了65重量％的钙和60％的碱度，尽管它们在去除条件上有差异(pH值、试剂……)。

Claims (15)

1.一种通过沉淀和加载絮凝来处理含有溶解的无机盐的水的方法，所述方法包括以下步骤：
a-提供含有溶解的无机盐的水，所述无机盐包含在相同条件下不会沉淀和/或结晶的至少两种不同的无机盐；
b-在第一反应器中沉淀和/或结晶第一无机盐，以获得具有受控尺寸的颗粒，其由Coulter粒度计测量的以体积计的D50为10μm至2500μm，有利地为50μm至1000μm，分离除去了所述第一无机盐的水和具有受控尺寸的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒；
c-在第二反应器中，从除去了所述第一无机盐的水中沉淀第二无机盐，并收集除去了所述第一无机盐和第二无机盐的水；
d-在除去了所述第一无机盐和第二无机盐的水中，通过添加絮凝剂和在絮凝条件下稳定的加载物进行絮凝，所述絮凝剂有利地为聚丙烯酰胺聚合物，所述加载物由在步骤(b)中获得的一些或全部具有受控尺寸的所述第一无机盐的沉淀/结晶颗粒构成；
e-分离经处理的水和其中含有的固体，并收集所述经处理的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在步骤(b)和(c)之间或在步骤(a)和(b)之间通过添加凝聚剂的凝聚中间步骤(b1)，所述凝聚剂有利地为三价金属盐，例如FeCl3。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(a)的水是工业水、市政水、地表水或地下水，特别地，步骤(a)的水是废水或工业水。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(b)的反应器是具有集成的固-液分离的高固体反应器或流化床，有利地是具有集成的固-液分离的高固体反应器。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，两种不同的无机盐在不同的pH条件下和/或在不同的温度条件下和/或通过添加不同的沉淀剂和/或通过添加其他溶剂和/或在不同的氧化还原条件下沉淀。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一无机盐选自碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡及其混合物，有利地所述第一无机盐是碳酸钙。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二无机盐选自二氧化硅盐、氟化物盐、磷酸盐、锶盐、金属盐及其混合物，有利地所述第二无机盐是二氧化硅盐。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于：
-所述第一无机盐是碳酸钙，且所述第二无机盐选自二氧化硅盐、金属盐及其混合物，或
-所述第一无机盐是硫酸钙，且所述第二无机盐选自氟化物盐、磷酸盐及其混合物，或
-所述第一无机盐是硫酸钡，且所述第二无机盐是锶盐。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(d)使用絮凝剂和加载物之前使所述絮凝剂与所述加载物接触。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中直接添加步骤(a)的部分水，而不在步骤(b)中预处理。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(e)在层状澄清器中进行。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，搅拌步骤(c)的反应器。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在同一反应器中同时进行步骤(c)和(d)。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，在不同反应器中依次进行步骤(c)和(d)。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，搅拌步骤(d)的反应器。
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