CN109574316A - 废水软化预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种废水软化预处理方法，先向反应设备或反应池内的废水中加入药剂进行化学反应，并同时加入磁化水或分散剂，控制反应的时间为5min‑30min，控制反应的PH值为10.5‑12。反应后的出水先采用陶瓷膜进行过滤，后进行PH调质。通过加入磁化水或分散剂代替传统的助凝剂和絮凝剂进行水质改性处理，可以改变废水中生成絮状沉淀物的晶格排布和晶型，使絮状沉淀物变得细小疏松，无需凝聚沉淀而是直接过滤去除实现废水软化，并且不易粘附在过滤膜的孔道中和反应设备或反应池的管壁中形成垢层而造成堵塞。相比于传统方法，该处理方法反应时间更短，缩短了工序周期，设备占地面积更小，避免了膜污染，降低经济成本。

Description

废水软化预处理方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种废水软化预处理方法。

背景技术

在水处理领域，水的硬度一般是指污水中以离子形式存在的钙、镁等离子的总量。钙、镁等离子通常会与水中的碳酸根离子、碳酸氢根离子或硫酸根离子等形成沉淀而附着在设备上，从而影响设备的正常运行。含有较多可溶性钙镁化合物的水也称为硬水。硬水在工业生产中危害有：第一，作为冷却水时，容易造成换热器表面结水垢，不仅阻碍水流通道，严重的情况会使热交换效率降低导致停产；第二，作为印染废水的洗涤用水，会影响产品质量；第三，作为锅炉用水，容易在锅炉底部结水垢而降低锅炉的热效率，产生爆炸的危险；第四，在水处理过程中，容易在膜表面结垢，形成膜污染。因此，在水处理过程中，如何尽量降低水的硬度是设计水处理工艺的重要因素。

目前水的除硬软化方法有加药沉淀、离子交换、膜分离等几种。其中加药沉淀的方法可以实现钙镁等离子的真正去除；离子交换技术理论上可以实现出水的硬度为零，但要求进水的硬度不能太高，最终钙镁等离子在树脂再生过程会再次回到水体中，并不能从水中彻底去除；膜分离的方法只是实现了钙镁等离子的浓缩，满足产水硬度为零的情况。随着环保要求越来越高，中水回用及零排放技术已成为一项既经济又绿色环保的重要技术，而中水回用及零排放技术对硬水软化的要求较为严苛。

加药沉淀是一种较为成熟的除硬软化技术，具体原理为：向废水中加入药剂、絮凝剂以及助凝剂发生混凝沉淀反应，使得废水中的硬度离子和药剂先反应生成沉淀物，再通过絮凝剂和助凝剂的凝聚作用促进沉淀颗粒的长大，加快沉降速率，使得体积较小的沉淀物聚积形成体积较大的沉淀物并最终在重力的作用下沉降于沉淀池或澄清池底部并被排出。

但在实际的工程应用中，为了保证沉淀反应的充分进行和沉淀效果，往往过量投加PAC(聚合氯化铝)、PAM(聚丙烯酰胺)等药剂，残留的药剂会对后续膜过滤系统会造成污堵，而膜过滤系统清洗比较困难，也无法恢复。若沉淀反应不完全还会导致无机结垢离子在后续工艺段陆续析出而堵塞管道、设备、反应池以及膜过滤系统，并进一步导致出水不能满足设计需求。

经过加药沉淀工艺处理后的出水由于PH值较高，而一般的膜过滤元件特别是无机膜过滤元件不耐酸碱，因此需要先对加药沉淀后的出水进行PH调质后才能进入膜过滤系统中进行过滤工序。而在调质过程中，调质用药量也往往比较大，这会造成一定的药剂浪费。

此外，加药沉淀工艺的反应时间和沉淀时间比较长，其中沉淀时间一般需要1-2小时。而为了保证沉淀效果，沉淀池或澄清池的占地面积必须比较大，高度也较高，耗费空间资源。沉淀池或澄清池抗冲击能力差，沉淀反应过程会受到很多因素的干扰，容易出现池体翻泥现象并进一步导致后续设备出现堵塞、板结。

发明内容

本发明的目的是提供一种废水软化预处理方法，解决现有的加药沉淀软化工艺反应时间长、加药种类多且剂量大；加入的絮凝剂等药剂对膜系统造成污堵，反应不完全时沉淀物会在后续工艺段陆续析出，堵塞管道、设备等；加药沉淀处理后的出水需要调质等问题。

为解决上述问题，本发明提供一种废水软化预处理方法，包括反应步骤和膜过滤步骤。

在反应步骤中，向反应设备或反应池内的废水中加入药剂进行化学反应，并同时向反应设备或反应池中加入磁化水或分散剂，控制反应的时间为5min-30min，控制反应的PH值为10.5-12，其中磁化水是指经过磁化处理的纯水；

在膜过滤步骤中，将反应后的出水通过陶瓷膜进行过滤。

根据本发明一实施例，所述废水软化预处理方法还包括调质步骤，将陶瓷膜过滤之后的出水进行调质。

根据本发明一实施例，在调质步骤中，采用盐酸或硫酸作为调质药剂对过滤后的出水进行调质。

根据本发明一实施例，在调质步骤中，控制反应的PH值为6.5-8.5。

根据本发明一实施例，在反应步骤中，采用管道混合器、水力式涡流反应器、混凝反应池、平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜管、斜板沉淀池、机械搅拌澄清池或高密度澄清池中的一种作为反应设备或反应池。

根据本发明一实施例，在反应步骤中，加入的药剂为有机硫、生石灰、熟石灰、纯碱、烧碱、镁剂中的一种或多种。

根据本发明一实施例，在所述反应步骤中，对反应过程中的废水进行搅拌。

根据本发明一实施例，使得反应的废水在反应设备或反应池中形成涡流，以实现对废水的搅拌。

根据本发明一实施例，在膜过滤步骤中，采用平板陶瓷膜、管式陶瓷膜、微滤膜或超滤膜对出水进行过滤。

根据本发明一实施例，所述废水软化预处理方法应用于电厂脱硫废水的除硬、光伏行业中含硅废水的除硅或者处理垃圾渗滤液。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明通过在反应步骤中加入磁化水或分散剂代替传统的助凝剂和絮凝剂进行水质改性处理，可以改变废水中生成絮状沉淀物的晶格排布和晶型，使得絮状沉淀物变得细小疏松(即改变沉淀物的特性)，无需凝聚沉淀而是直接过滤去除实现废水软化，并且不易粘附在过滤膜的孔道中和反应设备或反应池的管壁中形成垢层而造成堵塞。即便沉淀物附在过滤膜或管壁上，在一定速度的水流冲刷或温度的变化下沉淀物也容易被清除排出。加入磁化水或分散剂相当于阻垢剂的作用，实现软化后的出水可直接利用陶瓷膜进行过滤，避免了沉淀物在后续设备或管道中形成坚固的沉淀层，也避免了传统的过滤过程会造成不可恢复的膜污染的问题，降低过滤膜系统的清洗频率和维护成本。

第二，加入磁化水或分散剂生成的疏松的絮状沉淀物具有吸附作用，可以吸附水中的固体悬浮物，使得固体悬浮物随着絮状沉淀物一起沉降带走，进一步提升废水处理效果。

第三，相比于传统的方法，本发明提供的处理方法反应时间更短，由于反应之后无需凝聚沉淀而是直接进行过滤，省略了传统技术中的沉淀时间，简化处理工序，缩短了工序周期。

第四，相比于传统的方法，本发明提供的处理方法采用的设备占地面积更小，由于省略了传统的沉淀步骤，不再需要体积庞大的沉淀池或澄清池，而是可以采用体积较小的反应池或反应设备就可以达到相同的水处理能力，降低了经济成本。

附图说明

图1是本发明提供的废水软化预处理方法的流程图。

具体实施方式

以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。

本发明提供一种废水软化预处理方法，是一种废水深度处理的前处理工艺，可以针对废水进行短程软化。具体地，所述废水软化预处理方法包括反应步骤和膜过滤步骤。

在反应步骤中，向反应设备或反应池内的废水中加入药剂进行化学反应，并同时向反应设备或反应池中加入磁化水或分散剂。具体地，采用管道混合器、水力式涡流反应器、混凝反应池、平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜管、斜板沉淀池、机械搅拌澄清池或高密度澄清池中的一种作为反应设备或反应池。根据原水的水质不同，加入的药剂为有机硫、生石灰、熟石灰、纯碱、烧碱、镁剂中的一种或多种。在反应步骤中，控制反应的PH值为10.5-12，控制反应的时间为5min-30min，直到新的晶核不再产生，反应完全。其中混凝沉淀的反应时间优选地控制为10min-20min。

其中磁化水9是指通过磁化处理的纯水，也叫EWT电子水。EWT电子水为通过电子水处理(EWT，Electric-magnetic Water Treatment)技术处理的水溶液。磁化水中除了水分子以外，不含有其他有机和无机成分。电子水处理(EWT)技术是20世纪70年代以后发展起来的新型水处理技术，最早由美国国家航空宇航局研制成功。电子水处理技术能广泛运用于工业和民用的冷、热水循环系统的供水处理，具有很好的防垢除垢、杀菌灭藻以及缓蚀防腐的功效，能够起到较好的节能节水作用。可选地，EWT电子水的氧化还原电位(ORP)范围为：-300mv≤ORP≤-1000mv，并且EWT电子水的PH值≥13。其中ORP作为介质(包括土壤、天然水、培养基等)环境条件的一个综合性指标，它表征介质氧化性或还原性的相对程度，单位为mv(毫伏)。

向废水中加入药剂可以实现对废水中钙镁等离子的去除，降低硬度。本发明除了按照常规做法在反应设备或者反应池中加入药剂之外，还同时加入了磁化水或分散剂。磁化水和分散剂的作用类似，具体而言，磁化水和分散剂可以对水质进行改性处理，改变废水中生成絮状沉淀物的晶格排布和晶型，使得絮状沉淀物变得细小疏松，也即改变了沉淀物的特性，避免沉淀物形成坚实的沉淀层，实现对废水水质进行改性软化。

可以理解的是，形成沉淀物的晶体形态和反应速度是决定沉淀物是否会进一步形成坚实的沉淀层而导致堵塞的因素。在传统技术中，采用絮凝剂和助凝剂对初步生成的沉淀颗粒产生凝聚作用，从而促进沉淀颗粒长大，加速沉降。这样形成的沉淀物质地比较硬，容易板结，从而在后续的膜元件中、反应池或反应设备的管壁上形成坚实的沉淀层，造成堵塞。

而在本发明中，采用磁化水或分散剂来代替传统的絮凝剂和助凝剂，改变生成沉淀物的晶格排布和晶型，一方面使得初步生成的沉淀物颗粒细小疏松而不是质地坚硬，另一方面使得生成的沉淀物颗粒分散而不是凝聚，可以加快废水中的硬度离子和药剂的反应速度，使得反应更加均匀，这样形成的沉淀物呈疏松分散的絮状，而不会板结聚合。

通过改变沉淀物的特性，本发明具有以下优点：第一，缩短反应时间，本发明的药剂反应时间为5min-30min，而传统技术需要1小时甚至更长。第二，反应后的废水中沉淀物颗粒比较细小，无需凝聚沉淀而是直接可以通过膜过滤的方式去除，实现废水软化，节省了沉淀时间，简化了处理工序，缩短了工序周期。第三，质地松软的沉淀物不宜粘接在过滤膜的孔道中和反应设备或反应池的管壁中形成垢层而造成堵塞。即便沉淀物附在过滤膜或管壁上，在一定速度的水流冲刷或温度的变化下沉淀物也容易被清除排出。而未被过滤掉的沉淀物颗粒也同样地难以在后续设备或管道中形成坚固的沉淀层，避免污堵后段工艺设备。这样避免了传统技术中的膜污染问题，降低膜过滤系统的清洗频率，也降低了整个水处理系统的维护成本。第四，加入磁化水或分散剂生成的疏松的絮状沉淀物具有吸附作用，可以吸附水中的固体悬浮物，使得固体悬浮物随着絮状沉淀物一起沉降带走，进一步提升废水处理效果。第五，本发明提供的处理方法采用的设备占地面积更小，由于省略了传统的沉淀步骤，不再需要体积庞大的沉淀池或澄清池，而是可以采用体积较小的反应池或反应设备就可以达到相同的水处理能力，降低了经济成本。

可选地，在所述反应步骤中，对反应过程中的废水进行搅拌。例如，使得反应的废水在反应设备或反应池中形成涡流，以实现对废水的搅拌。通过搅拌的作用，也可以加快废水中的硬度离子和药剂之间的反应速率，使得反应均匀，并将生成的絮状沉淀物打散。

完成上述的反应步骤之后进行膜过滤步骤，即反应后的出水无需进行澄清和PH调节过程而是直接进入膜过滤系统进行膜过滤。在膜过滤步骤中，将反应后的出水通过陶瓷膜进行过滤。具体地，从膜元件的材质来说，采用平板陶瓷膜或管式陶瓷膜对出水进行过滤。于其他实施例中，也可以采用其他合适的耐酸碱类的膜元件对出水进行过滤。从膜元件的孔径来说，采用微滤膜或超滤膜对出水进行过滤。

经过反应步骤软化后的出水pH值通常较高，PH值往往达到11或12，且出水往往含有大量细小沉淀物。若采用传统的膜元件进行过滤，则在进入膜过滤系统过滤之前，往往需要先对反应后的出水进行PH值调节。例如，有机超滤膜的进水pH值要求在6-8之间，需要采用HCl或者H₂SO₄进行调质，但是HCl或者H₂SO₄会将软化过程沉淀下来的钙镁等硬度离子再次溶解出来，这个过程不仅需要增加投入用于调质的HCl或者H₂SO₄，而且还降低了软化的处理效果，增加后续系统设备因无机沉淀导致结垢风险。而如果采用机械过滤器过滤，也会造成机械滤器的板结，且工艺流程较长，设备占地面积增大。

因此，本发明在膜过滤步骤中需要采用具有强度高、耐酸碱特性的陶瓷膜，这样软化后的出水可以直接进入膜过滤系统进行过滤，膜系统将沉淀物完全截留在膜的一侧，而膜另一侧的出水只含有过量的氢氧根离子。

进一步地，完成膜过滤步骤之后，所述废水软化预处理方法还包括调质步骤。在调质步骤中，将陶瓷膜过滤之后的出水进行调质，即对膜过滤后的出水进行PH调节。由于经过膜过滤后的出水只含有过量的氢氧根离子，此时再对过滤后的出水进行调质，会大大降低加药量，且降低了后续系统的结垢风险，同时也简化工艺流程，减少设备的占地面积。具体地，采用盐酸或硫酸作为调质药剂对过滤后的出水进行调质。优选地，采用盐酸作为调质药剂对过滤后的出水进行调质。调质过程中，控制反应的PH值为6.5-8.5，以满足调质后的下一步深度处理工艺对调质后的出水的要求。

本发明针对现有的废水软化工艺进行改进，提供一种应用于废水深度处理之前的短程软化预处理工艺，解决了传统的加药沉淀软化反应时间长，加药种类多、加药量大；沉淀过程中需要加入絮凝剂产生质地较硬的沉淀物容易造成板结堵塞，从而对膜系统造成较大危害；沉淀反应不完全时沉淀物会在后续工艺段陆续析出，堵塞管道、设备；加药沉淀后的出水需要进行调质才能进行过滤，且调质用药量大等问题。本发明提供的所述废水软化预处理方法可应用于电厂脱硫废水的除硬、光伏行业中含硅废水尤其是含有胶体硅的废水的除硅或者处理垃圾渗滤液。

本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。

Claims (10)

1.一种废水软化预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

反应步骤，向反应设备或反应池内的废水中加入药剂进行化学反应，并同时向反应设备或反应池中加入磁化水或分散剂，控制反应的时间为5min-30min，控制反应的PH值为10.5-12，其中磁化水是指经过磁化处理的纯水；

膜过滤步骤，将反应后的出水通过陶瓷膜进行过滤。

2.根据权利要求1所述的废水软化预处理方法，其特征在于，所述废水软化预处理方法还包括：

调质步骤，将陶瓷膜过滤之后的出水进行调质。

3.根据权利要求2所述的废水软化预处理方法，其特征在于，在所述调质步骤中，采用盐酸或硫酸作为调质药剂对过滤后的出水进行调质。

4.根据权利要求2或3任一所述的废水软化预处理方法，其特征在于，在所述调质步骤中，控制反应的PH值为6.5-8.5。

5.根据权利要求1-3任一所述的废水软化预处理方法，其特征在于，在所述反应步骤中，加入的药剂为有机硫、生石灰、熟石灰、纯碱、烧碱、镁剂中的一种或多种。

6.根据权利要求1-3任一所述的废水软化预处理方法，其特征在于，在所述反应步骤中，采用管道混合器、水力式涡流反应器、混凝反应池、平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜管、斜板沉淀池、机械搅拌澄清池或高密度澄清池中的一种作为反应设备或反应池。

7.根据权利要求1-3任一所述的废水软化预处理方法，其特征在于，在所述反应步骤中，对反应过程中的废水进行搅拌。

8.根据权利要求7所述的废水软化预处理方法，其特征在于，使得反应的废水在反应设备或反应池中形成涡流，以实现对废水的搅拌。

9.根据权利要求1-3任一所述的废水软化预处理方法，其特征在于，在所述膜过滤步骤中，采用平板陶瓷膜、管式陶瓷膜、微滤膜或超滤膜对出水进行过滤。

10.根据权利要求1-3任一所述的废水软化预处理方法，其特征在于，所述废水软化预处理方法应用于电厂脱硫废水的除硬、光伏行业中含硅废水的除硅或者处理垃圾渗滤液。