CN109607867A - 一种高盐废水软化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高盐废水软化装置，包括首尾依次连通的调节池、软化池、混凝池、澄清池、微滤系统和纳滤系统；调节池底部连接有第一排泥管道；软化池顶部连接有晶种投放管道和第一药剂投放管道，软化池底部连接有第二排泥管道；混凝池顶部连接有第二药剂投放管道，混凝池底部接至第二排泥管道；澄清池底部接至第二排泥管道；微滤系统内部设有微滤设备，且微滤设备与纳滤系统连通；纳滤系统内部设有浓水室、淡水室以及位于浓水室和淡水室之间的纳滤膜。本发明还公开了一种高盐废水软化方法。本发明的有益效果为：可以选择性地将Ca2+从废水中分离、选择性回收过量投加的软化药剂、减少软化过程中沉淀物的生成量、降低软化剂的投加量和成本。

Description

一种高盐废水软化装置及方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体而言，涉及一种高盐废水软化装置及方法。
背景技术
在诸多类型的工业废水中，高盐废水由于盐含量高、排量大和对金属具有腐蚀性(如Cl-腐蚀)等特征，直接外排会对生态环境造成严重危害，故需要进行处理后再排放。目前，膜法是高盐废水处理的主要方法之一，由于废水中往往富含Ca2+和Mg2+，容易导致滤膜结垢，因此必须先进行软化预处理。常规的软化方法是将Ca2+和Mg2+都进行去除，例如熟石灰-纯碱法、烧碱-纯碱法和石灰法等，这种方法存在软化剂耗量大、沉淀量大等问题。
由于Mg2+的结垢问题可以通过调节pH加以控制，即便形成Mg(OH)2垢也可用酸清洗；而Ca2+形成的CaSO4垢却极难清洗，垢体会对滤膜造成不可逆的污染。因此，若能选择性地去除Ca2+而不去除Mg2+，不仅可以提高软化效率，更能降低药剂成本。黎新等(分步沉淀法去除稀土废水中钙镁的研究.水处理技术，2016，42(7)：88-92)提出了一种用草酸选择性去除稀土废水Ca2+的方法，李飞等(一种高镁低钙脱硫废水软化预处理装置.中国专利：ZL201721032808.3)和刘海洋等(一种高镁低钙脱硫废水软化预处理装置.中国专利：ZL201721032793.0)提出了一种用草酸盐选择性去除火电厂脱硫废水Ca2+的方法，这些方法在去除Ca2+的同时对Mg2+的影响很低，可以有效降低软化剂耗量和沉淀产生量。然而，上述软化方法均需过量投加草酸或草酸盐，过量投加的药剂未能得到利用就排放，由于这些药剂价格较高，若能回收利用过量投加部分，则能降低软化药剂成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高盐废水软化装置及方法，可以选择性地将Ca2+从废水中分离、选择性回收过量软化药剂、减少软化过程中沉淀物的生成量、降低软化剂的投加量和成本。
本发明提供了一种高盐废水软化装置，包括首尾依次连通的调节池、软化池、混凝池、澄清池、微滤系统和纳滤系统；
所述调节池底部连接有第一排泥管道；
所述软化池顶部连接有晶种投放管道和第一药剂投放管道，所述软化池底部连接有第二排泥管道；
所述混凝池顶部连接有第二药剂投放管道，所述混凝池底部接至所述第二排泥管道；
所述澄清池底部接至所述第二排泥管道；
所述微滤系统内部设有微滤设备，且所述微滤设备与所述纳滤系统连通；
所述纳滤系统内部设有浓水室、淡水室以及位于所述浓水室和所述淡水室之间的纳滤膜。
作为本发明进一步的改进，所述浓水室与所述软化池顶部之间连接有浓缩液回流管道，所述纳滤系统通过所述浓缩液回流管道与所述软化池连通。
作为本发明进一步的改进，所述第二排泥管道与所述软化池顶部之间连接有晶种回流管道。
作为本发明进一步的改进，所述软化池内部设有第一搅拌装置。
作为本发明进一步的改进，所述混凝池内部设有第二搅拌装置。
本发明还提供了一种高盐废水软化方法，包括以下步骤：
步骤1，高盐废水进入调节池，设置水力停留时间为1～6小时，高盐废水流量被调节稳定，高盐废水中的部分悬浮物沉降至所述调节池的池底，并由第一排泥管道排出，所述调节池内部得到沉降废水；
步骤2，沉降废水进入软化池，由第一药剂投放管道向所述软化池内投加软化剂，通过第一搅拌装置加速软化反应速度，将沉降废水中的Ca2+沉淀，并由晶种投放管道向所述软化池内投加晶种，控制晶种与沉降废水的质量比为2‰-5‰，设置水力停留时间为1～2小时，沉淀物由第二排泥管道排出，所述软化池内部得到软化废水；
步骤3，软化废水进入混凝池，由第二药剂投放管道向所述混凝池内投加混凝剂，通过第二搅拌装置加快软化废水中悬浮物的混凝速度，沉淀物由所述第二排泥管道排出，所述混凝池内部得到混凝废水；
步骤4，混凝废水进入澄清池，沉淀物进一步被沉降分离，并由所述第二排泥管道排出，所述澄清池内部得到澄清废水；
步骤5，澄清废水进入微滤系统，微小的悬浮物和颗粒物被微滤设备过滤分离，得到微滤产水；
步骤6，微滤产水进入纳滤系统，大部分二价离子被纳滤膜截留于浓水室中，形成纳滤浓缩液，大部分水分和一价离子通过纳滤膜进入淡水室，得到纳滤产水，即为系统产水。
作为本发明进一步的改进，所述软化药剂为草酸钠；所述晶种为草酸钙。
作为本发明进一步的改进，步骤2中，控制沉降废水中草酸根的摩尔浓度为Ca2+摩尔浓度的1-2倍。
作为本发明进一步的改进，步骤2中，所述软化池的部分沉淀物由所述第二排泥管道和晶种回流管道回到所述软化池，作为补充晶种。
作为本发明进一步的改进，步骤6中，所述浓水室中的浓缩液由浓缩液回流管道回到所述软化池，浓缩液中含有硫酸根离子和过量添加的草酸根离子，其中，草酸根离子作为软化药剂回收利用，硫酸根离子促进Ca2+的沉淀。
本发明的有益效果为：
1.回收利用了过量添加的草酸根离子，降低了软化药剂的投放量和成本。
2.浓缩并回收利用了废水中的硫酸根离子，可促进软化池中Ca2+的沉降，进一步降低软化药剂的投放量和成本。
3.可将高盐废水中的Ca2+选择性分离，在基本不影响Mg2+浓度的前提下将废水软化。
4.相对于将Ca2+和Mg2+都进行去除的软化工艺，降低了沉淀物生成量和软化药剂的投放量和成本。
5.解决了后续膜法处理过程中废水所含悬浮物和结垢物CaSO4影响设备正常运行的问题。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种高盐废水软化装置的结构示意图。
图中，
1、调节池；2、软化池；3、混凝池；4、澄清池；5、第一搅拌装置；6、第二搅拌装置；7、第一排泥管道；8、晶种回流管道；9、第二排泥管道；10、晶种投放管道；11、第一药剂投放管道；12、第二药剂投放管道；13、微滤系统；14、微滤设备；15、纳滤系统；16、浓缩液回流管道；17、浓水室；18、淡水室。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明实施例的一种高盐废水软化装置，包括首尾依次连通的调节池1、软化池2、混凝池3、澄清池4、微滤系统13和纳滤系统15。
调节池1底部连接有第一排泥管道7，调节池1内高盐废水中沉降的悬浮物通过第一排泥管道7排出。
软化池2顶部连接有用于投放晶种的晶种投放管道10和用于投放软化药剂的第一药剂投放管道11。晶种可以选为草酸钙，软化药剂可以选为草酸钠，投加草酸钠后，控制沉降废水中草酸钠的摩尔浓度为Ca2+摩尔浓度的1-2倍。软化池2底部连接有第二排泥管道9，软化池2内部的沉淀物通过第二排泥管道9排出。进一步的，软化池2内部设有第一搅拌装置5，通过第一搅拌装置5可以提升软化池2内软化反应效率。
混凝池3顶部连接有用于投放混凝剂的第二药剂投放管道12。混凝剂为能够产生稳定絮状物的絮凝剂和辅助提高混凝效果的助凝剂。混凝池3底部接至第二排泥管道9，混凝池3内部的沉淀物通过第二排泥管道9排出。进一步的，混凝池3内部设有第二搅拌装置6，通过第二搅拌装置6可以加快混凝池3内部软化废水中悬浮物的混凝速度。
澄清池4底部接至第二排泥管道9，澄清池4内部的沉淀物通过第二排泥管道9排出。
微滤系统13内部设有微滤设备14，且微滤设备14与纳滤系统15连通，微滤设备14将微小的悬浮物和颗粒物等过滤分离，得到微滤产水，微滤产水进入纳滤系统15。
纳滤系统15内部设有浓水室17、淡水室18以及位于浓水室17和淡水室18之间的纳滤膜，大部分二价离子(包括草酸根离子C2O4 2-和硫酸根离子SO4 2-等)被纳滤膜截留于浓水室17中，形成纳滤浓缩液，大部分水分和一价离子通过纳滤膜进入淡水室18，得到纳滤产水。
进一步的，浓水室17与软化池2顶部之间连接有浓缩液回流管道16，纳滤系统15通过浓缩液回流管道16与软化池2连通。浓水室17中的浓缩液含有硫酸根离子和过量添加的草酸根离子，经浓缩液回流管道16回到软化池2，草酸根离子可作为软化药剂回收利用，硫酸根离子可促进Ca2+的沉降。
进一步的，第二排泥管道9与软化池2顶部之间连接有晶种回流管道8，软化池2产生的部分沉淀物经第二排泥管道9和晶种回流管道8回到软化池2中，作为补充晶种。
基于上述高盐废水软化装置进行高盐废水软化，包括以下步骤：
步骤1，高盐废水进入调节池1，设置水力停留时间为1～6小时，高盐废水流量被调节稳定，高盐废水中的部分悬浮物沉降至调节池1的池底，并由第一排泥管道7排出，调节池1内部得到沉降废水。
步骤2，沉降废水进入软化池2，由第一药剂投放管道11向软化池2内投加软化药剂，优选为草酸钠，通过第一搅拌装置5加速软化反应速度，将沉降废水中的Ca2+沉淀，投加草酸钠后，控制沉降废水中草酸根的摩尔浓度为Ca2+摩尔浓度的1-2倍。为了提高沉淀分离效果，同时由晶种投放管道10向软化池2内投加晶种，优选为草酸钙，控制晶种与沉降废水的质量比为2‰-5‰，设置水力停留时间为1～2小时，沉淀物由第二排泥管道9排出，软化池2内部得到软化废水。同时，软化池2产生的部分沉淀物由第二排泥管道9和晶种回流管道8回到软化池2，作为补充晶种。
步骤3，软化废水进入混凝池3，由第二药剂投放管道12向混凝池3内投加混凝剂，即絮凝剂和助凝剂，通过第二搅拌装置6加快软化废水中悬浮物的混凝速度，沉淀物由第二排泥管道9排出，混凝池3内部得到混凝废水。
步骤4，混凝废水进入澄清池4，沉淀物进一步被沉降分离，并由第二排泥管道9排出，澄清池4内部得到澄清废水。
步骤5，澄清废水进入微滤系统13，微小的悬浮物和颗粒物被微滤设备14过滤分离，得到微滤产水。
步骤6，微滤产水进入纳滤系统15，大部分二价离子被纳滤膜截留于浓水室17中，形成纳滤浓缩液，浓水室17中的浓缩液由浓缩液回流管道16回到软化池2，由于浓缩液中含有硫酸根离子和过量添加的草酸根离子，其中，草酸根离子作为软化药剂回收利用，硫酸根离子促进Ca2+的沉淀，剩余大部分水分和一价离子通过纳滤膜进入淡水室18，得到纳滤产水，即为系统产水。
本发明的高盐废水软化装置及方法可将高盐废水中的Ca2+选择性分离，在基本不影响Mg2+浓度的前提下将废水软化。采用本发明的高盐废水软化装置及方法，相对于将Ca2+和Mg2+都进行去除的软化工艺，降低了沉淀物生成量、软化药剂的投放量和成本，通过浓缩液回流管道回收利用了过量添加的草酸根离子，进一步降低了软化药剂的投放量和成本，同时通过浓缩液回流管道浓缩并回收利用了废水中的硫酸根离子，可促进软化池中Ca2+的沉降，更进一步降低软化药剂的投放量和成本。另外，本发明的高盐废水软化装置及方法结合利用了微滤系统13和纳滤系统15，解决了后续膜法处理过程中废水所含悬浮物和结垢物CaSO4影响设备正常运行的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高盐废水软化装置，其特征在于，包括首尾依次连通的调节池(1)、软化池(2)、混凝池(3)、澄清池(4)、微滤系统(13)和纳滤系统(15)；
所述调节池(1)底部连接有第一排泥管道(7)；
所述软化池(2)顶部连接有晶种投放管道(10)和第一药剂投放管道(11)，所述软化池(2)底部连接有第二排泥管道(9)；
所述混凝池(3)顶部连接有第二药剂投放管道(12)，所述混凝池(3)底部接至所述第二排泥管道(9)；
所述澄清池(4)底部接至所述第二排泥管道(9)；
所述微滤系统(13)内部设有微滤设备(14)，且所述微滤设备(14)与所述纳滤系统(15)连通；
所述纳滤系统(15)内部设有浓水室(17)、淡水室(18)以及位于所述浓水室(17)和所述淡水室(18)之间的纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的高盐废水软化装置，其特征在于，所述浓水室(17)与所述软化池(2)顶部之间连接有浓缩液回流管道(16)，所述纳滤系统(15)通过所述浓缩液回流管道(16)与所述软化池(2)连通。
3.根据权利要求1所述的高盐废水软化装置，其特征在于，所述第二排泥管道(9)与所述软化池(2)顶部之间连接有晶种回流管道(8)。
4.根据权利要求1所述的高盐废水软化装置，其特征在于，所述软化池(2)内部设有第一搅拌装置(5)。
5.根据权利要求1所述的高盐废水软化装置，其特征在于，所述混凝池(3)内部设有第二搅拌装置(6)。
6.一种基于权利要求1-5所述的高盐废水软化装置的高盐废水软化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，高盐废水进入调节池(1)，设置水力停留时间为1～6小时，高盐废水流量被调节稳定，高盐废水中的部分悬浮物沉降至所述调节池(1)的池底，并由第一排泥管道(7)排出，所述调节池(1)内部得到沉降废水；
步骤2，沉降废水进入软化池(2)，由第一药剂投放管道(11)向所述软化池(2)内投加软化药剂，通过第一搅拌装置(5)加速软化反应速度，将沉降废水中的Ca2+沉淀，并由晶种投放管道(10)向所述软化池(2)内投加晶种，控制晶种与沉降废水的质量比为2‰-5‰，设置水力停留时间为1～2小时，沉淀物由第二排泥管道(9)排出，所述软化池(2)内部得到软化废水；
步骤3，软化废水进入混凝池(3)，由第二药剂投放管道(12)向所述混凝池(3)内投加混凝剂，通过第二搅拌装置(6)加快软化废水中悬浮物的混凝速度，沉淀物由所述第二排泥管道(9)排出，所述混凝池(3)内部得到混凝废水；
步骤4，混凝废水进入澄清池(4)，沉淀物进一步被沉降分离，并由所述第二排泥管道(9)排出，所述澄清池(4)内部得到澄清废水；
步骤5，澄清废水进入微滤系统(13)，微小的悬浮物和颗粒物被微滤设备(14)过滤分离，得到微滤产水；
步骤6，微滤产水进入纳滤系统(15)，大部分二价离子被纳滤膜截留于浓水室(17)中，形成纳滤浓缩液，大部分水分和一价离子通过纳滤膜进入淡水室(18)，得到纳滤产水，即为系统产水。
7.根据权利要求6所述的高盐废水软化方法，其特征在于，所述软化药剂为草酸钠；所述晶种为草酸钙。
8.根据权利要求7所述的高盐废水软化方法，其特征在于，步骤2中，控制沉降废水中草酸根的摩尔浓度为Ca2+摩尔浓度的1-2倍。
9.根据权利要求6所述的高盐废水软化方法，其特征在于，步骤2中，所述软化池(2)的沉淀物由所述第二排泥管道(9)和晶种回流管道(8)回到所述软化池(2)，作为补充晶种。
10.根据权利要求6所述的高盐废水软化方法，其特征在于，步骤6中，所述浓水室(17)中的浓缩液由浓缩液回流管道(16)回到所述软化池(2)，浓缩液中含有硫酸根离子和过量添加的草酸根离子，其中，草酸根离子作为软化药剂回收利用，硫酸根离子促进Ca2+的沉淀。
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