CN110143711A - 一种浓水回收处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于浓水处理技术领域，特别涉及一种浓水回收处理方法和系统。该处理方法包括向待处理的浓水中加入碳酸钠、氢氧化钙，在特定温度下进行脱盐反应，然后对料液进行离心浓缩，所得上清液用碟管式反渗透膜(DTRO)过滤，将所得浓水进行混凝、絮凝、再次离心浓缩、超滤。离心浓缩所得料浆进行蒸发。该处理系统包括脱盐反应装置、第一浓缩离心装置、DTRO过滤装置、混凝装置、絮凝装置、第二浓缩离心装置和超滤装置。本发明的浓水回收处理方法和系统能够有效处理浓水，得到的淡水可直接用于工业生产或市政用水，回收率高，大大减少了浓水的浪费。

Description

一种浓水回收处理方法和系统

技术领域

本发明属于浓水处理技术领域，特别涉及一种浓水回收处理方法和系统。

背景技术

反渗透工艺是现有技术中一项比较成熟的水处理工艺，高效、清洁，广泛应用于电力、冶金、电子、化工等行业中的水处理。但反渗透工艺对原水的利用率偏低，一般淡水的回收率≤75％，制水过程中生成的浓水占原水体积的25％以上。浓水中钙镁离子及硅结垢物质的结垢趋向严重，有机物指标COD(ChemicalOxygenDemand，化学需氧量)超过排放标准，随着环保政策的收紧，对浓水排放指标的要求越来越严格，使浓水无法达到排放标准。而在其再回收处理过程中由于浓水存在严重的结垢风险，使其处理系统运行不稳定，导致浓水再回收处理效果差，只有40～50％的回收率，其余仍然被当作废水，在水资源日趋紧缺的情况下加剧了水资源的浪费，并严重妨碍了反渗透等水处理技术的进一步推广。

发明内容

针对目前处理系统运行不稳定、浓水回收率低的问题，本发明提供一种浓水回收处理方法。

以及，本发明还提供一种浓水回收处理系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种浓水回收处理方法，具体包括以下步骤：

步骤a、在搅拌状态下向待处理的浓水中加入碳酸钠，在50～70℃反应20～60min，所述碳酸钠中的钠离子与待处理浓水中钙镁离子之和的摩尔比为2.1～2.3∶1；再加入氢氧化钙，在60～80℃反应20～60min，所述氢氧化钙中的钙离子与待处理浓水中镁离子的摩尔比为0.03～0.04∶1；

步骤b、对步骤b所得料液离心浓缩，得到上清液I和料浆I，将所述上清液I用碟管式反渗透膜(DTRO)过滤，得到淡水I和浓水I；

步骤c、对所述浓水I进行混凝、絮凝后，离心浓缩，得到上清液II和料浆II，将所述上清液II进行超滤，得到淡水II和混合盐A；

步骤d、将料浆I和料浆II蒸发，得到混合盐B，冷凝蒸汽得到淡水III。

该方法利用碳酸钠以及优化的反应条件，先把待处理浓水中的硫酸钙、氯化钙、硫酸镁、氯化镁转化为不溶于水的碳酸钙和微溶于水的碳酸镁，再利用氢氧化钙及优化的反应条件与溶解在水中的碳酸镁反应生成不溶于水的碳酸钙和氢氧化镁，从而使钙镁离子沉淀下来，大幅度降低待处理浓水中钙镁离子浓度；碳酸钠与氢氧化钙的用量既确保待处理浓水中钙镁离子的充分反应，达到脱盐的目的，同时又不至于用量过多而增加后处理中料液中钠、钙离子含量，影响淡水质量。接下来，再利用离心浓缩、DTRO过滤、絮凝、混凝和超滤相结合的方式对所得物料进行多步处理，进一步去除了浓水中钙镁离子及其他杂质，得到淡水和混合盐。利用该方法处理得到的淡水I、淡水II和淡水III可直接作为普通淡水用于工业生产或市政用水，混合盐A和混合盐B可进一步回收，应用于其他领域。

进一步地，步骤c中所述混凝采用的混凝剂包括聚丙烯酰胺。聚丙烯酰胺有较强的吸附架桥作用，能够有效对浓水中的金属离子进行混凝。

进一步地，步骤c中所述絮凝采用的絮凝剂包括甲基纤维素和壳聚糖。

进一步地，步骤c中所述絮凝的参数为，在搅拌状态下加入所述絮凝剂后，将料液在pH11～12、45～55℃保持30～45min，然后在pH5.5～6.5、10～15℃保持30～40min。在优选的pH、温度条件下，甲基纤维素和壳聚糖能够发挥优异的絮凝效果，得到上清液和絮凝体。

以及，本发明实施例还提供一种浓水回收处理系统，包括按料液流动方向设置并依次连通的脱盐反应装置、第一浓缩离心装置、DTRO过滤装置、混凝装置、絮凝装置、第二浓缩离心装置和超滤装置；所述DTRO过滤装置的入液口与所述第一浓缩离心装置的第一上清液出口连通，所述DTRO过滤装置的浓水出口与所述混凝装置的入液口连通，所述超滤装置的入液口与所述第二浓缩离心装置的第二上清液出口连通；

所述脱盐反应装置设有脱盐搅拌机构和脱盐温度调节机构，所述絮凝装置设有絮凝搅拌机构和絮凝温度调节机构；所述脱盐装置的内部腔室的呈圆锥形，且侧壁与底部为圆滑过渡连接。

本系统先在脱盐反应装置中使待处理浓水中的钙镁离子沉淀下来，再通过第一浓缩离心装置对含有钙镁离子沉淀的料液进行浓缩，所得第一上清液经DTRO过滤装置过滤后得到淡水，浓水经过絮凝装置、混凝装置后，其中的杂质得到进一步去除，经第二浓缩离心装置的浓缩后，上清液经超滤可得到淡水。该系统得到的淡水可直接作为普通淡水用于工业生产或市政用水，两次浓缩离心所得到的料浆可进一步回收，应用于其他领域。此外，本系统在脱盐反应装置和絮凝装置中设置搅拌机构和温度调节机构，能够使脱盐反应和絮凝反应在搅拌条件下、在预期的反应温度下进行，以提高脱盐和絮凝的效果。由于待处理浓水在脱盐反应装置中可形成沉淀含量较高的固液混合物，因此脱盐反应装置的内部腔室设置为圆锥形，可加快混合物中的固态成分流动，防止沉积。

进一步地，所述脱盐反应装置的内部腔室底部设有均匀分布的布气孔。

进一步地，所述脱盐反应装置的内部腔室底部与侧壁连接处设有布气孔。

进一步地，所述第二浓缩离心装置设有上清液回收出口，所述DTRO过滤装置设有与所述上清液回收出口连通的上清液回收入口。

进一步地，所述处理系统还设有蒸发机构，所述第一浓缩离心装置的料浆出口以及所述第二浓缩离心装置的料浆出口分别与所述蒸发机构的入料口连通；所述蒸发机构的蒸汽出口设有蒸汽冷凝机构，用于冷凝蒸汽。

附图说明

图1为本发明实施例4的整体流程示意图；

图2为本发明实施例4中脱盐反应装置的结构示意图。

图中：

1脱盐反应装置；11脱盐搅拌机构；12脱盐温度调节机构；13布气孔；14脱盐反应装置入口；

2第一浓缩离心装置；

3 DTRO过滤装置；

4混凝装置；

5絮凝装置；

6第二浓缩离心装置；

7超滤装置；

8蒸发机构；81蒸汽冷凝机构。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供了一种浓水回收处理方法，具体包括以下步骤：

步骤a、在搅拌状态下向待处理的浓水中加入碳酸钠，在50℃反应60min，所述碳酸钠中的钠离子与待处理浓水中钙镁离子之和的摩尔比为2.1∶1；再加入氢氧化钙，在60℃反应60min，所述氢氧化钙中的钙离子与待处理浓水中镁离子的摩尔比为0.03∶1；

步骤b、对步骤b所得料液离心浓缩，得到上清液I和料浆I，将所述上清液I用DTRO过滤，得到淡水I和浓水I；

步骤c、向所述浓水I中加入聚丙烯酰胺进行混凝，完成混凝后，在搅拌状态下加入甲基纤维素和壳聚糖，将料液在pH12、45℃保持45min，然后在pH5.5、10℃保持40min，絮凝完成后，离心浓缩，得到上清液II和料浆II，将所述上清液II进行超滤，得到淡水II和混合盐A；

步骤d、将料浆I和料浆II蒸发，得到混合盐B，冷凝蒸汽得到淡水III。

利用该方法处理得到的淡水I、淡水II和淡水III总体积为待处理浓水的86.7％，且可直接作为普通淡水用于工业生产或市政用水；混合盐A和混合盐B可进一步回收，应用于其他领域。

实施例2

本实施例提供了一种浓水回收处理方法，具体包括以下步骤：

步骤a、在搅拌状态下向待处理的浓水中加入碳酸钠，在70℃反应20min，所述碳酸钠中的钠离子与待处理浓水中钙镁离子之和的摩尔比为2.3∶1；再加入氢氧化钙，在80℃反应20min，所述氢氧化钙中的钙离子与待处理浓水中镁离子的摩尔比为0.04∶1；

步骤b、对步骤b所得料液离心浓缩，得到上清液I和料浆I，将所述上清液I用DTRO过滤，得到淡水I和浓水I；

步骤c、向所述浓水I中加入聚丙烯酰胺进行混凝，完成混凝后，在搅拌状态下加入甲基纤维素和壳聚糖，将料液在pH11、55℃保持30min，然后在pH6.5、15℃保持30min，絮凝完成后，离心浓缩，得到上清液II和料浆II，将所述上清液II进行超滤，得到淡水II和混合盐A；

步骤d、将料浆I和料浆II蒸发，得到混合盐B，冷凝蒸汽得到淡水III。

利用该方法处理得到的淡水I、淡水II和淡水III总体积为待处理浓水的85.9％，且可直接作为普通淡水用于工业生产或市政用水，混合盐A和混合盐B可进一步回收，应用于其他领域。

实施例3

本实施例提供了一种浓水回收处理方法，具体包括以下步骤：

步骤a、在搅拌状态下向待处理的浓水中加入碳酸钠，在60℃反应40min，所述碳酸钠中的钠离子与待处理浓水中钙镁离子之和的摩尔比为2.2∶1；再加入氢氧化钙，在70℃反应40min，所述氢氧化钙中的钙离子与待处理浓水中镁离子的摩尔比为0.035∶1；

步骤b、对步骤b所得料液离心浓缩，得到上清液I和料浆I，将所述上清液I用DTRO过滤，得到淡水I和浓水I；

步骤c、向所述浓水I中加入聚丙烯酰胺进行混凝，完成混凝后，在搅拌状态下加入甲基纤维素和壳聚糖，将料液在pH11.5、50℃保持35min，然后在pH6.0、13℃保持35min，絮凝完成后，离心浓缩，得到上清液II和料浆II，将所述上清液II进行超滤，得到淡水II和混合盐A；

步骤d、将料浆I和料浆II蒸发，得到混合盐B，冷凝蒸汽得到淡水III。

利用该方法处理得到的淡水I、淡水II和淡水III总体积为待处理浓水的89.3％，且可直接作为普通淡水用于工业生产或市政用水，混合盐A和混合盐B可进一步回收，应用于其他领域。

实施例4

本实施例提供了一种浓水回收处理系统。

请一并参阅图1和图2，现对本发明提供的处理系统进行说明。该处理系统包括按料液流动方向设置并依次连通的脱盐反应装置1、第一浓缩离心装置2、DTRO过滤装置3、混凝装置4、絮凝装置5、第二浓缩离心装置6和超滤装置7；DTRO过滤装置3的入液口与第一浓缩离心装置2的第一上清液出口连通，DTRO过滤装置3的浓水出口与混凝装置4的入液口连通，超滤装置7的入液口与第二浓缩离心装置6的第二上清液出口连通；

脱盐反应装置1设有脱盐搅拌机构11和脱盐温度调节机构12，絮凝装置5设有絮凝搅拌机构和絮凝温度调节机构；脱盐装置1的内部腔室的呈圆锥形，且侧壁与底部为圆滑过渡连接。脱盐温度调节机构12和絮凝温度调节机构可选用包绕脱盐反应装置1和絮凝装置5的管盘，内通热水、蒸汽或冷水，用于给脱盐反应装置1和絮凝装置5进行加温或降温。

本发明提供的处理系统的有益效果在于：本系统先在脱盐反应装置1中使待处理浓水中的钙镁离子沉淀下来，再通过第一浓缩离心装置2对含有钙镁离子沉淀的料液进行浓缩，所得第一上清液经DTRO过滤装置3过滤后得到淡水和浓水，浓水经过混凝装置4、絮凝装置5后，其中的杂质得到进一步去除，经第二浓缩离心装置6的浓缩后，上清液经超滤装置7的超滤得到淡水。该系统得到的淡水可直接作为普通淡水用于工业生产或市政用水，两次浓缩离心所得到的料浆可进一步回收，应用于其他领域。

此外，本系统在脱盐反应装置1和絮凝装置5中设置搅拌机构和温度调节机构，能够使脱盐反应和絮凝反应在搅拌条件下、在预期的反应温度下进行，以提高脱盐和絮凝的效果。由于待处理浓水在脱盐反应装置1中可形成沉淀含量较高的固液混合物，因此脱盐反应装置1的内部腔室设置为圆锥形，可加快混合物中的固态成分流动，防止沉积。

作为本发明浓水回收处理系统提供的一种具体实施方式，脱盐反应装置1的内部腔室底部设有均匀分布的布气孔13，能够通过向料液底部通气而防止脱盐生成的沉淀成分在底部沉积。

作为本发明浓水回收处理系统提供的一种具体实施方式，脱盐反应装置1的内部腔室底部与侧壁连接处设有布气孔13，能够防止沉淀成分沉积在底部与侧壁的连接处。

作为本发明浓水回收处理系统提供的一种具体实施方式，第二浓缩离心装置6设有上清液回收出口，DTRO过滤装置3设有与该上清液回收出口连通的上清液回收入口，当第二上清液量较大时，可将第二上清液返回DTRO过滤装置3进行再次处理，减少超滤料液，缩短超滤时间，从而使该系统能够高效地用于浓水连续处理或待处理浓水量较大的情况。

作为本发明浓水回收处理系统提供的一种具体实施方式，该处理系统还设有蒸发机构8，第一浓缩离心装置2的料浆出口以及第二浓缩离心装置6的料浆出口分别与蒸发机构8的入料口连通。经蒸发后，料浆中盐分可被回收用于其他领域。

作为本发明浓水回收处理系统提供的一种具体实施方式，蒸发机构8的蒸汽出口设有蒸汽冷凝机构81，用于冷凝蒸汽，使蒸发机构产生的蒸汽经冷凝后得到淡水，提高淡水回收率。

该处理系统解决其技术问题所采用的操作流程是：

A、将待处理的浓水置于脱盐反应装置1中，在搅拌状态下从脱盐反应装置入口14向其中加入碳酸钠，在50～70℃反应20～60min，所述碳酸钠中的钠离子与待处理浓水中钙镁离子之和的摩尔比为2.1～2.3∶1；再加入氢氧化钙，在60～80℃反应20～60min，所述氢氧化钙中的钙离子与待处理浓水中镁离子的摩尔比为55～60∶1；

B、将完成脱盐反应的料液通入第一浓缩离心装置2中进行离心浓缩，得到上清液I和料浆I，将上清液I用DTRO过滤装置3过滤，得到淡水I和浓水I；

C、将浓水I导入混凝装置4中，加入聚丙烯酰胺进行混凝，完成混凝后，导入絮凝装置5，在搅拌状态下加入甲基纤维素和壳聚糖，将料液在pH11～12、45～55℃保持30～45min，然后在pH5.5～6.5、10～15℃保持30～40min，絮凝完成后，导入第二浓缩离心装置6中浓缩，得到上清液II和料浆II，当上清液II量较少时，将上清液II通过超滤装置7进行超滤，得到淡水II和混合盐A；当上清液II量较大或该系统用于连续处理浓水时，将上清液II通过上清液回收出口导向DTRO过滤装置3的上清液回收入口，进入DTRO过滤装置3；

步骤d、将料浆I和料浆II分别从第一浓缩离心装置2的料浆出口和第二浓缩离心装置6的料浆出口导入蒸发机构8，蒸发后得到混合盐B，蒸汽通过蒸汽冷凝机构81冷凝得到淡水III。

利用该处理系统处理得到的淡水I、淡水II和淡水III总体积为待处理浓水的85％以上，且可直接作为普通淡水用于工业生产或市政用水，混合盐A和混合盐B可进一步回收，应用于其他领域。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浓水回收处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤a、在搅拌状态下向待处理的浓水中加入碳酸钠，在50～70℃反应20～60min，所述碳酸钠中的钠离子与待处理浓水中钙镁离子之和的摩尔比为2.1～2.3∶1；再加入氢氧化钙，在60～80℃反应20～60min，所述氢氧化钙中的钙离子与待处理浓水中镁离子的摩尔比为0.03～0.04∶1；

步骤b、对步骤b所得料液离心浓缩，得到上清液I和料浆I，将所述上清液I用DTRO过滤，得到淡水I和浓水I；

步骤c、对所述浓水I进行混凝、絮凝后，离心浓缩，得到上清液II和料浆II，将所述上清液II进行超滤，得到淡水II和混合盐A；

步骤d、将料浆I和料浆II蒸发，得到混合盐B，冷凝蒸汽得到淡水III。

2.如权利要求1所述的浓水回收处理方法，其特征在于，步骤c中所述混凝采用的混凝剂包括聚丙烯酰胺。

3.如权利要求1所述的浓水回收处理方法，其特征在于，步骤c中所述絮凝采用的絮凝剂包括甲基纤维素和壳聚糖。

4.如权利要求3所述的浓水回收处理方法，其特征在于，步骤c中所述絮凝的参数为，在搅拌状态下加入所述絮凝剂后，将料液在pH11～12、45～55℃保持30～45min，然后在pH5.5～6.5、10～15℃保持30～40min。

5.一种浓水回收处理系统，其特征在于，包括按料液流动方向设置并依次连通的脱盐反应装置、第一浓缩离心装置、DTRO过滤装置、混凝装置、絮凝装置、第二浓缩离心装置和超滤装置；所述DTRO过滤装置的入液口与所述第一浓缩离心装置的第一上清液出口连通，所述DTRO过滤装置的浓水出口与所述混凝装置的入液口连通，所述超滤装置的入液口与所述第二浓缩离心装置的第二上清液出口连通；所述脱盐反应装置设有脱盐搅拌机构和脱盐温度调节机构，所述絮凝装置设有絮凝搅拌机构和絮凝温度调节机构；所述脱盐装置的内部腔室的呈圆锥形，且侧壁与底部为圆滑过渡连接。

6.如权利要求5所述的浓水回收处理系统，其特征在于，所述脱盐反应装置的内部腔室底部设有均匀分布的布气孔。

7.如权利要求5所述的浓水回收处理系统，其特征在于，所述脱盐反应装置的内部腔室底部与侧壁连接处设有布气孔。

8.如权利要求5所述的浓水回收处理系统，其特征在于，所述第二浓缩离心装置设有上清液回收出口，所述DTRO过滤装置设有与所述上清液回收出口连通的上清液回收入口。

9.如权利要求5所述的浓水回收处理系统，其特征在于，所述处理系统还设有蒸发机构，所述第一浓缩离心装置的料浆出口以及所述第二浓缩离心装置的料浆出口分别与所述蒸发机构的入料口连通。

10.如权利要求9所述的浓水回收处理系统，其特征在于，所述蒸发机构的蒸汽出口设有蒸汽冷凝机构，用于冷凝蒸汽。