CN111732252A - 不除硅防硅垢蒸发除盐的方法 - Google Patents

不除硅防硅垢蒸发除盐的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，是一种不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，其按照下述步骤进行：向含硅原水中加入石灰和苏打进行化学除硬，得到第一除硬水；将第一除硬水经过沉淀、过滤，得到第二除硬水和泥渣；泥渣经脱水作为非毒性废弃物掩埋处置，第二除硬水经离子交换树脂除去水中COD和硬度离子，得到第三除硬水；向第三除硬水中加入pH调节剂后进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用。本发明通过对原水pH值的调节，增加硅的溶解度，使蒸发过程不会受到硅垢的影响，且技术流程简单、可操作性强，生产成本低，适用于新建或改造的废水蒸发处理项目。

Description

不除硅防硅垢蒸发除盐的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，是一种不除硅防硅垢蒸发除盐的方法。
背景技术
在油田、化工等废水处理领域，一些含盐较高、成分较复杂的废水回用与环保处置通常采用蒸发工艺进行处理。若废水中含硅量较高（蒸发浓缩后≥400mg/L），会在蒸发过程中，随着溶液浓度的上升，形成硅酸、硅酸钠等物质，从水中析出，堵塞蒸发器及工艺管道。因此，国内通常采取先除硅，再蒸发的方式进行此类水的处理，但存在除硅工艺加药量大、处理率效率低，污泥产量大，增加水中的硬度等问题；还有采用晶种法，投加晶种，使硅垢沉淀到晶种上而不是换热管表面上，避免蒸发器堵塞。此方法对蒸发方式（仅适用机械蒸汽压缩）、蒸发器形式（仅适用管式降膜蒸发器）有限定要求，还存在控制操作要求高、工艺流程长、成本高、固废量大等问题。
发明内容
本发明提供了一种不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决常规含硅水蒸发处理现有存在工艺流程复杂、运行成本高、固废含量大和处置困难的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，按照下述步骤进行：第一步，向含硅原水中加入石灰和苏打进行化学除硬，除去水垢中的钙、镁、磷酸盐和二氧化硅，得到第一除硬水；第二步，将第一除硬水经过沉淀、过滤，除去水中的悬浮物、腐蚀产物和微生物粘泥，得到第二除硬水和泥渣；第三步，泥渣经脱水作为非毒性废弃物掩埋处置，第二除硬水经离子交换树脂除去水中COD和硬度离子，得到第三除硬水；第四步，向第三除硬水中加入pH调节剂，调节第三除硬水pH值为10至12时，第三除硬水进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述离子交换树脂采用大孔弱酸阳离子树脂和螯合树脂。
上述蒸发单元采用机械压缩蒸发、热力压缩蒸发和多效蒸发中的一种。
上述pH调节剂为NaOH。
上述含硅原水硬度大于300mg/L。
上述含硅原水硬度不大于300mg/L时，进行第三步和第四步操作。
上述第三除硬水硬度不大于0.5mg/L。
本发明通过对原水pH 值的调节，增加硅的溶解度，使蒸发过程不会受到硅垢的影响，且技术流程简单、可操作性强，生产成本低，适用于新建或改造的废水蒸发处理项目。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本发明中的溶液若没有特殊说明，均为溶剂为水的水溶液，例如，盐酸溶液即为盐酸水溶液；本发明中的常温、室温一般指15℃到25℃的温度，一般定义为25℃。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：该不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，按照下述步骤进行：第一步，向含硅原水中加入石灰和苏打进行化学除硬，除去水垢中的钙、镁、磷酸盐和二氧化硅，得到第一除硬水；第二步，将第一除硬水经过沉淀、过滤，除去水中的悬浮物、腐蚀产物和微生物粘泥，得到第二除硬水和泥渣；第三步，泥渣经脱水作为非毒性废弃物掩埋处置，第二除硬水经离子交换树脂除去水中COD和硬度离子，得到第三除硬水；第四步，向第三除硬水中加入pH调节剂，调节第三除硬水pH值为10至12时，第三除硬水进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用，少量浓水送至制盐工序处理。
本发明是针对含硅废水的不除硅防硅垢蒸发除盐技术，对常规含硅水蒸发处理工艺进行简化，解决常规工艺工艺流程长、运行成本高、固废含量大，处置困难等问题。
本发明尤其适用于稠油油田低硬度、高含硅、高含盐废水（低硬度稠油采出水、注汽锅炉排污水、反渗透排放浓水），原水温度高，适合采用蒸发工艺处理，原水低硬度，不需软化或进行简单的离子交换软化后，就可进入蒸发系统，通过自动调节pH，最终进蒸发器前，均要求含油、悬浮物≤20mg/L，实现不除硅防硅垢蒸发除盐技术。在国内外稠油油田废水处理领域有广阔的应用前景。吨水节约除硅费用约2元/m3至3元/m3水，节约工程投资约5%至25%。
典型的沉淀软化法主要是石灰软化法将消石灰制成石灰乳投加到原水中后，根据水中碱度与pH值的关系，在pH值大于8.3的条件下，可发生下列反应，反应过程为：
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2→2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O
（Na2CO3+Ca2+→CaCO3↓+2Na+）
在水中投加Ca(OH)2，水中首先消失的是游离的CO2，当加入的石灰量有富余时，才能和Ca(HCO3)2以至Mg(HCO3)2起反应，1mol Ca(HCO3)2需要1mol Ca(OH)2，而Mg(HCO3)2则需要2molCa(OH)2。水中非碳酸盐硬度用石灰处理是不能消除的，镁的非碳酸盐硬度虽可与其作用生成，但却生成了等物质量钙的非碳酸盐硬度。即石灰处理只能降低水的碳酸盐硬度，不能除去非碳酸盐硬度和碱度。而本发明中，采用石灰苏打软化法，能有效去除水中结垢的主要成分如钙、镁、磷酸盐和二氧化硅等，并将水中的悬浮物、腐蚀产物和微生物粘泥等在沉淀和过滤过程中去除，且产生泥渣易脱水，可作为非毒性废弃物掩埋处置。同时，石灰价格低廉、来源广泛，运行成本低，可与絮凝过程同时进行，即可降低水的硬度，又可除浊。
实施例2：该不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，按照下述步骤进行：第一步，向含硅原水中加入石灰和苏打进行化学除硬，除去水垢中的钙、镁、磷酸盐和二氧化硅，得到第一除硬水；第二步，将第一除硬水经过沉淀、过滤，除去水中的悬浮物、腐蚀产物和微生物粘泥，得到第二除硬水和泥渣；第三步，泥渣经脱水作为非毒性废弃物掩埋处置，第二除硬水经离子交换树脂除去水中COD和硬度离子，得到第三除硬水；第四步，向第三除硬水中加入pH调节剂，调节第三除硬水pH值为10或12时，第三除硬水进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用，少量浓水送至制盐工序处理。
实施例3：作为上述实施例的优化，蒸发单元采用机械压缩蒸发、热力压缩蒸发和多效蒸发中的一种。
实施例4：作为上述实施例的优化，pH调节剂为NaOH。通过NaOH对原水 pH值的调节，增加硅的溶解度，使蒸发过程不会受到硅垢的影响。当控制原水的pH值范围在10至12时，可以使硅的溶解度达到 5000mg/L至60000mg/L，可有效避免硅在蒸发器中析出，从而阻止硅垢的产生。
实施例5：作为上述实施例的优化，含硅原水硬度大于300mg/L。
实施例6：作为上述实施例的优化，含硅原水硬度不大于300mg/L时，进行第三步和第四步操作。
实施例7：作为上述实施例的优化，第三除硬水硬度不大于0.5mg/L。
实施例8：含硅原水硬度小于0.5mg/L时，按照下述步骤进行：向含硅原水中加入pH调节剂，调节含硅原水pH值为10或12时，含硅原水进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用，少量浓水送至制盐工序处理。
实施例9：含硅原水硬度大于0.5mg/L小于300mg/L时，按照下述步骤进行：含硅原水经离子交换树脂除去水中COD和硬度离子，得到除硬水；向除硬水中加入pH调节剂，调节除硬水pH值为10至12时，除硬水进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用，少量浓水送至制盐工序处理。
实施例10：含硅原水硬度大于300mg/L时，按照下述步骤进行：第一步，向含硅原水中加入石灰和苏打进行化学除硬，除去水垢中的钙、镁、磷酸盐和二氧化硅，得到第一除硬水；第二步，将第一除硬水经过沉淀、过滤，除去水中的悬浮物、腐蚀产物和微生物粘泥，得到第二除硬水和泥渣；第三步，泥渣经脱水作为非毒性废弃物掩埋处置，第二除硬水经离子交换树脂除去水中COD和硬度离子，得到第三除硬水；第四步，向第三除硬水中加入pH调节剂，调节第三除硬水pH值为10至12时，第三除硬水进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用，少量浓水送至制盐工序处理。
综上所述，本发明通过对原水pH 值的调节，增加硅的溶解度，使蒸发过程不会受到硅垢的影响，且技术流程简单、可操作性强，生产成本低，适用于新建或改造的废水蒸发处理项目。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (6)

1.一种不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，其特征在于按照下述步骤进行：第一步，向含硅原水中加入石灰和苏打进行化学除硬，除去水垢中的钙、镁、磷酸盐，得到第一除硬水；第二步，将第一除硬水经过沉淀、过滤，除去水中的悬浮物、腐蚀产物和微生物粘泥，得到第二除硬水和泥渣；第三步，泥渣经脱水作为非毒性废弃物掩埋处置，第二除硬水经离子交换树脂除去水中硬度离子，得到第三除硬水；第四步，向第三除硬水中加入pH调节剂，调节第三除硬水pH值为10至12时，第三除硬水进入蒸发单元蒸发除盐，得到除盐水和少量浓水，除盐水回收利用。
2.根据权利要求1所述的不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，其特征在于蒸发单元采用机械压缩蒸发、热力压缩蒸发和多效蒸发中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，其特征在于 pH调节剂为NaOH。
4.根据权利要求1或2或3所述的不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，其特征在于含硅原水硬度大于300mg/L。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，其特征在于含硅原水硬度不大于300mg/L时，进行第三步和第四步操作。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的不除硅防硅垢蒸发除盐的方法，其特征在于第三除硬水硬度不大于0.5mg/L。
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