CN113480045A - 一种反渗透浓水的除氟除硅方法 - Google Patents

一种反渗透浓水的除氟除硅方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反渗透浓水的除氟除硅方法,包括两级软化澄清步骤,一级软化澄清中,反渗透浓水先后进入第一反应池和第一澄清池;二级软化澄清中,一级软化澄清的出水先后进入第二反应池、絮凝池和第二澄清池;其中第一反应池中加入铝剂除氟,第二反应池内加入偏铝酸钠除硅。本发明能够添加较少的药剂,实现浓水中氟离子和硅离子的高效去除。

Description

一种反渗透浓水的除氟除硅方法
技术领域
本发明涉及一种除氟除硅方法,尤其涉及一种反渗透浓水的除氟除硅方法,属于水处理技术领域。
背景技术
在废水零排放工艺中,为了降低蒸发单元的投资和运行成本,通常会先采用反渗透对来水进行预浓缩。由于废水中的杂质离子较高,往往含有氟离子、二氧化硅、硬度、碱度等结垢腐蚀离子,经过浓缩后反渗透浓水需要进一步处理才可以进入后续反渗透、蒸发结晶等浓缩单元。
现有研究很少针对反渗透浓水进行除氟和除硅处理,如专利CN111559805A公开了一种反渗透进水预处理方法,其处理的水体为反渗透前的进水,未对反渗透浓缩后的浓水进行处理,反渗透浓水是指经过反渗透膜浓缩后的水,结垢腐蚀离子浓度极大增加。
现有技术中,反渗透浓水处理中采用钙剂补充钙离子,钙离子和氟离子生成氟化钙颗粒,之后再投加聚合氯化铝(PAC)或聚合硫酸铁(PFS)作为絮凝剂,投加聚丙烯酰胺(PAM)作为助凝剂,其中由于阻垢剂在反渗透浓水的分散作用,往往需要加入过量的钙剂才可以实现氟的有效去除,水中过量的钙存在,则需要加入大量碳酸钠进行除钙,导致药剂成本高,产生的污泥量增加。
发明内容
发明目的:本发明旨在提供一种反渗透浓水的除氟除硅方法,添加较少的药剂,实现浓水中氟离子和硅离子的高去除率。
技术方案:本发明反渗透浓水的除氟除硅方法,包括以下步骤:
(1)反渗透浓水进入第一反应池内,池内加入铝剂除氟,加入碱调节反应池内水体pH在7-7.5;
(2)步骤(1)中出水进入第一澄清池进行澄清;
(3)步骤(2)中出水进入第二反应池内,池内加入偏铝酸钠除硅,加入碱将第二反应池内水体pH调节在8-8.5,然后加入聚合氯化铝;
(4)步骤(3)中的出水进入絮凝池内,池内加入絮凝剂;
(5)步骤(4)中的出水进入第二澄清池内澄清。
优选地,所述步骤(1)中的铝剂为铝盐。
更优选地,所述铝剂为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝或硫酸铝钾一种或多种。
反渗透浓水在进入第一反应池前的前序反应中,阻垢剂已经存在反渗透浓水中,在所述步骤(1)中,铝盐投加到反渗透浓水中,铝盐在水中水解产生带负电的氢氧化铝胶体,吸附来水中的大部分氟离子和胶体硅,胶体相互聚集为较大的絮体,所述絮体沉降性好。此过程中无需再加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,省去了絮凝阶段。
进一步地,在所述步骤(1)中,反渗透浓水在第一反应池内的停留时间为30-60min。
进一步地,在所述步骤(2)中,反渗透浓水在第一澄清池内的停留时间为2-4h。
进一步地,在所述步骤(3)中,反渗透浓水在第二反应池内的停留时间为30-60min,所述聚合氯化铝的加入量为每1L反渗透浓水中加入50-100mg。
进一步地,在所述步骤(4)中,所述絮凝剂为聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺的加入量为每1L反渗透浓水中加入1-3mg,反渗透浓水在絮凝池内的停留时间为20-30min。
进一步地,在所述步骤(5)中,反渗透浓水在第二澄清池内的停留时间为4-6h。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下显著优点:(1)除氟除硅效果好,一级出水水质中除氟率65%以上,二级出水水质中除硅率50%以上;(2)除氟剂用量大大降低,铝剂比常规的钙剂添加量减少50%以上,产生的污泥量也显著降低;(3)减少PAC和PAM等复配剂的添加,在一级澄清中无需添加其他复配剂,降低处理成本。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1:
某焦化废水厂反渗透浓水水量30m3,水质如下:
pH=5.63,Ca=11.8mg/L,Mg=15.8mg/L,HCO3=50.6mg/L,CO3=0mg/L,F=251mg/L,SiO2=99.54mg/L。
采用如图1所示的方法流程,(1)反渗透浓水进入1#反应池内,1#反应池内投加铝剂除氟,铝剂为硫酸铝,投加量为每1L反渗透浓水中加入820mg,加入氢氧化钠调节pH,使pH维持在7-7.5左右,反应时间30min;
(2)形成的絮体进入1#澄清池,停留时间2h,得到澄清后的反渗透浓水;
步骤(1)和步骤(2)为一级软化澄清,此阶段的出水水质为:F=82mg/L,SiO2=84mg/L。
(3)澄清后的反渗透浓水进入2#反应池内,2#反应池内投加偏铝酸钠除硅,偏铝酸钠的投加量为每1L反渗透浓水中加入69.5mg/L,加碱维持pH在8左右,然后投加聚合氯化铝(PAC),PAC的投加量为每1L反渗透浓水中加入50mg,澄清的反渗透浓水在2#反应池内的停留时间为30min;
(4)步骤(3)中的出水进入2#絮凝池内,2#絮凝池内投加聚丙烯酰胺(PAM);PAM的投加量为每1L反渗透浓水中加入1mg,进水在2#絮凝池内的停留时间为20min;
(5)步骤(4)中的出水进入2#澄清池内澄清,出水在2#澄清池内澄清时间为4h;
步骤(4)~步骤(5)为二级软化澄清,最终出水水质为:pH=7.88,F=27.8mg/L,SiO2=28.77mg/L。
实施例2:
某煤化工项目反渗透浓水,水质如下:
pH=6.7,Ca=33.5mg/L,Mg=24.7mg/L,HCO3=80mg/L,CO3=0mg/L,F=199mg/L,SiO2=55mg/L。
采用如图1所示的方法流程,(1)反渗透浓水进入1#反应池内,1#反应池内投加铝剂除氟,铝剂为氯化铝,投加量为每1L反渗透浓水中加入510mg,加入氢氧化钠调节pH,使PH维持在7.5左右,反应时间60min;
(2)形成的絮体进入1#澄清池,停留时间4h,得到澄清后的反渗透浓水;
步骤(1)和步骤(2)为一级软化澄清,此阶段的出水水质为:F=67mg/L,SiO2=44mg/L。
(3)澄清后的反渗透浓水进入2#反应池内,2#反应池内投加偏铝酸钠除硅,偏铝酸钠的投加量为每1L反渗透浓水中加入46mg/L,加碱维持pH在8.5左右,然后投加PAC,PAC的投加量为每1L反渗透浓水中加入100mg,澄清的反渗透浓水在2#反应池内的停留时间为60min;
(4)步骤(3)中的出水进入2#絮凝池内,2#絮凝池内投加PAM;PAM的投加量为每1L反渗透浓水中加入3mg,进水在2#絮凝池内的停留时间为30min;
(5)步骤(4)中的出水进入2#澄清池内澄清,出水在2#澄清池内澄清时间为6h;
步骤(4)~步骤(5)为二级软化澄清,最终出水水质为:pH=7.6,F=25mg/L,SiO2=27mg/L。
实施例3:
某煤化工项目反渗透浓水,水质如下:
pH=6.8,Ca=40mg/L,Mg=40mg/L,HCO3=50mg/L,CO3=0mg/L,F=150mg/L,SiO2=100mg/L。
采用如图1所示的方法流程,(1)反渗透浓水进入1#反应池内,1#反应池内投加铝剂除氟,铝剂为氯化铝和硫酸铝,投加量为每1L反渗透浓水中加入173mg氯化铝和221mg硫酸铝,加入氢氧化钠调节pH,使PH维持在7.5左右,反应时间50min;
(2)形成的絮体进入1#澄清池,停留时间3h,得到澄清后的反渗透浓水;
步骤(1)和步骤(2)为一级软化澄清,此阶段的出水水质为:F=52mg/L,SiO2=91mg/L。
(3)澄清后的反渗透浓水进入2#反应池内,2#反应池内投加偏铝酸钠除硅,偏铝酸钠的投加量为每1L反渗透浓水中加入66mg/L,加碱维持pH在8.5左右,然后投加PAC,PAC的投加量为每1L反渗透浓水中加入50mg,澄清的反渗透浓水在2#反应池内的停留时间为30min;
(4)步骤(3)中的出水进入2#絮凝池内,2#絮凝池内投加PAM;PAM的投加量为每1L反渗透浓水中加入1mg,进水在2#絮凝池内的停留时间为25min;
(5)步骤(4)中的出水进入2#澄清池内澄清,出水在2#澄清池内澄清时间为5h;
步骤(4)~步骤(5)为二级软化澄清,最终出水水质为:pH=7.5,F=30mg/L,SiO2=30mg/L。
实施例4:
与实施例1比,不同之处在于铝剂为硝酸铝,其余均与实施例1的步骤相同,其中一级软化澄清阶段的出水水质和最终出水水质均能达到实施例1中的效果。
实施例5:
与实施例2比,不同之处在于铝剂为硫酸铝钾,其余均与实施例2的步骤相同,其中一级软化澄清阶段的出水水质和最终出水水质均能达到实施例2中的效果。
对比例1:
采用传统钙剂“两碱法”进行反渗透浓水除氟,水质如下:
pH=5.63,Ca=11.80mg/L,Mg=15.8mg/L,HCO3=50.6mg/L,CO3=0mg/L,F=172mg/L,SiO2=59.4mg/L。
石灰加药量为836mg/L,碳酸钠加药量925mg/L,由于阻垢剂分散作用的影响,加入的钙无法反应完全,出水Ca=178.4mg/L,Mg<2mg/L,OH=163mg/L,CO3=189mg/L,F=80.6mg/L,SiO2=34.2mg/L。
反渗透水不含阻垢剂时,石灰加药量仅为280mg/L,即可达到上述的出水水质,而对比1中石灰加药量为836mg/L,是因为反渗透浓水中阻垢剂的存在,使石灰加药量增加2倍多,并且加入的钙无法完全参与沉淀反应,出水钙高达Ca=178.4mg/L,影响了出水水质,不利于后续浓缩反应。同时,过量的钙需要加入过量的碳酸钠去除,导致碳酸钠加药量也增大,钙与碳酸钠生成的碳酸钙沉淀增多,碳酸钙污泥量增大,增加后续污泥处理量。
此外,实施例2中进水水质中F离子含量是对比例1的40%左右,实施例2铝剂的加药量为510mg/L,对比例1中的石灰加药量为836mg/L,除氟效果上看,实施例2的除氟率为87%,对比例除氟率为53%;可以看出,实施例与对比例1相对,除氟剂加药量显著减少,但除氟率却显著增大。

Claims (8)

1.一种反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)反渗透浓水进入第一反应池内,池内加入铝剂除氟,加入碱调节反应池内水体pH在7-7.5;
(2)步骤(1)中出水进入第一澄清池进行澄清;
(3)步骤(2)中出水进入第二反应池内,池内加入偏铝酸钠除硅,加入碱将第二反应池内水体pH调节在8-8.5,然后加入聚合氯化铝;
(4)步骤(3)中的出水进入絮凝池内,池内加入絮凝剂;
(5)步骤(4)中的出水进入第二澄清池内澄清。
2.根据权利要求1所述的反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,所述步骤(1)中的铝剂为铝盐。
3.根据权利要求2所述的反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,所述铝剂为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝或硫酸铝钾一种或多种。
4.根据权利要求1所述的反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,反渗透浓水在第一反应池内的停留时间为30-60min。
5.根据权利要求1所述的反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,反渗透浓水在第一澄清池内的停留时间为2-4h。
6.根据权利要求1所述的反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,在所述步骤(3)中,反渗透浓水在第二反应池内的停留时间为30-60min,所述聚合氯化铝的加入量为每1L反渗透浓水中加入50-100mg。
7.根据权利要求1所述的反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,在所述步骤(4)中,所述絮凝剂为聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺的加入量为每1L反渗透浓水中加入1-3mg,反渗透浓水在絮凝池内的停留时间为20-30min。
8.根据权利要求1所述的反渗透浓水的除氟除硅方法,其特征在于,在所述步骤(5)中,反渗透浓水在第二澄清池内的停留时间为4-6h。
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