CN116332280A - 一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了硬水处理技术领域的一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，包括一套循环处理设备和如下步骤：S100：将原水置换，使硬水进行软化；S200：恢复钠型树脂置换能力；S300：对废液进行循环处理；步骤S100中，使用由硫酸钠和硫酸镁组成的钠型树脂再生剂对原水进行置换，硫酸镁的用量根据原水水质进行调整，再生液中，硫酸钙处于饱和状态。本发明的有益效果是：本发明中，净化除去钙镁离子后的再生废液，主要成分是硫酸钠，而且纯度高，可循环利用于树脂再生，再生废液零排放无二次污染，本发明中，该方法既能回收石膏和氢氧化镁，也能回收硫酸钠，三者均能创造一定的经济价值，因而运行费用低，具有较高的经济效益和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及硬水处理技术领域，具体是一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法。
背景技术
硬水是指含有较多可溶性钙镁化合物的水，在硬水处理时，常用钠型强酸性阳离子交换树脂来软化硬水，其原理是将原水通过钠型强酸性阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使硬水得到软化，当钠型树脂失效后，为恢复其交换能力，就要进行再生处理，再生剂常采用食盐溶液，尽管离子交换是等摩尔进行的，然而由于工艺与操作管理等原因，在实际生产运行中再生剂的消耗量是理论值的3倍左右，即每除去1毫克当量的硬度，需消耗3毫克当量的NaCI。所以再生废液的直接排放既造成经济上的很大浪费，也因为再生废液中较高的TDS，给环境造成了污染，因此，本申请提出一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，在本申请中，再生剂中的钠离子，可置换失效的钠型树脂上的吸附的钙镁离子；硫酸根可与置换下来的钙离子结合，以结晶体——固体石膏的形式从再生废液中分离出来，而镁离子则延迟硫酸钙的结晶时间，避免其在树脂再生过程中结晶，净化除去钙镁离子后的再生废液，主要成分是硫酸钠，而且纯度高，可循环利用于树脂再生，再生废液零排放，无二次污染，该方法既能回收石膏和氢氧化镁，也能回收硫酸钠，三者均能创造一定的经济价值，因而运行费用低，具有较高的经济效益和环境效益，以解决上述提出的现有的硬水软化时，再生废液的直接排放既造成经济上的很大浪费，也因为再生废液中较高的TDS，给环境造成了污染的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，包括一套循环处理设备和如下步骤：
S100：将原水置换，使硬水进行软化；
S200：恢复钠型树脂置换能力；
S300：对废液进行循环处理；
所述步骤S100中，使用由硫酸钠和硫酸镁组成的钠型树脂再生剂对原水进行置换，所述硫酸镁的用量根据原水水质进行调整，再生液中，硫酸钙处于饱和状态，将结晶析出，最后形成固体石膏，通过所述镁离子延迟硫酸钙结晶时间，所述步骤S200中，当硫酸钙结晶析出后，向再生废液中投加氢氧化钠，通过所述氢氧化钠与废液中的硫酸镁生成氢氧化镁，所述氢氧化镁通过沉淀从废液中分离，所述步骤S300中，在所述废液中加入硫酸，通过所述硫酸中和剩余的氢氧化钠，所述废液中的杂质最终以石膏和氢氧化镁固体物的形式从废液中分离出来，当所述石膏和氢氧化镁分离后，剩余废液可再循环用于失效的钠型树脂再生。
作为本发明进一步的方案：在所述步骤S200中，通过镁离子延缓硫酸钙结晶时间，当所述原水中镁离子含量较高时，再生废液中的镁离子含量也较高，能够防止硫酸钙在再生过程中结晶，当所述原水中镁离子含量较低时，再生废液中的镁离子含量不足以延迟硫酸钙结晶，在所述再生液中添加一定量的硫酸镁，延迟硫酸钙结晶时间。
作为本发明再进一步的方案：所述循环处理设备包括一个钠型离子交换器，所述钠型离子交换器的再生液输入端连接有管道混合器2，所述钠型离子交换器的废液输出端连接有再生废液箱。
作为本发明再进一步的方案：所述管道缓和器2的输入端分别通过输送泵连接有浓硫酸储罐和再生液水箱，所述浓硫酸储罐内存储有浓硫酸，所述再生液水箱的输入端连接有板框压滤机2，所述板框压滤机2的输入端通过输送泵连接有絮凝反应槽，所述絮凝反应槽的输入端通过输送泵连接有溶药加药装置2，所述溶药加药装置2内配制有-PAM。
作为本发明再进一步的方案：所述再生废液水箱的输入端通过输送泵连接有溶药加药装置3，所述再生液废水箱的输出端通过输送泵连接有硫酸钙结晶器，所述硫酸钙结晶器的输出端通过输送泵连接有板框压滤机1。
作为本发明再进一步的方案：所述板框压滤机1的输出端连接有管道混合器1，所述管道混合器1的输出端与絮凝反应槽的输入端连接，所述管道混合器1的输入端通过输送泵连接有液碱储罐，所述液碱储罐内存储有液碱。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，再生剂中的钠离子，可置换失效的钠型树脂上的吸附的钙镁离子；硫酸根可与置换下来的钙离子结合，以结晶体——固体石膏的形式从再生废液中分离出来，而镁离子则延迟硫酸钙的结晶时间，避免其在树脂再生过程中结晶。
2、本发明中，钙离子先以结晶的方式析出分离；镁离子则通过加碱，以氢氧化镁沉淀的方式沉淀分离，这样，分离出来的石膏和氢氧化镁的纯度高，可变废为宝，有比较高的利用价值。
3、本发明中，净化除去钙镁离子的再生废液，主要成分是硫酸钠，而且纯度高，可循环利用于树脂再生，再生废液零排放无二次污染。
4、本发明中，该方法既能回收石膏和氢氧化镁，也能回收硫酸钠，三者均能创造一定的经济价值，因而运行费用低，具有较高的经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本发明的处理流程示意图；
图2为本发明的处理方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
钠型强酸性阳离子交换树脂(以下简称钠型树脂)常用来软化硬水。其原理是将原水通过钠型强酸性阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使硬水得到软化。
其交换过程如下：
2R-Na+Ca2+＝R2-Ca+2Na+
2R-Na+Mg2+＝R2-Mg+2Na+
即水通过钠型树脂后，水中的Ca2+、Mg2+被置换成Na+。
当钠型树脂失效后，为恢复其交换能力，就要进行再生处理，再生剂常采用食盐溶液。
再生过程的反应如下：
R2-Ca+2NaCI＝2R-Na+Ca2+
R2-Mg+2NaCI＝2R-Na+Mg2+
即再生剂通过失效的钠型树脂后，树脂上吸附的Ca2+、Mg2+被置换成Na+，钠型树脂重新恢复交换能力，Ca2+、Mg2+进入再生剂，再生剂作为再生废液排放。
尽管离子交换是等摩尔进行的，然而由于工艺与操作管理等原因，在实际生产运行中再生剂的消耗量是理论值的3倍左右，即每除去1毫克当量的硬度，需消耗3毫克当量的NaCI。
所以再生废液的直接排放既造成经济上的很大浪费，也因为再生废液中较高的TDS，给环境造成了污染。
本发明的目的是提供一种再生剂使用量小、费用低、零排放、无二次污染的再生废液循环利用方法。
本发明的钠型树脂再生剂的组成是硫酸钠(Na2SO4)和硫酸镁
(MgSO4)，其中硫酸镁的用量需根据原水水质进行调整。
钠型树脂再生过程的反应如下：
R2-Ca+Na2SO4+2H2O＝2R-Na+CaSO4·2H2O
R2-Mg+Na2SO4＝2R-Na+MgSO4
再生废液中，硫酸钙处于过饱和状态，将结晶析出，最终形成固体石膏(CaSO4·2H2O)。如果硫酸钙在树脂再生过程中结晶，硫酸钙结晶所形成的晶体能够堵塞树脂网孔，导致树脂报废。
镁离子(Mg2+)能延迟硫酸钙的结晶时间。如果原水中镁离子含量较高时，再生废液中的镁离子含量也较高，能够防止硫酸钙在再生过程中结晶。如果原水中镁离子含量较低，再生废液中的镁离子含量不足以延迟硫酸钙结晶，可在再生液中添加一定量的硫酸镁，延迟硫酸钙结晶时间。所以，硫酸钙结晶析出后，向再生废液中投加氢氧化钠(NaOH)。
将发生如下反应：
MgSO4+2NaOH＝Mg(OH)2↓+Na2SO4
即废液中的硫酸镁(MgSO4)生成氢氧化镁，(Mg(OH)2)沉淀，从废液中分离出来。最后，向再生废液中投加硫酸(H2SO4)中和剩余的氢氧化钠，将发生如下反应：
H2SO4+2NaOH＝Na2SO4+2H2O
通过上述反应，再生废液中的杂质——Ca2+、Mg2+最终以石膏和氢氧化镁固体物的形式从废液中分离出来，而且纯度较高，有很大的利用价值。废液中的成分只剩下Na2SO4，在补足Na2SO4后可作为再生液循环用于失效的钠型树脂再生。这样，水中的硬度成分钙镁离子变废为宝，再生废液也零排放，无二次污染。
在上述反应中：再生剂中的钠离子，可置换失效的钠型树脂上的吸附的钙镁离子；硫酸根可与置换下来的钙离子结合，以结晶体——固体石膏的形式从再生废液中分离出来，而镁离子则延迟硫酸钙的结晶时间，避免其在树脂再生过程中结晶；
再生剂中的钠离子，可置换失效的钠型树脂上的吸附的钙镁离子；硫酸根可与置换下来的钙离子结合，以结晶体——固体石膏的形式从再生废液中分离出来，而镁离子则延迟硫酸钙的结晶时间，避免其在树脂再生过程中结晶，钙离子先以结晶的方式析出分离；镁离子则通过加碱，以氢氧化镁沉淀的方式沉淀分离，这样，分离出来的石膏和氢氧化镁的纯度高，可变废为宝，有比较高的利用价值；
为了除镁，再生废液中投加了氢氧化钠，最终再生液的pH在9以上，需加酸调节pH值在8左右，否则可能造成再生过程中生成氢氧化镁沉淀，堵塞树脂。
本方法采用硫酸(H2SO4)调节pH值，硫酸中的硫酸根(SO42 -)是再生剂的有效成分，不会影响再生液的循环利用；而如果选用盐酸(HCI)调节pH值，对再生液而言，盐酸所含的氯离子(CI-)是杂质，会对再生液的循环利用产生不良影响。
净化后的再生废液中，硫酸钙仍处于过饱和状态，如果在再生液水箱内调节pH值，增加的硫酸根(SO42 -)将导致硫酸钙再一次结晶，结晶体进入树脂床层，将堵塞树脂。
本方法采用pH值在线调节，即在再生液进入树脂床层的管道里调节，这样即便出现硫酸钙再结晶，从树脂上置换下来的镁离子将延迟其结晶时间，避免在树脂床层内结晶。
请参阅图1，本发明实施例中，再生废液净化循环利用工艺如下：通过溶药加药装置2的输出端水泵向絮凝反应槽内加注-PAM，絮凝反应槽内的混合液通过输送泵输送至板框压滤机2内，通过板框压滤机2压滤作业后，产生的固体氢氧化镁排出，滤液输送至再生液水箱，同时，输送液水箱通过输送泵将再生液输送至管道混合器2内，同时浓硫酸储罐通过输送泵向管道混合器2内输送浓硫酸，通过管道混合器2将再生液输送至钠型离子交换器中，钠型离子交换器作业后产生的废液输送至再生废液水箱中，此时，通过溶药加药装置3向再生废液水箱中加注硫酸钠，混合后的液体通过输送泵输送至硫酸钙结晶器内，完成作业后，通过输送泵输送至板框压滤机1内，通过板框压滤机1压滤作业后，产生石膏排出，并将滤液输送至管道混合器1内，同时，液碱储罐向管道混合器1内输送液碱，完成混合后，将混合液体输送至絮凝反应槽内，完成循环回收利用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，其特征在于：包括一套循环处理设备和如下步骤：
S100：将原水置换，使硬水进行软化；
S200：恢复钠型树脂置换能力；
S300：对废液进行循环处理；
所述步骤S100中，使用由硫酸钠和硫酸镁组成的钠型树脂再生剂对原水进行置换，所述硫酸镁的用量根据原水水质进行调整，再生液中，硫酸钙处于饱和状态，将结晶析出，最后形成固体石膏，通过所述镁离子延迟硫酸钙结晶时间，所述步骤S200中，当硫酸钙结晶析出后，向再生废液中投加氢氧化钠，通过所述氢氧化钠与废液中的硫酸镁生成氢氧化镁，所述氢氧化镁通过沉淀从废液中分离，所述步骤S300中，在所述废液中加入硫酸，通过所述硫酸中和剩余的氢氧化钠，所述废液中的杂质最终以石膏和氢氧化镁固体物的形式从废液中分离出来，当所述石膏和氢氧化镁分离后，剩余废液可再循环用于失效的钠型树脂再生。
2.根据权利要求1所述的一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，其特征在于：在所述步骤S200中，通过镁离子延缓硫酸钙结晶时间，当所述原水中镁离子含量较高时，再生废液中的镁离子含量也较高，能够防止硫酸钙在再生过程中结晶，当所述原水中镁离子含量较低时，再生废液中的镁离子含量不足以延迟硫酸钙结晶，在所述再生液中添加一定量的硫酸镁，延迟硫酸钙结晶时间。
3.根据权利要求1所述的一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，其特征在于：所述循环处理设备包括一个钠型离子交换器，所述钠型离子交换器的再生液输入端连接有管道混合器2，所述钠型离子交换器的废液输出端连接有再生废液箱。
4.根据权利要求3所述的一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，其特征在于：所述管道缓和器2的输入端分别通过输送泵连接有浓硫酸储罐和再生液水箱，所述浓硫酸储罐内存储有浓硫酸，所述再生液水箱的输入端连接有板框压滤机2，所述板框压滤机2的输入端通过输送泵连接有絮凝反应槽，所述絮凝反应槽的输入端通过输送泵连接有溶药加药装置2，所述溶药加药装置2内配制有-PAM。
5.根据权利要求3所述的一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，其特征在于：所述再生废液水箱的输入端通过输送泵连接有溶药加药装置3，所述再生液废水箱的输出端通过输送泵连接有硫酸钙结晶器，所述硫酸钙结晶器的输出端通过输送泵连接有板框压滤机1。
6.根据权利要求5所述的一种硬水软化钠型强酸性树脂再生废液的循环利用方法，其特征在于：所述板框压滤机1的输出端连接有管道混合器1，所述管道混合器1的输出端与絮凝反应槽的输入端连接，所述管道混合器1的输入端通过输送泵连接有液碱储罐，所述液碱储罐内存储有液碱。
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