专利名称：高硫酸根废水超高水回收率ro脱盐处理方法及处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废水处理方法及处理系统，尤其涉及一种高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法及处理系统。
背景技术：
目前，水处理脱盐技术主要有蒸馏法、膜法、电渗析、电除盐、离子交换法等工艺，每种工艺都有其应用领域及优缺点。蒸馏法最早应用于海水淡化、由于这种方法要求提供热源(蒸汽)，投资成本高等缺点，应用受到限制；电渗析和电除盐由于制水成本高，脱盐效率低等因素应用范围也不广泛；离子交换法是一种高效脱盐处理技术，随着离子交换树脂种类的增加，脱盐应用相当广泛，但离子交换法需要消耗再生药剂，如，酸、碱、盐等，同时产生再生废液一废酸、废碱等； 膜法反渗透(RO)脱盐水处理技术是近30多年来发展起来的新型水处理技术，膜法反渗透脱盐工艺由于是通过压力驱动使水通过半透膜而水中的离子被截留在膜的另一侧而达到水和水中溶解性盐的分离，整个过程无相变、常温，不需要热源，再生药剂，脱盐率可达到97%以上，这些优点使膜法反渗透脱盐技术应用越来越广泛。但这种脱盐技术常规水回收率不超过75%，水的利用率低是这种脱盐技术很大的缺点，如何提高反渗透水回收率一直是水处理工作者的课题。影响膜法反渗透脱盐工艺的水回收率主要与反渗透脱盐原理相关。反渗透膜是一种半透膜，通过压力驱动水透过膜而离子被截留在膜的另一侧。图I为常规反渗透系统流程设置图。如图I所示，常规反渗透系统包括高压泵101、第一段反渗透装置102和二段反渗透装置103。高压泵101是设置在一段反渗透装置102之前，含盐废水I经过一段反渗透装置处理之后，进入二段反渗透装置103，进行二次反渗透处理。之后将反渗透后的产水Il进行收集，将浓水12进行排放。水中盐类在膜的另一侧的浓度与水的回收率相关，也就是说，当水回收率75%时，盐在膜的一侧被浓缩了 4倍，当水回收率提高到85%时，盐在膜的一侧被浓缩了 6. 67倍，具体水回收率与盐浓缩倍率关系见下表
序号水回收率盐浓缩倍率 ~ 75%4
~285%6 67
3 90%10
~ 95%20从上表可以看出，随着水回收率的提高，盐浓缩倍率非线性增加，也就是说，当水回收率从85%提高到90%，提高了 5%，盐浓缩倍率提高了 3. 33，但从90%提高到95%，仍提高5%，但盐浓缩倍率提高了 10，当反渗透水回收率越高，盐被浓缩越浓。常规水中离子溶解是受离子含量影响的，一般常规水中易结垢的离子有Ca2+、CO32' Mg2+、SO42'等二价阳离子和二价阴离子，这些离子会在反渗透膜的盐浓缩侧吸附结晶出来附着在反渗透膜表面，使反渗透膜结垢，结垢物质阻碍了反渗透水通过的通道，反渗透膜无法正常运行，这就是为什么常规反渗透无法达到高水回收率的因素。除了结垢以外，PH也是影响反渗透水回收率的因素，主要原因是PH影响易结垢离子的溶解度，随着PH的增加，易结垢离子溶解度降低，离子结垢并附着在反渗透膜上，水回收率降低。为了提高反渗透脱盐技术水回收率，一般常用如下的方法I、在进行反渗透工艺的入水口加酸降低反渗透进水的PH值，防止0&0)3、]\%0)3类碳酸根离子结垢。2、在进行反渗透工艺的入水口加阻垢剂，阻垢剂是一种水质分散剂，这种物质可 通过分散机理提高某种或某类难溶盐类的溶解度，从而提高反渗透浓水侧盐类浓度，提高水的回收率。3、去除易结垢离子，如采用石灰-纯碱法降低水中的硬度，从而获得反渗透高的水回收率。前二种方法是用于常规反渗透水质恶劣条件下，用于常规防止反渗透结垢的措施，这种方法应用后仅能解决部分问题，也就是说，阻垢剂的效率无法达到抑制阻垢到溶解度的6. 67倍以上，而加酸方法仅能解决部分碳酸盐硬度结垢问题，无法保证反渗透水回收率要达到85%以上。第三种方法石灰-纯碱法为化学加药法，原理是利用石灰降低水中碳酸盐硬度，利用纯碱减低水中的永久硬度，但这种方法按理论完全反应为前提，在PH为10. 8时，CaCO3溶解度为30mg/l，Mg (OH)2的溶解度为10mg/l，则残余硬度(以碳酸钙计)为47mg/l，当将水调整到中性(6-8. 5)之间时，溶解度会略有增加。这种方法仅解决了部分碳酸盐硬度问题，但残余硬度过高，未考虑到水中含有一定硫酸根含量(一般高于200mg/l )，这种情况下对高水回收率反渗透的影响。硫酸根含量大于200mg/l的高硫酸根含量废水对反渗透水回收率的影响可通过几种途径解决I、将硫酸根去除后再经过反渗透除盐，这种方法为直接法，即将影响因素去除。这种去除硫酸根的方法可采用钠滤法、离子交换法等方法。2、进一步去除水中的硬度，将水中残余硬度降低到满足反渗透浓缩倍率的需要，从而达到将反渗透水回收率提高的目的。这个方法为间接法。这一去除水中硬度的方法有钠滤法、离子交换法等。众所周知的是，上述两种方法中使用钠滤的方法后，水回收率仍丨日受水中离子浓缩结垢的影响，水回收率不可能高，而在现有技术中使用的离子交换法一般是使用阴离子交换树脂，其交换容量较小，处理效率不高。因此，需要提出一种更好的高硫酸根废水脱盐处理方法和处理系统
发明内容
本发明的目的是提出一高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，应用于硫酸根含量高于200mg/l的废水进行脱盐处理，利用离子交换技术去除高硫酸根废水的硬度，以能够对高硫酸根废水进行处理，从而保证反渗透回收率高于85%。为实现上述目的，本发明提出一种高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，应用于硫酸根含量大于200mg/l的废水，包含以下步骤( 10)将所述高硫酸根废水通过离子交换法进行阳离子交换，以降低高硫酸根废水的硬度；以及(20)将进行阳离子交换之后的所述含高硫酸根盐废水进行反渗透处理，使反渗透回收率大于85%。在本发明一实施例中，在步骤(20)中，在所述硫酸根含量为200mg/l以上的情况下，将所述残留硬度降低至O. 8mmol/L以下，以使所述反渗透回收率大于85%。 本发明还提出一种高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统，应用于硫酸根含量大于200mg/l的废水，包括顺次连接的离子交换系统和反渗透处理系统，高硫酸根含盐废水经过所述离子交换系统以降低高硫酸根废水的硬度，并经过所述反渗透系统进行反渗透处理，使所述反渗透回收率大于85%。在一实施例中，所述离子交换系统包括顺次连接的一级离子交换器和二级离子交换器，所述一级离子交换器为钠离子交换器，所述二级离子交换器为弱酸离子交换器；或者所述一级离子交换器为一级钠离子交换器，所述二级离子交换器为二级钠离子交换器。在一实施例中，所述反渗透系统包括高压泵、一级反渗透装置、二级反渗透装置和增压泵，所述高压泵连接于所述一级反渗透装置，用于将所述高硫酸根废水增压并通过所述一级反渗透装置，所述增压泵连接于所述一级反渗透装置和所述二级反渗透装置，用于将所述一级反渗透装置排放的所述高硫酸根废水增压并通过所述二级反渗透装置。相比于现有技术的几种通过降低硫酸根含量来提高反渗透回收率的方法，本发明具有如下的优点I、将离子交换软化应用于反渗透前预处理工艺，通过控制硫酸根对应易结垢阳离子来达到间接控制硫酸根阴离子结垢影响。2、阳离子交换树脂较阴离子交换树脂更抗污染，交换容量更大，且再生剂成本低，无论投资还是运行成本都较低。3、将CaS04、MgS04结垢分析作为主要因素，通过研究控制残留硬度指标，将反渗透水回收率提高到85%以上，甚至可达到95%以上。
图I为常规反渗透系统流程设置图。图2为本发明一实施例中高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法的流程图。图3为本发明另一实施例中高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法的流程图。图4所示为本发明一实施例中高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统的示意图。图5所不为本发明另一实施例中闻硫酸根废水超闻水回收率RO脱盐处理系统的示意图。图6为本发明高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统的反渗透系统的流程图。
具体实施例方式以下通过几个具体实施例，详细描述本发明的目的、手段和效果，然而值得注意的是，本发明的范围并不局限于下述的实施例，任何使用于本发明相同或相近的手段皆包含在本发明的范围内。在离子交换法中，阴离子树脂交换容量远小于阳离子的交换 容量，导致处理效率不如阳离子交换树脂。因此本发明提出一种高硫酸根废水脱盐处理方法，将离子交换法应用于反渗透前的预处理工艺，通过控制硫酸根对应的易结垢阳离子来达到间接控制硫酸根阴离子结垢影响。一般来说，常规反渗透的水回收率为75%以下，反渗透水回收率为75%_85%即为高反渗透水回收率，并非一般的工艺可以达到。本发明提出一种高硫酸根废水超高水回收率RO (Reverse Osmosis,反渗透)脱盐处理方法及处理系统,使反渗透水回收率能达到85%以上。图2所示为本发明一实施例的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，如图2所示，本发明的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法包括以下步骤( 10)将高硫酸根废水通过阳离子交换法进行离子交换，以降低高硫酸根废水的硬度；(20)将进行阳离子交换之后的所述废水进行反渗透处理，其中反渗透回收率大于85%。其中，在步骤(20)中，在所述硫酸根含量为200mg/l以上的情况下，通过将所述残留硬度降低至O. 8mmol/L以下，以使所述反渗透回收率大于85%。本发明的离子交换法可以为钠离子交换法、弱酸离子交换法或是钠离子交换法和弱酸离子交换法的组合，或者可以进行两次钠离子交换和两次弱酸离子交换，以去除高废水中对应于SO广的阳离子。在图3所示的另一实施例中，在步骤10之前还包括(I)预处理措施，满足常规离子交换进水要求。预处理措施例如为将高硫酸根废水通过石灰澄清池去除碳酸盐硬度，并对沉淀进行过滤的步骤，以降低硫酸根废水的硬度。如图2所示,在步骤10之后、步骤20之前还包括(15)除碳的步骤，如果对应的高硫酸根废水为负硬水，水中碳酸盐碱度在反渗透高回收率下影响水中残留硬度指标，除碳的步骤能够有效的降低水中碳酸盐碱度含量。如果对应的高硫酸根废水为正硬水，则不需要进行除碳的步骤。除碳的原理是将水PH调整到酸性，将碳酸盐碱度转化成二氧化碳形式，将含有大量二氧化碳的水通过多层隔板，水在隔板上形成水膜层，利用大气压的作用，将二氧化碳从水中分离从而降低水中碳酸盐碱度。为能够详述本发明的内容，本发明一实施例提供一煤化工工业废水项目，处理水源为整个厂区回用水处理装置排出的浓盐水，处理系统要求尽可能的应用反渗透除盐且要求获得90%的系统水回收率，本工程进水水质条件如下
权利要求
1.一种高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，应用于硫酸根含量大于200mg/l的废水，其特征在于，包含以下步骤 (10)将所述高硫酸根废水通过离子交换法进行阳离子交换，以降低高硫酸根废水的硬度；以及 (20)将进行阳离子交换之后的所述含高硫酸根盐废水进行反渗透处理，使反渗透回收率大于85%。
2.如权利要求I所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，其特征在于，步骤(10)中的所述离子交换法为钠离子交换法、弱酸离子交换法或钠离子交换法与弱酸离子交换法的组合。
3.如权利要求2所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，其特征在于，所述钠离子交换法包括 通过一级钠离子交换和二级钠离子交换对所述高硫酸根废水进行离子交换。
4.如权利要求I所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，其特征在于，在所述步骤(10)之前还包括 (I)对高硫酸根废水进行预处理，以降低高硫酸根废水的硬度。
5.如权利要求4所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，其特征在于，在所述步骤(10 )之后、步骤(20 )之前还包括 (15)对高硫酸根废水进行除碳处理。
6.如权利要求2所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，其特征在于，所述钠离子交换法与弱酸离子交换法的组合为 通过一级钠离子交换和二级弱酸离子交换对所述高硫酸根废水进行离子交换。
7.如权利要求I所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法，其特征在于，在步骤(20)中，通过将所述残留硬度降低至O. 8mmol/L以下，以使所述反渗透回收率大于85%。
8.一种高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统，应用于硫酸根含量大于200mg/I的废水，其特征在于，包括顺次连接的离子交换系统(300)和反渗透处理系统(600)，所述高硫酸根含盐废水(I)经过所述离子交换系统(300)进行阳离子交换，以降低高硫酸根废水的硬度，并经过所述反渗透系统(600)进行反渗透处理，使所述反渗透回收率大于85%。
9.如权利要求8所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统，其特征在于，所述离子交换系统(300)包括顺次连接的一级离子交换器(301)和二级离子交换器(302)，所述一级离子交换器(301)为钠离子交换器，所述二级离子交换器(302)为弱酸离子交换器；或者所述一级离子交换器(301)为一级钠离子交换器，所述二级离子交换器(302)为二级钠离子交换器。
10.如权利要求8所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统，其特征在于，所述离子交换系统(300)和所述反渗透系统(600)之间还设置有除碳器(500)。
11.如权利要求8所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统，其特征在于，所述离子交换系统(300)之前还包括石灰澄清池(100)和滤池(200)。
12.如权利要求8所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统，其特征在于，所述反渗透系统(600 )包括高压泵(601 )、一级反渗透装置(602 )、二级反渗透装置(603 )和增压泵(604)，所述高压泵(601)连接于所述一级反渗透装置(602)，用于将所述高硫酸根废水(I)增压并通过所述一级反渗透装置(602)，所述增压泵(604)连接于所述一级反渗透装置(602 )和所述二级反渗透装置(603 )，用于将所述一级反渗透装置(602 )排放的所述高硫酸根废水(I)增压并通过所述二级反渗透装置(603 )。
13.如权利要求12所述的高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理系统，其特征在于，所述二级反渗透装置(603)产生的浓水(12’)回流至所述高压泵(601)的进水口。
全文摘要
本发明提出一种高硫酸根废水超高水回收率RO脱盐处理方法和处理系统，应用于硫酸根含量大于200mg/l的废水，包含以下步骤(1)将所述含高硫酸根盐废水通过离子交换法进行阳离子交换；以及(2)将进行阳离子交换之后的所述含高硫酸根盐废水进行反渗透处理，使反渗透回收率大于85%。本发明将离子交换法应用于反渗透前预处理工艺，通过控制硫酸根对应易结垢阳离子来达到间接控制硫酸根阴离子结垢影响，交换容量更大，成本低，将反渗透水回收率提高到85%以上。
文档编号C02F9/04GK102897947SQ201210371178
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者罗海泉, 张旭兵, 周敏 申请人:北京新源国能科技有限公司