脱盐系统和方法
【专利说明】脱盐系统和方法 发明领域
[0001] 本公开设及脱盐系统和使用脱盐装置（例如反向电渗析巧DR)单元，优选与沉淀 装置组合）的方法，用于产物水回收。
[000引发明背景 在工业过程中，产生大量的废水，例如含水盐水溶液。通常，该样的盐水溶液不适于在 家庭或工业应用中直接消耗。鉴于有限的合格的水源，使水流（例如废水、海水或有含盐 水）去离子（通常称为脱盐）变为生产用于在家庭或工业应用中直接消耗的合格水的一个 选项。
[0003] 由采矿（例如酸性矿山排水）、矿物加工和金属生产工业产生的废水通常含有升 高水平的巧和硫酸盐化及金属离子（例如化、Mn、Al、Mg、化和/或化）。在世界上许多地 方在地下水中也发现高水平的硫酸盐。具有升高水平的硫酸盐的溶液（尤其是具有高浓度 的难溶盐（例如：巧、领和锁的硫酸盐）的溶液）的去离子受到该些盐的沉淀和结垢的限 制。
[0004] 由于相对较高的效率和产物水较高的回收率，反向电渗析单元已用于使该些流脱 盐。在操作期间，将该样的流引入到邸R单元，用于脱盐，用于产物水回收。
[0005] 在通过采矿、矿物加工和金属生产而产生的废水中存在的金属离子在EDR膜中引 起结垢。该导致降低的水回收率和低膜寿命和提高的操作费用。通常，在流的脱盐期间，沉 淀单元用于将液体循环至相应的邸R单元。该循环的液体使从经邸R处理的流除去的带电 荷物类浓缩。然而，在液体中盐或其它杂质的浓度随着在邸R单元和相应的沉淀单元之间 液体的循环而提高。该导致在沉淀单元中发生颗粒沉淀。所得到的颗粒可通过再循环的液 体被带至邸R单元中，并且所得到的结垢或污损可破坏邸R设备。
[0006] 已试图避免向邸R设备中引入颗粒沉淀。例如，可在沉淀单元和相应的邸R单元 之间布置柱过滤器，W过滤颗粒沉淀，随后将液体引入到邸R设备。然而，柱过滤器遭受低 效率和高更换频率，该导致提高的操作成本。
[0007] 或者，可使得沉淀单元足够大，W提供另外的沉降区域用于固-液分离，该降低在 液体的循环期间在邸R单元中引入颗粒的可能性。然而，大尺寸的沉淀单元可导致提高的 安装空间、资金成本和装配困难，该可抑制它们广泛实施。
[000引与其它脱盐系统（例如反渗透和蒸馈）相比，来自邸R单元的产物水可具有较高 的溶解的固体。因此，在许多地方，来自邸R单元的产物水可能不满足排放或再利用规定。
[0009] 需要新的和改进的基于邸R的脱盐系统和方法。
[0010] 发明概述 来自采矿、矿物加工和金属生产工业的废水可包括在邸R膜中引起污损的巧、硫酸盐 和金属离子（例如化、111、41、1肖、化和/或化）的水平。铁、儀和侣的量可高达几千口口111。 总溶解固体可超过3000 ppm。
[0011] 此外，如果硫酸根和巧离子的浓度并非基本上相同且它们未从脱盐系统中除去， 则任一种离子可组合成为成垢的盐。存在成垢的盐在脱盐过程中限制回收。如果待处理的 废水硫酸根高而巧低（例如由采矿、矿物加工或金属生产产生的废水，其可具有例如大于 约500 ppm巧和大于约2000 ppm硫酸根），则期望除去硫酸根，W在反向电渗析巧DR)单元 中降低结垢。
[0012] 基于邸R的系统的回收取决于在沉淀单元中不溶性盐的去除，进而取决于进料流 的离子平衡。例如，具有高硫酸盐和低巧的流不能产生足够的要除去的硫酸巧盐，特别是在 预处理步骤中。该导致降低整个系统的产物水回收率。期望降低巧、硫酸根和/或金属离 子的水平，W保护脱盐设备，例如反向电渗析单元。
[0013] 处理邸R进料流W除去巧、硫酸根和/或金属离子，与再循环的邸R输出流的纳滤 组合，W除去硫酸根和其它多价离子，降低通过邸R单元处理的硫酸根离子的量，从而降低 结垢和提高回收速率。
[0014] 本说明书描述了一种脱盐系统，所述系统包括脱盐单元，所述脱盐单元接受第一 流用于脱盐和第二流W带走从第一流除去的离子。沉淀单元与脱盐单元流体连通并且将第 二流循环至脱盐单元。所述系统还（a)在脱盐单元的上游包括预处理单元，所述预处理单 元接受进料流和至少一种预处理化学剂，并且产生离子-降低的第一流用于脱盐单元；化） 在沉淀单元中或在经过沉淀单元的第二流中加入石灰；和/或（C)包括基于膜的纯化装置， 所述纯化装置接受来自脱盐单元的脱盐输出流。
[0015] 所述脱盐单元优选为反向电渗析单元。
[0016] 所述脱盐系统优选使废水脱盐，所述废水包括酸性矿山排水，或者富含硫酸根离 子但是基于摩尔浓度，巧浓度低于硫酸根浓度，例如低于硫酸盐浓度的一半。
[0017] 任选，可将来自脱盐单元的多于90%的浓缩物再循环至预处理反应器。特别是，在 使沉淀器渺渣脱水之后产生的液体可返回至预处理反应器。
[001引本说明书还描述了一种方法，所述方法包括通过使用第二流从第一流除去离子， 在脱盐单元中使第一流脱盐。将第二流从沉淀单元循环至脱盐单元。所述方法还包括；（a) 在使经处理的进料流脱盐之前，使用至少一种预处理化学剂处理进料流；(b)在沉淀单元 中或在经过沉淀单元的第二流中加入石灰；和/或（C)使用基于膜的纯化装置纯化来自脱 盐单元的脱盐输出流。
[0019] 本说明书还描述了一种方法，其中在脱盐单元中处理进料水，其中浓缩物再循环 通过沉淀单元，其中在沉淀单元中投料石灰。所述方法可例如用于处理酸性矿山排水，或富 含硫酸根离子但是巧浓度小于硫酸根浓度的一半的另一种进料水。石灰投料有助于除去儀 和其它残余的金属W及硫酸根。
[0020] 本说明书还描述了一种方法，其中在脱盐单元中处理进料水，浓缩物再循环通过 沉淀单元，其中脱盐产物水在反渗透（RO)或纳滤（NFO膜单元中进一步处理。膜单元有助 于满足严格的排放规定。任选，膜单元浓缩物可再循环至预处理反应器。膜单元优选为NF 单元，特别是当进料水为酸性矿山排水，或富含硫酸根离子但是巧浓度小于硫酸根浓度的 一半的另一种进料水时。
[0021] 本说明书还描述了一种脱盐系统，所述系统包括预处理单元，所述预处理单元接 受进料流和至少一种预处理化学剂，并且产生离子-降低的第一流和离子-浓缩的排放流。 该脱盐系统包括脱盐单元，所述脱盐单元接受来自预处理单元的第一流用于脱盐。至少一 种预处理化学剂包括碱和氧化剂。
[0022] 本说明书还描述了一种脱盐方法，所述方法包括使用至少碱和氧化剂预处理进料 流，随后使经处理的流通过脱盐单元用于脱盐。
[0023] 本说明书还描述了一种用于处理废水的组合物，所述废水具有浓度超过100 ppb 的铁离子、浓度超过100 ppb的侣离子和浓度超过50 ppb的儀离子。所述组合物包括；碱； 氧化剂；和水溶性、支化的、聚合二硫代氨基甲酸盐。
[0024] 本发明包括W下项目： 项目1. 一种脱盐系统，所述系统包含： 脱盐单元，其设置用于接受第一流用于脱盐和第二流W带走从所述第一流除去的离 子； 沉淀单元，其与所述脱盐单元流体连通并且设置用于使所述第二流在它们之间循环； 和W下至少之一： (a)在所述脱盐单元的上游的预处理单元并且设置用于： 接受进料流和至少一种预处理化学剂，和 产生离子-降低的第一流用于在所述脱盐单元中脱盐，和离子-浓缩的排放流； 化）所述脱盐系统设置用于在所述沉淀单元中或在经过所述沉淀单元的第二流中加 入石灰讯 (C)基于膜的纯化装置，其设置用于接受来自所述脱盐单元的脱盐输出流。
[0025] 项目2.项目1的脱盐系统，其中所述脱盐单元为反向电渗析单元。
[0026] 项目3.项目1或2的脱盐系统，其中所述沉淀单元包含具有沉淀区域和固-液分 离区域的沉淀装置。
[0027] 项目4.项目3的脱盐系统，其中所述沉淀单元从所述固-液分离区域的上部提供 所述第二流。
[002引项目5.项目1-4中任一项的脱盐系统，其中所述脱盐系统使废水脱盐，所述废水 包括酸性矿山排水，或者富含硫酸根离子但是巧浓度小于硫酸根浓度的一半。
[0029] 项目6.项目1-5中任一项的脱盐系统，其中所述脱盐系统在所述脱盐单元的上 游包含预处理单元。
[0030] 项目7.项目6的脱盐系统，其中所述至少一种预处理化学剂包括碱。
[0031] 项目8.项目7的脱盐系统，其中所述碱为生石灰、熟石灰、石灰石或白云石，其加 入得到约50-约1000 ppm碱。
[0032] 项目9.项目7或8的脱盐系统，其中所述至少一种预处理化学剂包括氧化剂。
[0033] 项目10.项目9的脱盐系统，其中所述氧化剂为次氯酸钢，其加入得到约50-约 200 ppm次氯酸钢。
[0034] 项目11.项目9或10的脱盐系统，其中所述至少一种预处理化学剂包括水溶性、 支化的、聚合二硫代氨基甲酸盐。
[0035] 项目12.项目11的脱盐系统，其