公布日：2022.11.22
申請日：2021.05.18
分類號：C02F9/04(2006.01)I;C01F11/46(2006.01)I;C01F5/22(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種高鹽廢水預處理方法及其應用，所述系統(tǒng)包括如下步驟：將高鹽廢水通入第一結晶池中并加入硫酸鈉溶液和硫酸鈣晶種；將第一結晶池的出水溢流到沉降池中進行沉降，得到二水硫酸鈣，將二水硫酸鈣循環(huán)到所述第一結晶池中；將沉降池的出水溢流到第二結晶池中并加入氫氧化鈉，同時調節(jié)所述第二結晶池中的固含量為3％‑5％，將高鹽廢水通入管式膜，所述管式膜處理后得到的濃水返回所述第二結晶池，所述管式膜處理后得到的產水通入后續(xù)膜濃縮單元。本發(fā)明的高鹽廢水預處理方法，先除鈣離子后除鎂離子，使系統(tǒng)中氫氧化鎂和少量硫酸鈣的懸浮液進行管式膜過濾，消除硫酸鈣對管式膜的污染，減少后續(xù)管式膜的清洗成本，提高了管式膜運行的穩(wěn)定性。
權利要求書
1.一種高鹽廢水預處理方法，其特征在于，包括如下步驟：S101：將高鹽廢水通入第一結晶池中并加入硫酸鈉溶液和硫酸鈣晶種，將其中鈣離子和硫酸根離子的摩爾濃度比調節(jié)為1：(2-4)，并反應第一預設時間；S102：將第一結晶池的出水溢流到沉降池中進行沉降，得到二水硫酸鈣，將二水硫酸鈣循環(huán)到所述第一結晶池中，將所述第一結晶池的高鹽廢水中的固含量調節(jié)為5％-10％；S103：將所述沉降池的出水溢流到第二結晶池中并加入氫氧化鈉，同時將所述第二結晶池中的固含量調節(jié)為3％-5％；S104：將所述步驟S103處理過的高鹽廢水通入管式膜，所述管式膜處理后得到的濃水返回所述第二結晶池，所述管式膜處理后得到的產水通入后續(xù)膜濃縮單元。
2.根據權利要求1所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S101中，所述第一結晶池出水中鈣離子的摩爾濃度為15mmol/L-20mmol/L。
3.根據權利要求1或2所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S101中，所述硫酸鈉溶液的質量濃度為10％-20％。
4.根據權利要求1-3任一項所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S101中，所述第一預設時間為40min-80min。
5.根據權利要求1-4任一項所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S103前，還包括如下步驟：將所述氫氧化鈉配制為質量濃度為15％-25％的溶液。
6.根據權利要求1-5任一項所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S103中，調節(jié)所述第二結晶池的pH不小于11.2。
7.根據權利要求1-6任一項所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S101中，所述高鹽廢水的流量為40t/h-55t/h；和/或，在所述步驟S102中，第一結晶池的出水流量為80t/h-110t/h；和/或，在所述步驟S103中，沉降池的出水流量為40t/h-55t/h；和/或，在所述步驟S104中，所述濃水流量為450t/h-680t/h；和/或所述產水流量為38t/h-53t/h。
8.根據權利要求1-7任一項所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S104中，所述管式膜的運行壓力為0.2MPa-0.6Mpa。
9.根據權利要求1-8任一項所述的高鹽廢水預處理方法，其特征在于，在所述步驟S104中，所述管式膜產水的濁度不大于1NTU。
10.權利要求1-9任一項所述的方法在污水處理和/或廢水處理領域的應用。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是現有技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提出了一種高鹽廢水預處理方法，可以軟化廢水中的二價離子，防止二價鹽在后續(xù)膜系統(tǒng)中結垢，并在常溫下回收廢水中的二價鹽硫酸鈣，減少雜鹽的處理成本，并且在無需混凝和絮凝的條件下，實現廢水和固體懸浮物的分離，達到后續(xù)膜系統(tǒng)的進水要求。
為達到本發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種高鹽廢水預處理方法，包括如下步驟：
S101：將高鹽廢水通入第一結晶池中并加入硫酸鈉溶液和硫酸鈣晶種，將其中鈣離子和硫酸根離子的摩爾濃度比調節(jié)為1：(2-4)，并反應第一預設時間；
S102：將第一結晶池的出水溢流到沉降池中進行沉降，得到二水硫酸鈣，將二水硫酸鈣循環(huán)到所述第一結晶池中，將所述第一結晶池的高鹽廢水中的固含量調節(jié)為5％-10％；
S103：將所述沉降池的出水溢流到第二結晶池中并加入氫氧化鈉，同時將所述第二結晶池中的固含量調節(jié)為3％-5％；
S104：將所述步驟S103處理過的高鹽廢水通入管式膜，所述管式膜處理后得到的濃水返回所述第二結晶池，所述管式膜處理后得到的產水通入后續(xù)膜濃縮單元。
本發(fā)明中的高鹽廢水，是指總含鹽質量分數至少1％的廢水，主要來源為生產過程中產生的濃縮廢液、海水淡化過程中產生的濃水、脫鹽水站反滲透或連續(xù)電除鹽技術(EDI)或電滲析的濃排水等。這種廢水通常具有無機鹽分含鹽量高、成分復雜、化學性質差異大、結垢傾向嚴重、處理難度大等特點，隨著環(huán)保法規(guī)要求越來越嚴格，這些廢水無法直接外排。
本發(fā)明方法處理的高鹽廢水中通常含有大量鈣和/或鎂離子，例如鈣離子濃度為100mg/L、200mg/L、500mg/L、1000mg/L、1500mg/L、2000mg/L、2500mg/L、3000mg/L、4000mg/L及其任意組合的范圍；和/或鎂離子濃度為100mg/L、200mg/L、500mg/L、1000mg/L、1500mg/L、2000mg/L、2500mg/L、3000mg/L、4000mg/L、5000mg/L及其任意組合的范圍。
當然，本發(fā)明方法處理的高鹽廢水中還可以含有NH4+、K+、Na+等金屬離子，和/或Cl-、SO42-、NO3-、F-等陰離子。
本發(fā)明中對產水和濃水的定義如下：管式膜處理后，透過管式膜的溶液為產水，沒有透過的溶液為濃水。
本發(fā)明中所述“溢流”操作可以采用本領域公知的任何手段實現，例如攪拌至使其反應充分后將液體從第一結晶池上部流入沉淀池，本發(fā)明對其不作具體限定。
本發(fā)明中所述“出水”是指從裝置出口流出的液體，可以包括沉淀，也可以不包括沉淀，根據不同的反應裝置不同，例如，在第一結晶池中，基于結晶池的作用是為了使物質混合發(fā)生結晶反應，得到懸濁液然后排出到沉淀池中，因此，在第一結晶池中的出水可能會含有沉淀物質。而在沉淀池中，由于沉淀池的沉淀作用，所沉淀的物質與出水分別通過不同的出口排出。本領域技術人員公知地，本發(fā)明對此不作特別限定。
在本發(fā)明的具體實施方式中，所述沉降池為豎流沉降池，通過從第一結晶池中溢流出高鹽廢水，從豎流沉降池的上部入口進入，沉降后的固體物質從沉降池的下部排出，可以保證固液分離較為徹底，從沉降池下部出口排出固體物質，從沉降池的上部出口溢流出溶液。
作為本發(fā)明的具體實施方式，可以在沉降池的下部入口處連接循環(huán)泵，并將循環(huán)泵的出口與第一結晶池連通，以促進晶種的循環(huán)。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在第二結晶池與管式膜之間可以設置循環(huán)泵，以促進第二結晶池的物質流入管式膜。
本發(fā)明的高鹽廢水預處理方法，可以軟化廢水中的二價離子，防止二價鹽在后續(xù)膜系統(tǒng)中結垢，并在常溫下回收廢水中的二價鹽硫酸鈣，減少雜鹽的處理成本，并且在無需混凝和絮凝的條件下，實現廢水和固體懸浮物的分離，達到后續(xù)膜系統(tǒng)的進水要求。首先利用利用常溫結晶器在常溫下結晶出二價鹽硫酸鈣，節(jié)省系統(tǒng)的能耗和藥耗，后續(xù)通過管式膜實現固液分離，無需混凝澄清，簡化了軟化工藝，節(jié)省投資成本。本發(fā)明的高鹽廢水預處理方法，先除鈣離子后除鎂離子，使系統(tǒng)中氫氧化鎂和少量硫酸鈣的懸浮液進行管式膜過濾，消除硫酸鈣對管式膜的污染，減少后續(xù)管式膜的清洗成本，提高了管式膜運行的穩(wěn)定性。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S101中，所述第一結晶池出水鈣離子的摩爾濃度為15mmol/L-20mmol/L，例如15mmol/L，17mmol/L，19mmol/L，20mmol/L及其任意組合的范圍。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S101中，所述硫酸鈉溶液的質量濃度為10％-20％。本發(fā)明采用硫酸鈉替代碳酸鈉，可以減小系統(tǒng)的加藥成本。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S101中，所述第一預設時間為40min-80min，例如40min，60min，80min及其任意組合的范圍。
本發(fā)明通過步驟S101中加入硫酸鈉和硫酸鈣晶種以實現先去除廢水中的鈣離子，利用常溫結晶技術在常溫下誘導鈣離子和硫酸根結晶，促使高品質硫酸鈣的資源化回收利用。
本發(fā)明中，當所述第一結晶池的高鹽廢水中的固含量不小于10％時，則排出部分固液混合物當所述第二結晶池中的固含量超過5％時，則排出部分固液混合物。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S103前，還包括如下步驟：將所述氫氧化鈉配制為質量濃度為15％-25％的溶液。加入氫氧化鈉后，可以去除廢水中的鎂離子，同時利用氫氧化鎂在硫酸鈣表面結晶，防止硫酸鈣污染管式膜，減少管式膜的清洗成本。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S103中，調節(jié)所述第二結晶池的pH不小于11.2，例如11.2，11.7，12，12.5，13及其任意組合的范圍，以促進反應進行更加充分。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S101中，所述高鹽廢水的流量為40t/h-55t/h，例如45t/h，50t/h，55t/h及其任意組合的范圍；和/或，
在所述步驟S102中，第一結晶池的出水流量為80t/h-110t/h，例如80t/h，90t/h，100t/h，110t/h及其任意組合的范圍；和/或，在所述步驟S103中，豎流沉降池的出水流量為40t/h-55t/h，例如45t/h，50t/h，55t/h及其任意組合的范圍；和/或，在所述步驟S104中，所述濃水流量為450t/h-680t/h，例如450t/h，480t/h，550t/h，600t/h，640t/h，680t/h及其任意組合的范圍；和/或，所述產水流量為38t/h-53t/h，例如38t/h，40t/h，45t/h，50t/h，53t/h及其任意組合的范圍。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S104中，所述管式膜的運行壓力為0.2MPa-0.6Mpa，例如0.2Mpa，0.4Mpa，0.6Mpa及其任意組合的范圍。
作為本發(fā)明的具體實施方式，在所述步驟S104中，所述管式膜產水的濁度不大于1NTU。
第二方面，本發(fā)明提出了所述的方法在污水處理和/或廢水處理領域的應用。
與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
一、采用先去除廢水中的鈣后去除廢水中的鎂，利用氫氧化鎂在硫酸鈣表面結晶，防止硫酸鈣污染管式膜，減少管式膜的清洗成本；
二、采用硫酸鈉替代碳酸鈉，減小系統(tǒng)的加藥成本，利用常溫結晶技術在常溫下誘導鈣離子和硫酸根結晶，促使高品質硫酸鈣的資源化回收利用；
三、采用管式膜替代混凝、絮凝、澄清和超濾過濾，工藝流程簡單；
四、與現有預處理工藝相比，本工藝流程具有操作簡便，占地面積小，系統(tǒng)運行成本低等優(yōu)勢。
（發(fā)明人：段亞威;鐘振成;程子洪;佟振偉;熊日華;衛(wèi)昶）
