結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，包括以下步驟：將鍋爐排污水的溫度、pH值及懸浮物濃度調節至符合反滲透系統的進水要求，然后通入反滲透系統進行反滲透處理，得到滲透液和濃縮液，將滲透液作為鍋爐一級除鹽水，使用混凝劑和絮凝劑對濃縮液進行化學沉淀處理，得到上清液，將上清液作為鍋爐原水或循環水系統補充水，從而實現對鍋爐排污水的回收處理。與現有技術相比，本發明能實現鍋爐排污水的完全零排放處理，并回收高品質的水資源，節約運行成本，具有對鍋爐排污系統普遍適用性，技術工藝穩定、成本低廉等特點。
【專利說明】
結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝
技術領域
[0001]本發明屬于水污染控制技術領域，具體涉及一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，適用于各種壓力等級的鍋爐排污水系統的處理。
【背景技術】
[0002]隨著工業、農業大發展以及城市化的迅速擴張，我國水資源短缺現象愈發突出，而解決水資源短缺的問題，僅僅依靠開辟新的水源遠遠不夠，而且這種取水成本在逐步增加，難度也在加大，同時，目前我國水資源利用卻相當粗放。隨著新的節水節能政策的出臺，客觀上要求我們用循環經濟的理念來思考工業水污染的控制以及提高工業用水資源的重復利用率。新的環保政策出臺也直接推動了節水減排技術的研究、開發以及應用，對于各種環保新技術的應用也直接影響到企業的生存與發展。
[0003]作為各個廠區的用水大戶鍋爐系統，其用水量僅次于工業循環水系統。針對鍋爐水系統，為了防止在鍋爐中產生結垢和腐蝕，一般需要對鍋爐系統進行磷酸鹽處理，即在鍋爐給水中通常加入磷酸鹽，以保證鍋爐給水進入爐內的殘余Ca2+不會直接形成水垢，而是與磷酸鹽生成水渣，并通過鍋爐排污予以排除，這種向鍋爐給水中投加磷酸鹽的處理方法稱為鍋爐給水的磷酸鹽處理。磷酸鹽處理方法是目前鍋爐水系統通用的處理方法，處理工藝方便、經濟、高效，并且其他方法難以取代。根據鍋爐水系統的水質特征，鍋爐排污水通常屬于“清凈”排污水，即磷酸根離子是唯一影響其水質排放的指標，同時在完成對鍋爐排污水中磷酸根離子的去除后，其仍然具有高品質的回收價值，在經過適當精處理之后，可以直接作為鍋爐補給水使用。
[0004]針對排污水的磷酸鹽去除方法主要包括生物法、化學沉淀法、吸附法等。其中，在污水處理中生物法和化學沉淀法應用最為廣泛。根據鍋爐磷酸鹽處理的特點，鍋爐排污水中全部為較低含量無機磷酸鹽，對排污廢水中有機物濃度依賴性較強的生物法基本不適用。磷酸鹽的去除，目前應用廣泛的還是化學沉淀法。
[0005]化學沉淀法除磷是采用化學藥劑(鐵鹽、鋁鹽和鈣鹽等)所產生的金屬離子與磷酸鹽離子生產難溶性磷酸鹽沉淀物，通過化學沉淀、絮凝和固液分離而達到去除排污水中磷酸鹽的目的。化學沉淀除磷最常用的金屬鹽主要有三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁、石灰以及以上金屬鹽的聚合物等。
[0006]金屬鐵鹽去除磷的技術機理和過程:鐵鹽溶于水后，鐵離子與磷酸鹽離子形成難溶性鹽，通過溶解和吸水發生水解和聚合反應，生產Fe2(0H)24+、Fe3(0H)45+、Fe5(0H)96+等多種含鐵多核羥基絡合物，其可有效消除或降低水中膠體的Zeta電位，并使膠體凝聚，通過化學沉淀分離而將磷酸鹽去除。Fe3+化學除磷的最佳pH值為4.5?5.0，Fe2+化學除磷的最佳pH值為7.0?8.0 Te2+在堿性條件下不易與磷酸鹽離子反應生成沉淀，一定程度上限值了其在化學沉淀法除磷工藝中的應用，通常采用曝氣的方式將水中的Fe2+氧化成Fe3+，以提高其沉淀性能。
[0007]鋁鹽除磷機理及過程金屬鋁鹽主要是通過Al3+與磷酸鹽離子形成難溶性鹽，同時Al3+水解生成Al (0H)2+、A1 (0H)2+、A102—等單核絡合物，進一步碰撞縮合形成多核絡合物，其具有較高的比表面積和正電荷，除磷效果良好。鋁鹽化學沉淀法去除磷的較適宜PH值為5.0?8.0，生成的沉淀物主要為A1P04和Al (OH)3,其中AL(OH)3還會對水中磷酸鹽離子具有較強的吸附作用。
[0008]鈣鹽除磷機理及過程鈣鹽是通過向排污廢水中投加石灰，使Ca2+與磷酸鹽離子反應生成羥基磷酸鈣沉淀物，從而去除廢水中的磷酸鹽。在鈣鹽化學沉淀去除磷的過程中，廢水的pH對磷沉淀去除效果的影響較大，pH值越高，除磷的效果越好，當廢水pH值為8.0時，碳酸鈣CaCO3的形成會明顯抑制羥基磷酸鈣沉淀物的生成，除磷效果較差，而當pH值為9.0時，這種抑制作用會減弱。因此，要使出水的磷保持較高的去除率，通常需要投加大量石灰使廢水PH值調節至較高值(10.0?11.0)，這導致化學藥劑消耗量大，并且費用較高，同時產泥量大增，所以化學沉淀法除磷一般較少采用投加鈣鹽的方法。
[0009]以上各種化學沉淀法，在針對性地去除磷酸鹽，均表現出有一定程度的處理效果，但是由于沉淀沉淀法控制條件較多，受PH、溫度以及藥劑投加種類、比例、濃度等因素的制約明顯，出水水質也較難以控制，特別是針對鍋爐系統較大量的“清凈”排污水處理，單獨使用化學沉淀法處理不僅很大程度影響處理出水的回用品質，同時還會產生大量的化學污泥，增加后續處理成本。
[0010]為了實現鍋爐排污水的高品質回收以及順應工業企業的零排放以及無磷化的要求，針對鍋爐排污水的磷酸鹽處理，有必要研發一種能完成對鍋爐排污水的高品質回收的同時，減少甚至停止鍋爐排污水的外排，實現工業企業節能減排的工藝流程。
【發明內容】
[0011]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，在利用反滲透技術實現對鍋爐排污水的高品質回收的同時，利用化學沉淀法的混凝、絮凝沉降作用，投加極少量混凝劑和絮凝劑，使高濃度的濃縮液實現固液分離，完成鍋爐排污水中磷酸鹽等雜質的去除，實現鍋爐排污水的無磷化處理。
[0012]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0013]一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，包括以下步驟:將鍋爐排污水的溫度、PH值及懸浮物濃度調節至符合反滲透系統的進水要求，然后通入反滲透系統進行反滲透處理，得到滲透液和濃縮液，將滲透液作為鍋爐一級除鹽水，使用混凝劑和絮凝劑對濃縮液進行化學沉淀處理，得到上清液，將上清液作為鍋爐原水或循環水系統補充水，從而實現對鍋爐排污水的回收處理。
[0014]優選地，該工藝包括以下步驟:
[0015](I)溫度調節:將鍋爐排污水經過水冷器換熱，降溫至20?45°C ;
[0016](2)pH值調節:將經過水冷器換熱降溫后的鍋爐排污水中加酸調節其pH值至7.0?8.0；
[0017](3)懸浮物濃度調節:將經過水質調節的鍋爐排污水經過精密過濾器，控制其SDI值小于3.0;
[0018](4)反滲透處理:將活性炭精密過濾器的出水經過反滲透系統，進行反滲透處理，在反滲透膜的兩側分別得到滲透液和濃縮液；
[0019](5)將反滲透處理得到的滲透液作為鍋爐一級除鹽水，送入二級除鹽水箱；
[0020](6)將反滲透處理得到的濃縮液使用混凝劑和絮凝劑進行化學沉淀處理，得到上清液和底部沉淀，將上清液作為鍋爐原水或循環水系統補充水，將底部沉淀集中處理。
[0021 ]優選地，步驟(2)中所述的酸選自硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或幾種。
[0022]優選地，所述的精密過濾器選擇活性炭精密過濾器。
[0023]優選地，反滲透系統中的反滲透膜采用離子去除率大于98%的超低壓反滲透復合膜。
[0024]優選地，所述的超低壓反滲透復合膜選自海德能LPA2-8040超低壓反滲透膜或陶氏LE 4040低壓反滲透膜中的一種。
[0025]超低壓反滲透膜能在極低的操作壓力條件下達到和常規低壓膜同樣的高水通量和高脫鹽率。其運行壓力約為常規低壓復合膜運行壓力的2/3，脫鹽率可達99%以上，因為操作壓力低，產水量高，脫鹽率高，所以經濟效益明顯。
[0026]優選地，所述的混凝劑選自聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵或聚合氯化鋁鐵中的一種。
[0027]優選地，所述的混凝劑采用聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵或聚合氯化鋁鐵的水溶液，配置濃度為5?1wt %，加入量為30?100mg/L濃縮液。
[0028]優選地，所述的絮凝劑為陰離子聚丙烯酰胺。
[0029]優選地，所述的陰離子聚丙烯酰胺為固體粉末狀或乳狀陰離子聚丙烯酰胺，粘均分子量為800萬?1200萬。
[0030]優選地，所述的絮凝劑采用陰離子聚丙烯酰胺的水溶液，配置濃度為0.5?1.5wt%，加入量為I?10mg/L濃縮液。
[0031]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0032](I)反滲透處理工藝能具備良好去除排污水中各種離子狀態的物質，可以良好去除排污水中無機磷酸鹽及其它可能的微量無機離子，使反滲透處理工藝出水得到高品質的除鹽水水質，直接作為鍋爐一級除鹽水，極大提高了鍋爐排污水的利用率。
[0033](2)以反滲透膜為主工藝的反滲透系統，具有較高的離子去除能力，其工藝可以實現對一般鍋爐排污水的高效回收利用，節約大量優質水資源。
[0034](3)經過反滲透工藝產生的少量再生廢液和反沖洗廢液，在經過少量混凝劑、絮凝劑處理后，產生的泥量非常少，在實現了鍋爐排污廢水的高效回收利用的同時，極大的節省污泥處置費用。
[0035](4)上述處理工藝反應速率快，時間短，整個工藝占地面積非常小，能適應各種鍋爐排污水的回收處理，本處理工藝技術簡單，易操作控制，節省經濟成本。
【附圖說明】
[0036]圖1為采用本發明的裝置連接示意圖。
[0037]圖中，I為水冷器，2為緩沖池，3為精密過濾器，4為中間水箱，5為高壓栗，6為反滲透系統，61為濃縮液側，62為滲透液側，63為滲透液池，64為化學沉淀池。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0039]實施例1
[0040]—種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，該工藝借助于鍋爐排污水回收處理裝置實現:
[0041]所述的包括鍋爐排污水回收處理裝置包括依次連接的水冷器1、緩沖池2、精密過濾器3及反滲透系統6，反滲透系統6中的反滲透膜的濃縮液側61與化學沉淀池64連接，滲透液側62與滲透液池63連接，精密過濾器3及反滲透系統6之間還依次設有中間水箱4和高壓栗5，如圖1所示。
[0042]以處理四川某天然氣公司鍋爐排污降溫池排污水為例，對工藝作進一步的說明。
[0043](I)將總排污水量約為30m3/h的鍋爐排污水在經過水冷器降溫后(20?45°C)，進入排污降溫池，通過加酸調節PH至7.8，然后輸送經過保安(精密)過濾器，過濾器設計出力65m3/hoSDI<3.0o
[0044](2)將步驟(I)中過濾出水通過增壓栗送入反滲透膜工藝中，膜系統設計出力45m3/h。通過反滲透膜系統，使水通過反滲透膜進入滲透液側，離子態物質被膜截留，進入濃縮液側。反滲透系統進出水質情況如下，進水:濁度0.3NTU，pH7.26，電導率77us/cm，P043—9.7lmg/L;出水:濁度0.0NTU，pH 7.13，電導率0.6us/cm，PO43—0.02mg/L。
[0045](3)將步驟(2)得到的反滲透膜工藝出水送入鍋爐一級除鹽水箱。在攪拌狀態下，往濃縮液側的化學沉淀池中逐漸加入混凝劑聚合氯化鐵50mg/L，攪拌約3min，然后再加入lmg/1陰離子PAM(陰離子聚丙烯酰胺)，快速反應約10秒，然后靜止約30min，分離出底泥，上清液濁度2.2NTU，送至鍋爐原水箱或循環水系統作為鍋爐原水或循環水系統補充水使用。
[0046]實施例2
[0047]一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，該工藝借助于與實施例I基本相同的鍋爐排污水回收處理裝置實現。
[0048]以處理廣西欽州某大型造紙廠MB鍋爐排污水為例，具體實施步驟如下:
[0049](I)將約113m3/h鍋爐排污水，經過水冷器降溫后，加鹽酸調節至pH為7.60，通過清凈水栗將降溫池混合排污廢水送入精密過濾器(本實施例優選PP濾芯過濾器過濾)，過濾器流速設計出力為120m3/h，過濾器出水SDI小于3.0。
[0050](2)將步驟(I)過濾出水，通過增壓栗送入反滲透系統中，反滲透系統設計出力150m3/h。通過反滲透系統，大部分透過水經過反滲透膜形成滲透液，在濃縮液側，離子態物質被濃縮直接排放至化學沉淀池。反滲透系統進出水質情況如下，進水:濁度0.4NTU，pH7.61，電導率101118/011，？043—12.4511^/1;產水:濁度0.(^1'1]，？!1 6.91，電導率I.04us/cm，PO43—0.03mg/L。
[0051](3)將步驟(2)得到的滲透液送入一級除鹽水箱作為一級除鹽水，供二級除鹽混床使用。濃縮液進入化學沉淀池儲存。
[0052](4)在攪拌狀態下，往化學沉淀池中逐漸加入混凝劑聚合氯化鋁鐵80mg/L，攪拌約5min，然后再加入I?3mg/L陰離子PAM，快速反應5?10秒，然后靜止約20?30min，分離出底泥，上清液達標送至循環水系統作為循環水系統補充水。
[0053]實施例3
[0054]一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，該工藝借助于與實施例I基本相同的鍋爐排污水回收處理裝置實現。
[0055]以處理四川達州某石化企業動力鍋爐排污水為例，實施步驟如下:
[0056](I)將約69m3/h鍋爐排污水經過水冷器降溫后，進入排污降溫池。加硫酸調節pH至7.51。由栗輸送至pp濾芯保安過濾器過濾，單臺過濾器流速設計出力為45m3/h，過濾器出水SDI 小于 3.0。
[0057](2)將步驟(I)過濾出水，通過高壓栗送入反滲透系統。反滲透系統設計出力75m3/h。通過反滲透系統，分別形成滲透液和濃縮液。滲透液進入一級除鹽水箱作為一級除鹽水。高含磷的濃縮液進入化學沉淀池儲存待處理。反滲透系統滲透液水質情況如下:濁度0.0NTU，pH 7.06，電導率0.7us/cm，PO43—0.0 lmg/L。
[0058](3)在攪拌狀態下，往化學沉淀池中逐漸加入混凝劑聚合硫酸鐵80mg/L，攪拌約1min，然后再加入2.5mg/L的陰離子聚丙烯酰胺(PAM)，快速反應約10秒，然后靜止約30min，上清液分離，控制濁度小于3NTU，達標后送至鍋爐原水水箱或循環水系統作為鍋爐原水或循環水系統補充水。
[0059]實施例4
[0060]一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，包括以下步驟:
[0061 ] (I)溫度調節:將鍋爐排污水經過水冷器換熱，降溫至20?45 V，本實施例優選降溫至30°C;
[0062](2)pH值調節:將經過水冷器換熱降溫后的鍋爐排污水中加酸調節其pH值至7.0?8.0，本實施例優選7.0;
[0063](3)懸浮物濃度調節:將經過水質調節的鍋爐排污水經過精密過濾器，控制其出水SDI值小于3.0;
[0064](4)反滲透處理:將活性炭精密過濾器的出水經過反滲透系統，進行反滲透處理，在反滲透膜的兩側分別得到滲透液和濃縮液；
[0065](5)將反滲透處理得到的滲透液作為鍋爐一級除鹽水，送入二級除鹽水箱；
[0066](6)將反滲透處理得到的濃縮液使用混凝劑和絮凝劑進行化學沉淀處理，得到上清液和底部沉淀，將上清液作為鍋爐原水或循環水系統補充水，將底部沉淀集中處理。
[0067]其中，步驟(2)中所述的酸選自硫酸、鹽酸或硝酸中的一種或幾種。步驟(3)中的精密過濾器選擇活性炭精密過濾器，步驟(4)中的反滲透系統中的反滲透膜采用離子去除率大于98%的超低壓反滲透復合膜，例如海德能LPA2-8040超低壓反滲透膜或陶氏LE 4040低壓反滲透膜。步驟(6)中的混凝劑采用聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵或聚合氯化鋁鐵中的一種的水溶液，配置濃度為5?10wt%，加入量為30?100mg/L濃縮液，本實施例優選含8的％的聚合硫酸鐵的水溶液，加入量優選50mg/L。陰離子聚丙烯酰胺采用粘均分子量為800萬?1200萬的固體粉末狀或乳狀陰離子聚丙烯酰胺的水溶液，配置濃度為0.5?1.5wt%,加入量為I?10mg/L濃縮液，本實施例優選粘均分子量為1000萬，配置濃度為1.0wt%，加入量優選5mg/L。
[0068]實施例5
[0069]本實施例與實施例4基本相同，不同之處，在于，本實施例步驟(2)中將經過水冷器換熱降溫后的鍋爐排污水中加酸調節其pH值至8.0。
[0070]上述對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，包括以下步驟:將鍋爐排污水的溫度、PH值及懸浮物濃度調節至符合反滲透系統的進水要求，然后通入反滲透系統進行反滲透處理，得到滲透液和濃縮液，將滲透液作為鍋爐一級除鹽水，使用混凝劑和絮凝劑對濃縮液進行化學沉淀處理，得到上清液，將上清液作為鍋爐原水或循環水系統補充水，從而實現對鍋爐排污水的回收處理。2.根據權利要求1所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，包括以下步驟: (I)溫度調節:將鍋爐排污水經過水冷器換熱，降溫至20?45°C ; (2 )pH值調節:將經過水冷器換熱降溫后的鍋爐排污水中加酸調節其pH值至7.0?8.0; (3)懸浮物濃度調節:將經過pH值調節的鍋爐排污水經過精密過濾器，控制其出水SDI值小于3.0; (4)反滲透處理:將活性炭精密過濾器的出水經過反滲透系統，進行反滲透處理，在反滲透膜的兩側分別得到滲透液和濃縮液； (5)將反滲透處理得到的滲透液作為鍋爐一級除鹽水，送入二級除鹽水箱； (6)將反滲透處理得到的濃縮液使用混凝劑和絮凝劑進行化學沉淀處理，得到上清液和底部沉淀，將上清液作為鍋爐原水或循環水系統補充水，將底部沉淀集中處理。3.根據權利要求2所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，反滲透系統中的反滲透膜采用離子去除率大于98%的超低壓反滲透復合膜。4.根據權利要求3所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，所述的超低壓反滲透復合膜選自海德能LPA2-8040超低壓反滲透膜或陶氏LE4040低壓反滲透膜中的一種。5.根據權利要求1或2所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，所述的混凝劑選自聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵或聚合氯化鋁鐵中的一種。6.根據權利要求5所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，所述的混凝劑采用聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵或聚合氯化鋁鐵的水溶液，配置濃度為5?10wt%，加入量為30?100mg/L濃縮液。7.根據權利要求1或2所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，所述的絮凝劑為陰離子聚丙烯酰胺。8.根據權利要求7所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，所述的陰離子聚丙烯酰胺為固體粉末狀或乳狀陰離子聚丙烯酰胺，粘均分子量為800萬?1200萬。9.根據權利要求7所述的結合反滲透和化學沉淀技術的鍋爐排污水回收處理工藝，其特征在于，所述的絮凝劑采用陰離子聚丙烯酰胺的水溶液，配置濃度為0.5?1.5wt%，加入量為I?I Omg/L濃縮液。
【文檔編號】C02F9/04GK106082503SQ201610669855
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610669855.2, CN 106082503 A, CN 106082503A, CN 201610669855, CN-A-106082503, CN106082503 A, CN106082503A, CN201610669855, CN201610669855.2
【發明人】王煒
【申請人】上海洗霸科技股份有限公司