CN101560034A - 处理冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的方法及移动单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的方法及能够实施该方法的移动单元。该方法的特征在于进行下述步骤:过滤原废水以将不溶解物与经过滤的废水分离;以及将经过滤的废水浓缩到所溶解物质的溶解度极限以下以获得液态浓缩物,该浓缩步骤至少包括蒸发浓缩处理和反渗透处理;该废水的pH值调整到介于5至6.5的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理由蒸汽发生器及相关联的蒸汽回路产生的废水(water effluent)的方法。本发明还涉及一种能够实施该废水处理方法的移动单元。
背景技术
通过非限制性示例,这些回路可以是核电站中的次级回路,或者是化石燃料电站中的初级回路,或者甚至是安装至任何其它类型的工业单元的蒸汽回路。
更精确地,本发明涉及处理来自冲洗或来自化学清洗的废水,即,分别为:维护与预防性清洗蒸汽回路而连续产生的低浓度的废液、或者是因定期地但每隔一段时间进行的维护操作而形成的更高浓度的废液、或者甚至是例外地进行更为彻底的清洗时所产生的甚至更高浓度的废液。
在这些操作期间,使用各种化学品按照不同浓度来处理水,以便对馈送到蒸汽发生器的水进行所谓的调节处理:对水进行的化学处理使得水具有在使用时装置的功能所期望的特性。
按照这种方式,实施水调节处理的目的是保护该装置免于生水垢、腐蚀或者携带沉积,特别是保护蒸汽传输管道和冷凝回流管道,并且也保护热交换器。“携带”为表示水被蒸汽夹带输送的现象的术语。
在这种调节处理期间,特别地使用如下化学品系列:
·碱化剂(alkalinizer),通过分解成碳酸盐和重碳酸盐来中和所溶解的CO2以及提高水的pH值,由此降低腐蚀的风险:这些碱化剂可以是有机和/或无机的,特别是基于胺类(如:吗啉、氨、苛性钠NaOH),或者甚至是基于磷酸盐(如:正磷酸盐、磷酸三钠Na3PO4、磷酸铵(NH4)3PO4);
·分散络合剂(防垢剂),用于避免盐沉淀并固定来自管道中的金属氧化物层的金属:这些制剂可以是含羧基的酸和盐或者聚羧酸,特别是EDTA(乙二胺四乙酸)、NTA(次氮基三乙酸)、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、膦酸盐(phosphonates);
·腐蚀抑制剂,呈还原剂的形式以还原所形成的金属的氧化物和所溶解的氧:特别是肼N2H4、亚硫酸盐、丹宁、挥发性胺类、以及成膜的胺类;以及
·抗携带化学品(anti-carry-over chemicals):聚酰胺、聚乙烯和丙二醇......
应遵循的是:开始时,通过(在离子交换树脂上或者在隔膜上(通过反渗透))进行软化处理去除水的矿物质,以使水具有低浓度的无机盐(mineralsalt),特别是碱土盐。因此,在蒸汽发生器中使用的水呈现低浓度的特别是钙和镁离子,来自这些装置的废水也是如此。
上述的结果为,废水包含调节和/或清洗化学品(吗啉、肼、胺类、EDTA、......)以及水处理和清洗的副产物(如铁和铜之类的金属、氨、......)。
结果,此类废水不能在不经过预先净化处理的情况下排放到周围环境或者甚至排放到住宅或工业供水***,因为废水中化学品的浓度超过可接受的排放标准,或者在使用生物净化处理时超过毒性阈值。
由蒸汽发生器及相关联的热力回路产生的废水有三个主要来源:
·锅炉冲洗,其包含连续或不连续但定期产生的废水,该废水含有低浓度的所有调节化学品。如果存在就地净化***(物理化学和/或生物处理),则这种废水被输送到该就地净化***;否则,废水被储存并送至降解中心(destruction center)。废水通过蒸发焚烧或者通过直接焚烧来处理。
·就地进行处理并再循环到锅炉的冷凝水。由于冷凝水具有低浓度的调节化学品(通常仅为百万分之几(ppm)),所以冷凝水就地被连续地处理,其通常涉及过滤以便去除悬浮材料(金属氧化物)和游离油,并且通过一级或两级离子交换树脂来去除有浓缩风险的(来自调节化学品的)盐。如果存在就地净化***(物理化学和/或生物处理),则来自冷凝处理和再循环单元的废水被输送到该就地净化***;否则,废水被储存并送至降解中心。
·存在于产物中的化学清洗废水,该产物周期性地具有适于执行补救清洗的高浓度的调节化学品。这种废水被储存,然后送至降解中心。
因此,可以理解:作为总体规则,废水被储存并运输到降解中心,要求管理庞大体积的废水,由此导致巨额成本,特别是由于运输如此庞大的体积。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的方法,该方法可克服现有技术的缺点,特别是使得能够通过极强地浓缩废水而就地处理废水,从而使得虽然可能需要运输到降解中心,但是只需运输浓缩物。
为此,根据本发明,该方法的特征在于进行下述步骤:
过滤原废水以将不溶解物与经过滤的废水分离;以及
将经过滤的废水浓缩到所溶解物质(species)的溶解限度以下以获得液态浓缩物,该浓缩步骤至少包括蒸发浓缩处理和反渗透处理;
将该废水的pH值调整到介于5至6.5的范围。
按照这种方式,可以获得真正浓缩有污染物的液态浓缩物,且优选地高度浓缩有污染物(几十至几百克每升(g/L)),于是所溶解物质接近其在该液态浓缩物中的溶解限度,所述液态浓缩物近似为调节化学品的盐液或盐浆。
因此,本发明的方法使得可以处理浓度为若干克每升(g/L)的含有非常高浓度的金属、氮化合物以及有机酸的废水,并使得可以产生满足环境排放标准(小于几毫克每升(mg/L))的已处理的废水。
该解决方案还具有这样的附加优点,使得需要运输到专门的去除中心的废水的体积减小到五至三十分之一,由此致使大幅降低运输及降解成本。
总体上,借助于本发明的解决方案,可以以相当简单的方式来显著地浓缩由蒸汽发生器及相关联的蒸汽回路产生的废水,即使它们包含高浓度的调节化学品的残留物以及其它不合需要的化学化合物(如金属或金属氧化物)。
首先,由蒸汽发生器及相关联的热力回路产生的废水被过滤,以去除不溶解物,如游离油、胶体、悬浮物(金属氧化物)。这形成了安全的预过滤,从而达到防止下游处理步骤发生堵塞的目的。
这种废水一般呈现略带碱性的pH值。在本发明中,第二步骤是将pH值调整到介于5至6.5的范围内。在浓缩步骤结束时,这种配置有利地用于实现高效去除可溶解的化合物(特别是吗啉以及氮化合物,如氨和胺类),以及肼、如EDTA之类的金属络合剂、和金属(特别是铁和铜)。
这个取值范围是折中的结果。
在本发明中,介质的pH值被调整到酸性或接近中性的值,但是不能小于4.5以避免任何的有机酸的沉淀,因为这种沉淀将会堵塞处理设备(在进行蒸发浓缩时的渗透膜和热交换器)。
此外,当介质的pH值高而使得这些分子完全处于其电离形式时,考虑通过渗透以及通过蒸发浓缩从废水中去除有机酸则更为有效。对于所存在的基本上由碱性氮化合物和氨构成的其它有机化合物,其pH值越低,反渗透和蒸发浓缩过程的效率就越高,因为pH值越低,这些分子的电离程度就越高。实际上,为了通过渗透或通过蒸发浓缩来显著减少氮化合物,则需要保持介质的pH值低于7.5。
因此,在本发明中,介质的pH值维持在5至6.5的范围内,使得反渗透和蒸发浓缩能同时去除具有有机酸官能(function)的化合物以及具有氮官能的有机化合物,连同氨。
优选地,废水的pH值调整到大于或等于5.2,优选地调整到大于或等于5.4,有利地调整到大于或等于5.5。
在本发明的另一优选方案中,尽管在废水中具有高比率的污染物(如吗啉、氨、胺类和金属),仍可实现高浓缩,在该浓缩步骤期间,进行包含蒸发浓缩和反渗透的至少两个处理,且还可以进行通过离子交换树脂进行处理。
此外,优选地采用一个或多个下述方案:
在该反渗透处理的上游调整废水的pH值;
在该蒸发浓缩处理的上游调整pH值;
在该过滤步骤的上游调整pH值;
该浓缩步骤包括蒸发浓缩和反渗透处理,且优选地该蒸发浓缩处理是对渗透的浓缩物(osmosis concentrate)进行的,或者该反渗透处理是对蒸发浓缩的馏出物进行的;
该浓缩步骤还包括对反渗透处理的渗透物进行离子交换树脂处理;
该反渗透处理是在单级内进行的;
该反渗透处理是在两级内进行的,第二级反渗透被馈送有来自第一级的渗透物;以及
该反渗透处理是在两级内进行的,且废水的pH值在两级反渗透之间进行调整。
根据本发明的另一方案,提供一种用于处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的移动单元,该移动单元特别适用于实施上述方法。
为此目的,该移动单元包括:
输入导管,适于连接到含有废水的容器;
过滤模块,适于将不溶解物与经过滤的废水分离;
蒸发浓缩处理模块,具有入口、馏出物出口以及浓缩物出口;
反渗透处理模块,具有入口、渗透物出口以及浓缩物出口;
pH值调整模块,具有入口和出口;
至少一个输出导管,用于输送经处理的废水;以及
使输入导管、输出导管以及各个模块的入口和出口互连的多个管道,以及使所述多个管道开启与关闭的多个阀。
优选地,该移动单元还包含用于通过离子交换树脂进行处理的模块,该模块具有再生溶液的入口、待处理液体的入口、洗出物的出口以及滤液的出口。
因此,利用这种移动单元,可以实施本发明的、用于处理来自冲洗或清洗具有各种配置的蒸汽发生器回路的废水的方法,使得可以根据污染物类型及其浓度来优化所实施的处理。此外,可以将该处理机器从一个地点移动到另一地点,从而使其靠近产生用于处理的废水的蒸汽发生器,或者将其运送到用于处理的废水所被运输到的专门处理地点。
附图说明
通过阅读作为示例给出的下述描述并参考附图,本发明的其它优点和特征将显而易见,其中:
图1示出了并未实施本发明的方法的第一实施例中的第一处理过程;
图2示出了并未实施本发明的方法的第二实施例中的第二处理过程;
图3示出了实施本发明的方法的第三实施例中的第三处理过程;
图4示出了实施本发明的方法的第四实施例中的第四处理过程;
图5示出了实施本发明的方法的第五实施例中的第五处理过程;
图6示出了并未实施本发明的方法的第六实施例中的第六处理过程;
图7示出了实施本发明的方法的第七实施例中的第七处理过程;
图8示出了实施本发明的方法的第八实施例中的第八处理过程;
图9示出了实施本发明的方法的第九实施例中的第九处理过程;
图10示出了并未实施本发明的方法的第十实施例中的第十处理过程;
图11示出了实施本发明的方法的第十一实施例中的第十一处理过程;以及
图12为能够实施本发明的方法的移动单元的图示。
具体实施方式
在第一实施例中,提出如图1所示的第一处理过程,其包括用于储存来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的容器S1。来自容器S1的废水经历将其pH值调整到5至6.5范围内的步骤(模块A),随后经历过滤步骤(模块B),最后经历利用反渗透处理的浓缩步骤(模块C)。在反渗透处理结束时,浓缩物在被去除和输送到降解中心之前储存在容器S2内,而低浓度的渗透物可被排放(排污管或容器S3)。
在该第一过程中,仅提供一级反渗透且该一级反渗透构成了该处理方法的浓缩步骤中的唯一处理。
这种相对简单的构造尤其适于处理来自化学清洗蒸汽发生器的、携带低到中等载荷的氮化合物的废水(参见下文示例1),或者处理来自化学清洗蒸汽发生器的、携带中等载荷的氮化合物和金属的废水(参见下文示例2)。
示例1:应用反渗透以处理来自化学清洗蒸汽发生器的、携带中等载荷的氮化合物的废水
该测试的条件如下:
截止阈值(cutoff threshold)为10微米(μm)的过滤预处理;以及
在反渗透之前将pH值调整到6.3;
温度为20℃至22℃;
渗透膜为DOW BW30-400型。
表1
pH值 | 吗啉 | NH4 | N2H4 | |
mg/L | mg/L | mg/L | ||
原废水 | 9.2* | 645 | 200 | 0.1 |
渗透的渗透物 | 6.6 | 6.5 | 6.9 | <0.01 |
排放标准 | 6.5-8.5 | 10 | 7 | 15 |
*关于未酸化的废水的值。反渗透测试是对使用硫酸酸化到pH值=6.3的样品进行的。
所得到的流体转换率(hydraulic transformation rate)为5。
此外,该渗透处理测试是对来自清洗蒸汽发生器的、携带中等载荷的调节化学品的废水进行的,以便减少氮化合物且符合现场排放限制。
示例2:应用反渗透以处理来自化学清洗蒸汽发生器的、携带金属和调节与清洗化学品(吗啉、肼、氨和胺类)的废水
该测试的条件如下:
截止阈值为10μm的过滤预处理;
在反渗透之前将pH值调整到6.5;
渗透膜为DOW BW30-400型。
表2
pH值 | 导电性 | 吗啉 | NH4 | N2H4 | NTK | Fe | Zn | Cu | EDA | |
mS/cm | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | ||
原废水 | 9.9* | 9.2* | 546.1 | 2253 | 23.40 | 6300 | 17.6 | 126.1 | 462.3 | 10,416 |
渗透的浓缩物 | 6.3 | 89 | 7300 | -- | 24,800 | 95 | 680 | 2090 | -- | |
渗透的渗透物 | 6.8 | 0.39 | <7.5 | 33.1 | <5 | 45 | <1 | <1 | 0.74 | -- |
排放标准 | 6.5-8.5 | -- | 10 | 7 | 15 | -- | 5** | 5** | 5** | -- |
*关于未酸化的废水的值。反渗透测试是对使用硫酸酸化到pH值=6.5的样品进行的。
**总金属排放标准。
所得到的流体转换率为5.4。
表2给出的结果表明即使氮化合物和金属的初始浓度高(高至几克每升(g/L))也能令人满意地去除金属和氮化合物。
在该示例中,氨的最终浓度保持在排放标准以上:然而,通过阳离子交换树脂进行的最终处理还是降低了氨的最终浓度,并且还降低了氮和吗啉的浓度(参见下面的示例4)。
在第二实施例中,提出如图2所示的第二处理过程,其包括用于储存来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的容器S1。来自该容器S1的废水经历将其pH值调整到介于5至6.5范围内的步骤(模块A),随后经历过滤步骤(模块B),最后经历利用两级双重反渗透处理的浓缩步骤(模块C1和C2)。
在第一级反渗透(first reverse osmosis stage)(模块C1)的出口处,浓缩物在被去除并输送到降解中心之前储存在容器S2内;而来自第一级反渗透(模块C1)的低浓度的渗透物被馈送到第二级反渗透(模块C2)。在第二级反渗透(模块C2)的出口处,低浓度的渗透物可被排放(排污管或容器S3);而来自第二级的高浓度的浓缩物返回到容器S1。
在该第二过程中,提供两级反渗透(模块C1和C2)且这两级反渗透构成了该处理方法的浓缩步骤中的唯一处理。
这种相对简单的构造尤其适于处理来自化学清洗蒸汽发生器的废水,例如未完全被单级反渗透去除的、携带极高载荷的氮化合物的废水,如示例2那样。
在实施本发明方法的第三实施例中,提出如图3所示的第三处理过程,其包括用于储存来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的容器S1。来自容器S1的废水经历将其pH值调整到5至6.5范围的步骤(模块A),随后经历过滤步骤(模块B),最后经历利用反渗透处理(模块C)及随后的蒸发浓缩处理(模块D)的浓缩步骤。
在该级反渗透(模块C)的出口处,低浓度的渗透物可被排放(排污管或容器S3),且浓缩物被馈送到蒸发浓缩模块D。
在蒸发浓缩模块D的出口处,浓缩物在被去除并输送到降解中心之前储存在容器S2内,仍具有相当高浓度的氮化合物的蒸发馏出物在该处理过程开始时返回到容器S1。
在该第三过程中,提供反渗透模块和蒸发浓缩模块,且它们构成了该处理方法的浓缩步骤中的仅有的两个处理。
这种相对简单的构造尤其适于处理来自化学清洗蒸汽发生器的废水,这种废水携带低到中等载荷的氮化合物、金属以及有机酸。
为了最小化该第三处理过程的能耗以及所产生的浓缩物的体积,初始浓缩步骤通过渗透来进行,且渗透的浓缩物通过蒸发浓缩被超浓缩直到盐的结晶极限,即,可以大到250g/L至350g/L的盐浓度,这取决于原废水的组成。
在一变型中,在实施本发明方法的第四实施例中,提出如图4所示的第四处理过程。这里,在浓缩步骤中的处理开始时进行蒸发浓缩处理,且渗透被作为最终处理(finishing treatment)来处理蒸发冷凝物,以去除未被蒸发浓缩保留的剩余挥发性化合物。
图4所示的第四处理过程包括用于储存来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的容器S1。来自容器S1的废水经历将其pH值调整到5至6.5范围内的步骤(模块A),随后经历过滤步骤(模块B),最后经历利用蒸发浓缩处理(模块D)及随后的渗透处理(模块C)的浓缩步骤。
在蒸发浓缩模块D的出口处,浓缩物在被去除并输送到降解中心之前储存在容器S2内,而低浓度的馏出物被送到反渗透模块C。
在反渗透模块C的出口处,低浓度的渗透物适于被排放(排污管或容器S3),且浓缩物在该处理过程开始时返回到容器S1。
在该第四过程中,既提供了通过蒸发浓缩的处理,又提供了通过反渗透的处理,且这些处理构成了该处理方法的浓缩步骤中的仅有的两个处理。
这种相对简单的构造尤其适于处理来自化学清洗蒸汽发生器的废水,这种废水携带高负载的氮化合物、金属以及有机酸。
特别在下述示例3中实施这种第四过程。
示例3:应用蒸发浓缩以处理来自化学清洗核电站的蒸汽发生器的废水
该测试的条件如下:
截止阈值为10μm的过滤预处理;
在蒸发浓缩之前将pH值调整到5.0(以获得用于去除氨的最佳条件);
带有强制重复循环与机械压缩蒸汽的蒸发浓缩模块(蒸发温度为90℃);以及
高浓缩的废水,其包含接近150g/L的含盐量以及极高浓度的EDTA、吗啉、氨和金属。
表3
pH值 | EDTA | 吗啉 | NH4 | N2H4 | Fe | Zn | Ni | Mn | Cu | |
mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | mg/L | ||
原废水 | 9.5* | 113,000 | 21,000 | 10,000 | 6 | 25,000 | 2080 | 450 | 170 | 30 |
对于R=70%的蒸发浓缩的馏出物 | 8.4 | -- | 510 | 0.6 | 0.05 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 |
对蒸发浓缩的馏出物进行渗透的渗透物 | 6.8 | -- | <6.5 | <0.5 | <0.05 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 |
排放标准 | 6.5-8.5 | -- | 10 | 7 | 15 | 5** | 5** | 5** | 5** | 5** |
*关于未酸化的废水的值。蒸发浓缩测试是对使用硫酸酸化到pH值=5-5.5的样品进行的。
**总金属排放标准。
按体积计算,所得到的最大流体浓缩率(hydraulic concentration factor)(因子R)为70%。按重量计算,浓缩物的干物质浓度约为45%。在减少氮化合物和金属方面所得到的结果令人满意,但是吗啉的排放限制并不令人满意。对蒸发馏出物通过反渗透的后处理使得可以去除98%以上的剩余吗啉,由此符合应遵守的设定为10mg/L的现场排放标准。
在图5所示的能够实施本发明方法的第五处理过程中,在蒸发浓缩处理(模块D)之后进行pH值调整步骤(模块A)。
因此,在所提出的该第五处理过程中,与上述第四过程相比的唯一差别在于,不在过滤步骤(模块B)的上游以及蒸发浓缩处理(模块D)的上游进行pH值调整步骤A,而是在蒸发浓缩处理(模块D)的下游进行pH值调整步骤A。应当理解,尽管如此,该变型仍可将该pH值调整步骤设置于由模块C进行的反渗透处理的上游。
为了实现经处理的废水中极低的最终浓度(低于10mg/L),当原废水包含高浓度的污染物(即以g/L为单位的吗啉、胺类、肼、EDTA、金属)时,本发明提出了通过借助于具有离子交换树脂的附加模块E来添加在离子交换树脂上的精炼(refining)步骤,该步骤完成该废水处理方法的浓缩步骤。
这种采取在离子交换树脂上精炼形式的、与最终浓缩处理相关联的处理方法对应于分别如图6至图9所示的第六、第七、第八和第九处理过程。
图6至图9的第六、第七、第八和第九处理过程分别与图1和图3至图5的第一、第三、第四和第五处理过程的不同之处在于:离子交换树脂处理模块E作为附加处理以及浓缩步骤的最终处理。
用于通过离子交换树脂进行处理的模块E被馈送有再生溶液,且在该处理过程开始时,洗出物(eluate)在模块E的出口处返回到容器S 1,而经处理的低浓度废水可被排放(排污管或容器S3)。
因此,在图6的第六处理过程中,用于通过离子交换树脂进行处理的模块E置于用于反渗透处理的模块C的下游,并被馈送有来自模块C的渗透物。
在图6的该第六处理过程中,浓缩步骤仅仅通过反渗透处理和通过离子交换树脂处理来进行,所述离子交换树脂处理在反渗透处理的下游进行。因此,在该过程中,无蒸发浓缩处理。
在图7的第七处理过程中,用于离子交换树脂处理的模块E置于反渗透处理模块C的下游,并被馈送有来自模块C的渗透物;蒸发浓缩模块D仍置于反渗透模块C的下游且被馈送有来自模块C的浓缩物。
在图8的第八处理过程和图9的第九处理过程中,离子交换树脂处理模块E置于反渗透处理模块C的下游,并被馈送有来自模块C的渗透物。
在图6至图9的第六、第七、第八和第九处理过程中,来自离子交换树脂模块E的再生盐水(或洗出物)与原废水一起返回到处理过程的开始处(容器S1),而经处理的低浓度废水适于被排放(排污管或容器S3)。
在图6至图9的第六、第七、第八和第九处理过程中,应观察到:图6的第六处理过程构成一种廉价的构造,其包含pH值调整、随后的渗透以及在离子交换树脂上的精炼。这种构造尤其适于低浓度到中等浓度(例如:0.1g/L至10g/L的污染物)的废水,因为该第六处理过程能够在不实施蒸发浓缩步骤的情况下实现有利的浓缩率。
在实施本发明方法的另一实施例中,提出如图10所示的第十处理过程,其包括用于储存来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的容器S1。来自容器S1的废水经历将其pH值调整到介于5至6.5范围内的步骤(模块A),随后经历过滤步骤(模块B),最后经历利用蒸发浓缩处理(模块D)及随后的离子交换树脂处理(模块E)的浓缩步骤。在蒸发浓缩处理结束时,浓缩物在去除和输送到降解中心之前储存在容器S2内,而馏出物则被送到离子交换处理模块E。
离子交换树脂处理模块E被馈送有再生溶液。在离子交换树脂处理模块E的出口,来自离子交换树脂模块E的洗出物与原废水一起返回到该处理过程的开始处(容器S1),而经处理的低浓度废水适于被排放(排污管或容器S3)。
在该第十处理过程中,原废水浓缩步骤通过蒸发浓缩处理(模块D)以及通过离子交换树脂处理(模块E)来进行;所述离子交换树脂处理是针对蒸发浓缩处理的馏出物进行的,即,在蒸发浓缩处理的下游进行。
构成第十处理过程的这种构造仅具有两级处理,该构造尤其适于处理极高浓度的污染物(大于几克每升(g/L)),这从下文示例4可以看出。
示例4:应用蒸发浓缩以处理来自化学清洗蒸汽发生器的废水,其中在阳离子交换树脂上的精炼为最终步骤
该测试的条件如下:
截止阈值为10μm的过滤预处理;以及
在蒸发浓缩之前将pH值调整到6至6.5。
表4
pH值 | 吗啉 | NH4 | N2H4 | |
mg/L | mg/L | mg/L | ||
原废水 | 9.5* | 9100 | 200 | 6.5 |
在蒸发浓缩出口的经处理的废水(馏出物) | 8.8 | 35 | 86 | 0.08 |
离子交换树脂上的最终处理之后的废水 | -- | 1.1 | <1 | <0.1 |
排放标准 | 6.5-8.5 | 10 | 7 | 15 |
*关于未酸化的废水的值。
所应用的流体浓缩率(R)为60%。
对于在蒸发处理之后的馏出物中的低剩余浓度(例如:小于100mg/L)的氨和吗啉,在离子交换树脂上的精炼处理不如通过反渗透进行的处理昂贵。表4示出在设置成处理蒸发浓缩的馏出物的离子交换树脂过滤器上的最终精炼处理使得能够符合关于氮化合物的现场排放标准,即使蒸发浓缩本身无法实现这一点。
现在参考图11,其示出尤其适于处理极低浓度(浓度低于0.1g/L)的废水的第十一处理过程。
在该过程中,浓缩步骤还包括在浓缩步骤的任何其它处理之前通过离子交换树脂进行的在先处理。在这些情形下,应当理解,该浓缩步骤包括通过离子交换树脂进行预浓缩的第一子步骤。
图11所示的第十一处理过程包括用于储存来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的容器S1。来自第二容器S1的废水经历过滤步骤(模块B),随后经历利用离子交换树脂模块E的浓缩步骤的第一处理,其中模块E被馈送有再生溶液。
在模块E的出口处,低浓度的滤液适于被排放(排污管或容器S3),且洗出物被送到用于储存离子交换树脂再生废水的容器S2′。
随后,来自容器S2′的离子交换树脂再生废水经历将其pH值调整到5至6.5范围内的步骤(模块A),最后经历利用蒸发浓缩处理(模块D)或者渗透处理(模块C)的浓缩步骤的第二处理。在该浓缩步骤的第二处理的出口处,最终浓缩物在被去除并运输到降解中心之前储存在容器S2内;如果污染物浓度仍太高(特别是氮化合物),则渗透物或馏出物与原废水一起返回到处理过程的开始处(容器S1);否则,它可被导向容器S3,即排放,或者甚至可以再循环。
因此,第十一处理过程的浓缩步骤包括在离子交换树脂上的第一处理(模块E)(阳离子阶段(cationic stage)、或者混床、或者阳离子阶段加上阴离子阶段(anionic stage)),随后该再生废水通过至少第二处理或者通过参考图1至图10中任一图的上述过程之一而被浓缩,其中该第二处理包括反渗透处理(模块C),或者蒸发浓缩处理(模块D),或者反渗透及蒸发浓缩的处理(模块C和D)。
现在参考图12,其为示出适于实施本发明方法的移动单元100的图示。
这种移动单元100使得能够实施上述第一至第十一实施例中的单元步骤的各种组合;且它或者安装成永久靠近产生用于处理的废水的蒸汽发生器,或者安装在可以移动以在不同现场处理来自蒸汽发生器的废水的可动框架
(拖车或集装箱)上,或者安装在用于处理的废水所被输送到的专门的处理现场。
在其最完整的构造中,移动单元100包含安全滤网/过滤模块B以及用于上述处理过程的各个步骤的其它模块:使用酸来调整pH值的模块A、(一级或多级)反渗透模块C、蒸发浓缩模块D以及离子交换树脂模块E。
在所有情形下,原废水经历第一过滤处理以去除悬浮物质;随后,根据其污染物浓度而被输送到模块D和E中的至少一个以进行浓缩步骤处理,并且经过用于调整pH值的模块A。
原废水优选经过三个模块C、D和E(反渗透、蒸发浓缩和离子交换树脂)中的至少两个而经历浓缩步骤。
为了实施该处理方法的所有的各种可能的过程,四个模块A、C、D和E中的每一个的入口和出口均连接到预过滤模块B,且通过管道相互连接而形成流体连接(hydraulic connection)。
移动单元100还具有用于储存浓缩物的中间储存容器S2′以及位于模块C、D和E下游的用于经处理的废水的中间储存容器S3′,其中容器S2′旋转到模块C和E的下游。
输入导管101将移动单元100连接到用于储存原废水的容器S1,输出导管102、103和104将模块C、D和E的出口连接到经处理的废水的储存容器S3。此外,输出导管105和106将用于储存浓缩物的中间储存容器S2′和蒸发浓缩模块D分别连接到浓缩物储存容器S2。
每个管道和每个导管可以通过阀V来开启或关闭。
示例性地,在过滤模块B中进行的过滤可采用用于保护蒸发浓缩模块D的具有100μm至150μm的网孔尺寸的简单过滤网,用于保护渗透模块C的20μm至50μm的袋式过滤器,或者甚至是过滤筒(特别是平均截止阈值为10μm),或者可能甚至是颗粒过滤设备(砂过滤器或者多介质过滤器,其截止阈值通常在2μm至10μm的范围内),或者微孔过滤管薄膜过滤设备(截止阈值介于0.1μm至0.5μm的范围内),或者甚至是超过滤设备(截止阈值介于0.01μm至0.05μm的范围内)。
用于调整废水的pH值的模块B可以尤其是利用硫酸、盐酸和硝酸。
在该废水处理方法的所有上述实施方式中可选地可以采用的变型中,进行下述附加步骤:对液态浓缩物进行干燥以形成干的浓缩物。这相当于进行蒸发结晶,当降解中心通过焚烧来工作时这是合适的。
Claims (14)
1.一种处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的方法,该方法的特征在于进行下述步骤:
过滤原废水以将不溶解物与经过滤的废水分离;以及
将经过滤的废水浓缩到所溶解物质的溶解限度以下以获得液态浓缩物,此浓缩步骤至少包含蒸发浓缩处理和反渗透处理;
将废水的pH值调整到介于5至6.5的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在该反渗透处理的上游调整废水的pH值。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于在该蒸发浓缩处理的上游调整pH值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于在该过滤步骤的上游调整pH值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于该蒸发浓缩处理是对渗透的浓缩物进行的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于该反渗透处理是对蒸发浓缩的馏出物进行的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于该浓缩步骤还包括通过离子交换树脂对该反渗透处理的渗透物进行的处理。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于该浓缩步骤还包括:在该浓缩步骤的任何其它处理之前实施的、通过离子交换树脂进行的在先处理。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于实施下述附加步骤:对该液态浓缩物进行干燥以形成干燥浓缩物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于该反渗透处理是在单级中进行的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于该反渗透处理是在两级中进行的,其中第二级反渗透被馈送有来自第一级反渗透的渗透物。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于在两级反渗透之间调整废水的pH值。
13.一种用于处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的移动单元,该移动单元的特征在于包括:
输入导管(101),适于连接到含有废水的容器(S1);
过滤模块(B),适于将不溶解物与经过滤的废水分离;
蒸发浓缩处理模块(D),具有入口、馏出物出口以及浓缩物出口;
反渗透处理模块(C),具有入口、渗透物出口以及浓缩物出口;
pH值调整模块(A),具有入口和出口;
至少一个输出导管(102、103、104),用于输送经处理的废水;以及
使所述输入导管、所述输出导管以及各个模块的入口和出口互连的多个管道,以及使得所述多个管道开启与关闭的多个阀(V)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的移动单元,其特征在于该移动单元还包括通过离子交换树脂进行处理的模块(E),该通过离子交换树脂进行处理的模块具有再生溶液的入口、待处理液体的入口、洗出物的出口、以及滤液的出口。
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