CN110872162A - 一种适度除盐装置与工艺 - Google Patents

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Abstract

一种适度除盐装置与工艺，属于水处理技术领域。其特征在于：进水箱（2）和中水箱（4）分别通过设有管道提升泵的管路与电吸附组件（3）连接；所述的电吸附组件（3）的浓水出口通过设有管道提升泵的管路与纳滤组件（6）连接，纳滤组件（6）的浓水口连接浓水箱（7）。原水进入进水箱（2）缓冲后，由管道提升泵泵入电吸附组件（3）进行再生处理，经电吸附组件（3）处理后的产水送往产水箱（5）待用；产水箱（5）的水与原水混合后外供；纳滤组件（6）产生的浓水碱液调节后达标排放。本发明工艺流程短，控制简单，节省了该部分投资和运行成本，纳滤组件运行不投加阻垢剂，工艺中除酸碱外，无其他污染物引入。

Description

一种适度除盐装置与工艺
技术领域
一种适度除盐装置与工艺，属于水处理技术领域。
背景技术
本着水资源优化利用的目的，许多企业自发地或迫于政策压力采用其周边的各种新鲜水、中水、回用水等新水源替代原进水进行生产活动，以降低吨产品取水排水指标。往往因水质不同，替代原进水后，造成生产装置的波动，比如，某化工企业采用黄河水替代当地地下水，结果导致企业除盐水装置产水能力不足，以致供水量紧张，影响生产。此时需要对新水源进行除盐处理，除盐时应尽可能提高产水率。除盐工艺有电吸附、反渗透、电渗析、纳滤等等，目前应用较多的除盐工艺为电吸附工艺和反渗透工艺。
其中电吸附除盐工艺为适度除盐工艺，反渗透工艺为深度除盐工艺。为达到适度除盐的目的，可直接采用电吸附工艺产水，或者采用反渗透工艺的进水与产水混合。一般水中均含有硬度和碱度，在除盐时离子浓缩，将会发生结垢现象，影响除盐工艺稳定运行。同时，浓水一般为高钙高盐污水，硝酸根的浓缩将导致浓水总氮超标，浓水去除总氮的反硝化过程产生的碱度与钙离子反应产生沉淀，增加了浓水达标处理排放的难度。
在采用电吸附除盐工艺时，需要进行***加酸，防止结垢。工艺优点为产水水质可调，产水率高，一般为85%~95%。缺点为在高产水率时，为保证电吸附再生时防止浓缩离子结垢的效果，一般控制再生水的酸性较强，以致产水和浓水呈酸性，产水需要中和后外供，浓水需要中和后再进行处理外排。
在采用反渗透工艺时，需要加碱沉淀预处理和超滤预处理，生成难处理的碱渣。同时反渗透工艺产水率一般在70%~85%，即使进水与产水按照1：1比例混合，产水率也只有82.4~91.9%。工艺确定后，产水水质基本固定。且反渗透在运行中往往需要投加阻垢剂缓解膜表面的污堵，保证产水率。因此存在浓水有机物不达标、难处理的问题。
纳滤是也是一种适度除盐工艺，除了利用孔径进行离子分离外，还可以进行单价态离子和高价态离子分离。因此，纳滤在除盐运用时往往用来进行硬度的去除，运行过程中也需要投加阻垢剂来缓解膜表面的污堵，保证产水率。因此也存在浓水中有机物不达标难处理的问题。
中国专利CN 102616962公开了一种工业废水深度分级处理方法，包括如下步骤：1）初步降低硬度、沉淀、中和，2）过滤，3）电吸附适度除盐，4）反渗透深度除盐。该专利解决了反渗透膜易污染，反渗透浓水不能达标排放及运行不稳定的问题。但该发明中涉及加碱沉淀降低硬度，存在产生碱渣的问题，当浓水中总氮超标，该发明没有应对措施。
中国专利CN102603040公开了一种电吸附除盐水处理方法，其特征在于在放电静置工艺过程之前，在继续通水、通电的情况下，将工业盐酸注入电吸附模块，控制注入盐酸后的水，刚刚充满电吸附模块***，而不被排出***为止；并将电吸附模块***的pH 值范围控制在2.0~6.0 之间；与注入盐酸同时，产出水由正常进入产水箱，切换到排中间水箱；待盐酸注满电吸附模块***后，停止通水、切断电源，进入放电静置再生工艺过程。该发明虽然工艺步骤简单、电极再生效果优异、电吸附模块不会结垢。但该方法在实际应用中发现，当需求高的产水率，尤其产水率高于90%以上时，电吸附模块***pH 值范围控制在2.0~ 6.0 之间已经不能满足再生需要，需进一步加大加酸量，导致产水、浓水呈酸性，需要加碱中和后才能达到利用或排放的pH值要求。同时，当浓水中总氮超标，该发明也没有应对措施。
综上所述，当前适度除盐工艺在运行过程中，存在以下技术问题：
1、运用反渗透工艺除盐，存在低生成碱渣和浓水总氮不达标、产水率低的问题。
2、运用电吸附工艺除盐，产水率高时，存在过量加酸，浓水总氮可能不达标的问题。
3、当浓水中钙硬较高时，浓水总氮达标处理难度大的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种既在保证产水水质的同时，高产水率，又能节省电吸附除盐加酸量，浓水总氮不超标的适度除盐装置与工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该适度除盐装置，其特征在于：包括进水箱、中水箱、产水箱、浓水箱、电吸附组件、纳滤组件，所述的进水箱上连接有原水管路，原水管路还连接产水箱，所述的产水箱上连接有碱液投加***，所述的中水箱上连接有酸液投加***和产水外供***；所述的进水箱和中水箱分别通过设有管道提升泵的管路与电吸附组件连接，其中电吸附组件和中水箱之间还连接有一条返回管路；所述的电吸附组件的浓水出口通过设有管道提升泵的管路与纳滤组件连接，纳滤组件的产水口与进水箱连接，所述的纳滤组件的浓水口连接浓水箱，浓水箱上设有碱液管路和浓水外排管路。
该发明实现通过电吸附除盐组件与纳滤除盐组件的合理配置，将电吸附组件的浓水引入纳滤组件，纳滤运行无需投加阻垢剂，纳滤组件透过的氢离子和硝酸根离子随纳滤产水返回至电吸附组件，纳滤组件浓水作为浓水排放。本发明适应水质宽泛，尤其适用于优质水源的提质利用。
优选的，所述的进水箱、中水箱、产水箱、浓水箱均为耐酸碱材料或内衬耐酸碱保护层。
优选的，各所述的管道提升泵均为耐酸pH值为0.5~3.0的耐酸碱腐蚀泵。
本发明工艺进水箱、中水箱、产水箱、浓水箱的作用是进行水的储存和中转，所以上述箱体和配合的管道提升泵均需要耐酸碱腐蚀，才能保证工艺正产运行。
优选的，所述的纳滤组件包括纳滤膜及其管路阀门和自动控制***，纳滤膜的孔径为100 D~1000D。优选的纳滤组件的纳滤膜孔径能更充分的满足本发明的工艺要求，充分的实现无阻垢剂的情况下适度除盐。
优选的，所述的纳滤膜的孔径为150D~500D。更优选得纳滤膜孔径能够达到更好的除盐效果。
优选的，所述的电吸附组件包括电吸附模块及其接口管路阀门、自动控制***。通过自动控制***控制电吸附模块的稳定膜对电压，保证电吸附的效果。
一种上述的装置的适度除盐工艺，其特征在于：60%~95%的原水进入进水箱缓冲后，由管道提升泵泵入电吸附组件进行再生处理，控制电吸附组件的电吸附模块膜对电压0.5~2.0V，经电吸附组件处理后的产水送往产水箱待用；
电吸附组件内再生处理时分两个阶段：第一阶段再生为中水箱内的水泵入电吸附组件，此时电吸附组件的出水作为电吸附浓水送往纳滤组件待处理；第二阶段再生为进水箱内的水泵入电吸附组件，此时电吸附组件的出水送往中水箱，并在中水箱加酸至pH值为0.5~3.0，备下次第一阶段再生使用；电吸附组件第一阶段再生送往纳滤组件的电吸附浓水经纳滤过滤后主要含有氯化氢、硝酸钠、氯化钠的纳滤产水返回进水箱；
产水箱的水与原水混合后再用碱液调节pH值后外供；纳滤组件产生的浓水送往浓水箱，浓水箱水用碱液调节pH值后达标排放。
该工艺通过电吸附除盐组件与纳滤除盐组件的合理配置，将电吸附组件的浓水引入纳滤组件，纳滤运行无需投加阻垢剂，纳滤组件透过的氢离子和硝酸根离子随纳滤产水返回至电吸附组件，纳滤组件浓水作为浓水排放。本发明适应水质宽泛，尤其适用于优质水源的提质利用。
优选的，所述的中水箱加酸至pH值为0.8~1.8。优选的中水箱的pH能够保证更好的纳滤效果。
优选的，所述的电吸附组件的电吸附模块膜对电压1.2 V~1.8V。优选的电吸附模块膜对电压能够达到更好的电吸附效果。
优选的，当产水率≤85%时，所述的电吸附组件内的再生水流方向与工作水流方向同向；当产水率＞85%时，所述的电吸附组件内的再生水流方向与工作水流方向逆向。根据不同的产水率调节流向，能够既保证供水量又保证除盐效果。
优选的，所述的纳滤组件送往浓水箱的浓水的pH值为0.5~4.5，纳滤组件的产水率控制在10~40%；所述的浓水箱用碱液调节pH值至6.0~9.0后达标排放。浓水pH值控制优先于产水率控制。
更有选的，所述的纳滤组件送往浓水箱的浓水的pH值为2.5~4.0。纳滤产水率控制再10%~25%。
优选的，所述的酸液可以为硝酸、硫酸或盐酸，所述的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾。
更有选的，所述的酸液为盐酸。所述的碱液为氢氧化钠。环境影响更小。
与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是：1、电吸附的浓水经纳滤处理，浓水中的部分酸与浓水分离，降低了浓水的酸度，减少了外排时调节pH值的碱液的消耗。
2、电吸附的浓水经纳滤处理，浓水中的部分盐与浓水分离，降低了浓水的盐含量，保证了浓水中总氮的达标排放，解决了单独使用电吸附工艺浓水总氮不达标的问题。
3、电吸附的浓水经纳滤处理，纳滤出水中含有酸液，回流至进水箱，一是可以降低电吸附再生的加酸，二是减排部分浓水，提高了产水率。
4、部分的原水和产水进行勾兑混合，一是可以降低产水调节pH值的碱液消耗，二是可以外供不同品质的产水。
5、工艺流程短，控制简单。原水不用加碱除钙硬预处理，节省了该部分投资和运行成本。
6、纳滤组件运行不投加阻垢剂，工艺中除酸碱外，无其他污染物引入。
7、采用电吸附工艺处理原水，浓水中有机物不浓缩；采用纳滤处理电吸附浓水，纳滤产水率低，纳滤浓水中有机物浓缩倍数低，使得浓水中有机物可达标排放。
附图说明
图1为本发明的一种适度除盐装置的示意图。
其中，1、原水管路 2、进水箱 3、电吸附组件 4、中水箱 5、产水箱 6、纳滤组件 7、浓水箱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。
参照附图1：本发明的一种适度除盐装置，包括进水箱2、中水箱4、产水箱5、浓水箱7、电吸附组件3、纳滤组件6，进水箱2、中水箱4、产水箱5、浓水箱7均为耐酸碱材料或内衬耐酸碱保护层；进水箱2上连接有原水管路1，原水管路1还连接产水箱5，产水箱5上连接有碱液投加***，中水箱4上连接有酸液投加***和产水外供***；进水箱2和中水箱4分别通过设有管道提升泵的管路与电吸附组件3连接，电吸附组件3包括电吸附模块及其接口管路阀门、自动控制***，电吸附组件3和中水箱4之间还连接有一条返回管路；电吸附组件3的浓水出口通过设有管道提升泵的管路与纳滤组件6连接，纳滤组件6包括纳滤膜及其管路阀门和自动控制***，纳滤组件6的产水口与进水箱2连接，纳滤组件6的浓水口连接浓水箱7，浓水箱7上设有碱液管路和浓水外排管路。各管道提升泵均为耐酸pH值为0.5~3.0的耐酸碱腐蚀泵。
实施例1
采用本发明处理某离子污染地下水，原水电导率2300μs/cm，总氮10.0mg/L，COD20.1mg/L。原水全部进入进水箱缓冲后，由提升泵泵入电吸附组件进行处理，电吸附组件膜对电压1.6V，中水箱投加盐酸调节pH值为1.8，电吸附产水率90.0%，电吸附浓水经纳滤过滤后，采用孔径500D纳滤组件，纳滤产水率控制25%。此时电吸附产水电导率700μs/cm，总氮8.5mg/L，COD17.1mg/L，pH值5.2；电吸附浓水COD20.0mg/L，总氮36.3mg/L，pH值2.4；纳滤组件浓水COD25.5mg/L，总氮28.3mg/L，pH值3.。浓水箱水用碱液调节pH6.0~9.0值后达标排放。产水箱水碱液调节pH值6.0~9.0后外供。本发明总产水率96.4%。
电吸附组件每吨水34%盐酸投加量为190mL。
实施例2
采用本发明处理某离子污染地下水，原水电导率2300μs/cm，总氮10.0mg/L，COD20.1mg/L。原水全部进入进水箱缓冲后，由提升泵泵入电吸附组件进行处理，电吸附组件膜对电压1.8V，中水箱投加盐酸调节pH值为0.8，电吸附产水率90.0%，电吸附浓水经纳滤过滤后，采用孔径150D纳滤组件，纳滤产水率控制10%。此时电吸附产水电导率630μs/cm，总氮7.9mg/L ，COD16.2mg/L，pH值4.2；电吸附浓水COD20.0mg/L，总氮31.2mg/L, pH值1.9；纳滤组件浓水COD22.1mg/L，总氮28.8mg/L，pH值2.8。浓水箱水用碱液调节pH6.0~9.0值后达标排放。产水箱水碱液调节pH值6.0~9.0后外供。本发明总产水率96.0%。
实施例3
采用本发明处理某地表水，原水电导率1300μs/cm，总氮11.0mg/L，COD2.0mg/L。原水全部进入进水箱缓冲后，由提升泵泵入电吸附组件进行处理，电吸附组件膜对电压0.5V，中水箱投加盐酸调节pH值为0.5，电吸附产水率95.0%，电吸附浓水经纳滤过滤后，采用孔径100D纳滤组件，纳滤产水率控制10%。此时电吸附产水电导率420μs/cm，总氮10.5mg/L ，COD1.0mg/L，pH值4.2；电吸附浓水COD1.8mg/L，总氮30.2mg/L, pH值2.2；纳滤组件浓水COD2.0mg/L，总氮24.8mg/L，pH值0.5。浓水箱水用碱液调节pH6.0~9.0值后达标排放。产水箱水碱液调节pH值6.0~9.0后外供。本发明总产水率92.5%。
实施例4
采用本发明处理某地表水，原水电导率1300μs/cm，总氮11.0mg/L，COD2.0mg/L。原水水量90%进入进水箱缓冲后，由提升泵泵入电吸附组件进行处理，电吸附组件膜对电压2.0V，中水箱投加盐酸调节pH值为3.0，电吸附产水率95.0%，电吸附浓水经纳滤过滤后，采用孔径1000D纳滤组件，纳滤产水率控制40%。此时电吸附产水电导率420μs/cm，总氮10.5mg/L ，COD1.0mg/L，pH值4.2；电吸附浓水COD1.8mg/L，总氮30.2mg/L, pH值2.2；纳滤组件浓水COD2.0mg/L，总氮24.8mg/L，pH值4.5。浓水箱水用碱液调节pH6.0~9.0值后达标排放。原水水量的10%进入产水箱，产水箱水碱液调节pH值6.0~9.0后外供，外供水电导率500μs/cm。本发明总产水率90.9%。
对比例1
采用本发明部分流程处理某离子污染地下水，原水电导率2300μs/cm，总氮10.0mg/L，COD20.1mg/L。原水全部进入进水箱缓冲后，由提升泵泵入电吸附组件进行处理，电吸附组件浓水不经过纳滤组件直接进入浓水箱。电吸附组件膜对电压1.6V，中水箱投加盐酸调节pH值为1.8，电吸附产水率90.0%。此时电吸附产水电导率660μs/cm，总氮4.5mg/L ，COD17.1mg/L，pH值5.2；电吸附浓水COD20.0mg/L，总氮60.0mg/L, pH值2.4。浓水箱水用碱液调节pH6.0~9.0值后因总氮超过30 mg/L的当地排放标准而不能直接排放。产水箱水碱液调节pH值6.0~9.0后外供。此时总产水率为电吸附产水率90.0%。
比较例中电吸附组件每吨水34%盐酸投加量为280mL，高于实施例1中的190 mL。电吸附浓水pH值2.4，实施例1中纳滤浓水pH值3.5，且水量低于电吸附浓水，因此本比较例浓水调节至中性用的碱液量也高于实施例1。
对比例2
采用本发明处理某离子污染地下水，原水电导率2300μs/cm，总氮10.0mg/L，COD20.1mg/L。原水全部进入进水箱缓冲后，由提升泵泵入电吸附组件进行处理，电吸附组件膜对电压1.6V，中水箱投加盐酸调节pH值为1.8，电吸附产水率90.0%，电吸附浓水经纳滤过滤后，采用孔径500D纳滤组件，纳滤产水率控制60%。此时电吸附产水电导率850μs/cm，总氮9.9mg/L ，COD17.1mg/L，pH值4.2；电吸附浓水COD20.0mg/L，总氮7.6mg/L, pH值2.4；纳滤组件浓水COD25.5mg/L，总氮7.3mg/L，pH值6.0。纳滤运行中发现控制产水率60%时，纳滤入口压力逐步升高，不能连续稳定运行。原因为纳滤浓水离子浓度过高、pH值高，钙硬和其他离子的沉积导致了纳滤膜的污堵。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种适度除盐装置，其特征在于：包括进水箱（2）、中水箱（4）、产水箱（5）、浓水箱（7）、电吸附组件（3）、纳滤组件（6），所述的进水箱（2）上连接有原水管路（1），原水管路（1）还连接产水箱（5），所述的产水箱（5）上连接有碱液投加***，所述的中水箱（4）上连接有酸液投加***和产水外供***；所述的进水箱（2）和中水箱（4）分别通过设有管道提升泵的管路与电吸附组件（3）连接，其中电吸附组件（3）和中水箱（4）之间还连接有一条返回管路；所述的电吸附组件（3）的浓水出口通过设有管道提升泵的管路与纳滤组件（6）连接，纳滤组件（6）的产水口与进水箱（2）连接，所述的纳滤组件（6）的浓水口连接浓水箱（7），浓水箱（7）上设有碱液管路和浓水外排管路。
2.根据权利要求1所述的一种适度除盐装置，其特征在于：所述的进水箱（2）、中水箱（4）、产水箱（5）、浓水箱（7）均为耐酸碱材料或内衬耐酸碱保护层。
3.根据权利要求1所述的一种适度除盐装置，其特征在于：各所述的管道提升泵均为耐酸pH值为0.5~3.0的耐酸碱腐蚀泵。
4.根据权利要求1所述的一种适度除盐装置，其特征在于：所述的纳滤组件（6）包括纳滤膜及其管路阀门和自动控制***，纳滤膜的孔径为100 D~1000D。
5.根据权利要求4所述的一种适度除盐装置，其特征在于：所述的纳滤膜的孔径为150D~500D。
6.根据权利要求1所述的一种适度除盐装置，其特征在于：所述的电吸附组件（3）包括电吸附模块及其接口管路阀门、自动控制***。
7.一种利用权利要求1~6任一项所述的装置的适度除盐工艺，其特征在于：60%~95%的原水进入进水箱（2）缓冲后，由管道提升泵泵入电吸附组件（3）进行再生处理，控制电吸附组件（3）的电吸附模块膜对电压0.5~2.0V，经电吸附组件（3）处理后的产水送往产水箱（5）待用；
电吸附组件（3）内再生处理时分两个阶段：第一阶段再生为中水箱（4）内的水泵入电吸附组件（3），此时电吸附组件（3）的出水作为电吸附浓水送往纳滤组件（6）待处理；第二阶段再生为进水箱（2）内的水泵入电吸附组件（3），此时电吸附组件（3）的出水送往中水箱（4），并在中水箱（4）加酸至pH值为0.5~3.0，备下次第一阶段再生使用；电吸附组件（3）第一阶段再生送往纳滤组件（6）的电吸附浓水经纳滤过滤后主要含有氯化氢、硝酸钠、氯化钠的纳滤产水返回进水箱（2）；
产水箱（5）的水与原水混合后再用碱液调节pH值后外供；纳滤组件（6）产生的浓水送往浓水箱（7），浓水箱水用碱液调节pH值后达标排放。
8.根据权利要求7所述的一种适度除盐工艺，其特征在于：当产水率≤85%时，所述的电吸附组件（3）内的再生水流方向与工作水流方向同向；当产水率＞85%时，所述的电吸附组件（3）内的再生水流方向与工作水流方向逆向。
9.根据权利要求7所述的，其特征在于：所述的纳滤组件（6）送往浓水箱（7）的浓水的pH值为0.5~4.5，所述纳滤组件（6）的产水率控制在10%~40%；所述的浓水箱（7）用碱液调节pH值至6.0~9.0后达标排放。
10.根据权利要求7所述的，其特征在于：所述的酸液可以为硝酸、硫酸或盐酸，所述的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾。
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