CN214693615U - 一种降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，属于工业废水处理技术领域，包括溶配药装置、加药泵、RO浓水装置、污泥投加装置、污泥投加泵、一级反应池、二级反应池、三级反应池、预沉池、沉淀池、污泥排放泵、空气压缩机、储罐、阀门、纯碱投加泵、纯碱投加装置和PAM加药装置。本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢的***，通过引入轻质污泥投加到RO浓水多级化学软化反应池增加水中悬浮物，为碳酸钙结晶提供载体和配重，去除水中硬度，如前端有投加石灰除硬，则本实用新型一方面还可以降低了RO浓水浓缩或蒸发结晶预处理的石灰投加量，同时解决了石灰纯碱除硬时悬浮物低，沉淀效果不佳等问题；另一方面，则主要延缓和解决池壁及管道设备的结垢问题。

Description

一种降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***

技术领域

本实用新型涉及一种降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，属于环保水处理技术领域。

背景技术

工业污废水成分复杂，除含有常规化学污染物外，还存在多种多样的微量有毒有害化学污染物和致色致臭物质。由于反渗透***对污水中有机物、病原微生物、硝酸盐氮以及难降解有机物具有良好的去除效果，已逐渐在污水再生利用领域得到推广利用。反渗透***在生产高质量再生水的同时，会有副产物RO浓水产生。RO浓水的水量通常占进水量的25～50％，具体取决于RO***的回收率。

一些污水处理项目采用将反渗透浓水通过海水淡化反渗透及苦咸水脱盐反渗透进一步浓缩RO浓水，提高污水的回用率，同时也减少了浓盐水的排放，经过浓缩处理的浓盐水通过蒸发结晶，实现资源化利用，但是，浓盐水中的钙镁等物质会使反渗透、蒸发器等结垢，因此，在RO浓水进一步浓缩前，需要进行软化除掉水中硬度。

硬度作为一项重要的水质指标，在饮用水和工业用水中受到了广泛关注。一般来说，钙离子和镁离子是产生硬度的主要原因，可将水分为软水、轻度硬水、中度硬水和硬水，对应的钙离子质量浓度分别为0～17、17～60、60～120、120～180mg/L。水中硬度过高会引起市政用水及工业用水过程中的诸多问题。

常见的软化除硬法有阻垢剂法、石灰软化法、石灰纯碱软化法、混凝沉淀法、沸石法及氧化铝法；对于高硬度(尤其是永硬高)的浓盐水，烧碱/石灰-纯碱软化法最为经济，在工业应用中有很多工程案例。

烧碱/石灰-纯碱软化去除水中的基本原理，是经化学反应生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀物，经沉淀析出去除水中的钙镁总硬度。

MgSO₄+2NaOH＝Mg(OH)₂↓+Na₂SO₄

CaCl₂+Na₂CO₃＝CaCO₃↓+2NaCl

近年来，反渗透浓盐水软化处理工艺得到了业内的广泛应用，公开的授权专利CN10592815A发明了一种针对反渗透膜浓水结晶的方法等回用浓水和硫酸盐，其中对浓水也进行了软化处理。

CN106186550A专利公开了一种污水零排放装置及方法，对反渗透浓盐水预处理软化，最终蒸发结晶获得硫酸盐，同时回用了浓盐水，实现零排，其中，软化部分也是采用烧碱/石灰-纯碱软化工艺。

然而，在RO浓水进一步减量化处理或浓水零排放工艺中，烧碱/石灰纯碱软化法进行除硬时，虽然经济且效果好，应用广泛，但是其最大的问题就池壁、管道、搅拌器等结垢严重，损坏设备影响运行，同时还会形成污泥淤积管道，定期(1-3个月)则需要人工清理，给运行维护带来了不利影响，维护成本也大大增加。

因此，提供一种降低烧碱/石灰-纯碱软化过程中结垢的工艺方法和***，使得RO浓水软化除硬运行更加安全稳定，就成为该技术领域急需解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一是提供一种降低反渗透(RO)浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，通过引入轻质污泥投加到RO浓水多级化学软化反应池，增加水中悬浮物，为碳酸钙结晶提供载体和配重，去除水中硬度，如前端有投加石灰除硬，则本实用新型一方面还可以降低RO浓水浓缩或蒸发结晶预处理的石灰投加量，同时解决了石灰纯碱除硬时悬浮物低、沉淀效果不佳等问题；另一方面，则主要延缓和解决池壁及管道设备的结垢问题。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，包括溶配药装置、加药泵、RO浓水装置、污泥投加装置、污泥投加泵、一级反应池、二级反应池、三级反应池、预沉池、沉淀池、污泥排放泵、空气压缩机、储罐、阀门、纯碱投加泵、纯碱投加装置和PAM加药装置；溶配药装置通过加药泵和布药管道与一级反应池相连接，RO浓水装置通过进水泵和布水管道与一级反应池相连接，污泥投加装置通过污泥投加泵和布泥管道与一级反应池相连接，一级反应池通过顶部溢流与二级反应池相连接，二级反应池与三级反应池相邻接并通过相邻壁的中间管道相连通，三级反应池与预沉池通过相邻壁中间的开口相连通，预沉池与沉淀池经溢流堰进入沉淀池，沉淀池通过污泥排放泵向外排放污泥，污泥浓缩压滤；纯碱投加装置通过纯碱投加泵和管道与二级反应池相连接，PAM加药装置通过泵和管道与三级反应池相连接，空气压缩机与储罐相连接，储罐通过阀门和布气管道分别与二级反应池、三级反应池以及预沉池相连接。

优选地，所述溶配药装置包括溶配药池，其中设有搅拌器。

优选地，所述一级反应池设有搅拌器。

优选地，所述二级反应池设有搅拌器。

优选地，所述三级反应池设有搅拌器。

优选地，所述二级反应池的盖上每间隔10-15cm开孔，均匀地投加于搅拌器的搅拌直径上。

优选地，所述溶配药装置的投加管均横置悬空于一级反应池的反应池的水面上。

优选地，所述纯碱投加装置的投加管均横置悬空于二级反应池的反应池的水面上。

优选地，所述PAM投加的投加管均横置悬空于三级反应池的反应池的水面上。

优选地，所述压缩空气投加到二级反应池、三级反应池、预沉池的投加管为直径DN8的不绣钢管。

优选地，所述曝气投加点位于距二级反应池、三级反应池和预沉池的池底10-20cm处。

优选地，所述布气管道在预沉池间隔0.3-0.5m设置1个投加点，曝气推流避免污泥淤积。

本实用新型的另一目的之一是提供一种降低反渗透(RO)浓盐水石灰/烧碱纯碱软化处理结垢方法，通过引入轻质污泥投加到RO浓水多级化学软化反应池增加水中悬浮物，为碳酸钙结晶提供载体和配重，去除水中硬度，如前端有投加石灰除硬，则本实用新型一方面还可以降低RO浓水浓缩或蒸发结晶预处理的石灰投加量，同时解决了RO浓水在软化除硬时悬浮物低、沉淀效果不佳等问题；另一方面，则主要延缓和解决池壁及管道设备的结垢问题。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种降低反渗透(RO)浓盐水石灰纯碱软化处理结垢方法，包括如下步骤：

(1)配制1-5％浓度的熟石灰溶液或1-10％浓度的烧碱溶液，通过加药泵加入至第一级软化池(一级反应池)中，将RO浓水的pH值提升至9.5-11，最佳pH区间通常为10-10.5；

(2)配制3-10％浓度的纯碱溶液，投加适量，进入到第二级反应池(二级反应池的反应池)中，其具体投加量以要去除水RO浓水中的钙硬度来计算，通常取0.5-1.2倍钙硬度(以摩尔量)计；

(3)配制0.1-0.4％的聚丙烯酰胺(PAM)，投加到三级反应池的反应池中；

(4)通过污泥投加装置向一级反应池的反应池中投加回流轻质污泥，浓度为1-2％(含水率为98-99％)；

(5)在过流区(二级反应池)、搅拌死区(三级反应池)和预沉池增加曝气管进行曝气，防止污泥沉积。

优选地，步骤(1)和(2)中，烧碱/石灰-纯碱投加，均为多点投加，保证加药的均匀和快速混合。

优选地，步骤(1)中，石灰/烧碱的加药方式为多点投加，均匀投加于第一级反应区(一级反应池)进水断面上。

优选地，步骤(2)中，所述纯碱投加为管式钻孔投加，每间隔10-15cm开孔，均匀地投加于搅拌器的搅拌直径上。

优选地，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，投加管均分别横置悬空于一级反应池、二级反应池和三级反应池的反应池的水面上，加药时不与RO浓水直接接触。

优选地，步骤(5)中，压缩空气通过储罐投加到二级反应池、三级反应池、预沉池的投加管为直径DN8的不绣钢管。

优选地，步骤(5)中，曝气投加点位于距二级反应池、三级反应池和预沉池的池底10-20cm处。

优选地，步骤(5)中，压缩空气管在预沉池间隔0.3-0.5m设置1个投加点，曝气推流避免污泥淤积。

优选地，步骤(1)中，RO浓水装置中的RO浓水的TDS为2000-12000mg/L，总硬度1000-4000mg/L，钙硬500-2000mg/l。

有益效果：

本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰/烧碱纯碱软化处理结垢的***及方法，通过引入轻质污泥投加到RO浓水多级化学软化反应池增加水中的悬浮物，为碳酸钙结晶提供载体和配重，去除水中硬度，如前端有投加石灰除硬，则本实用新型一方面还可以降低了RO浓水浓缩或蒸发结晶预处理的石灰投加量，同时解决了石灰纯碱除硬时悬浮物低，沉淀效果不佳等问题；另一方面，则主要延缓和解决池壁及管道设备的结垢问题。

下面通过附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明，但并不意味着对本实用新型保护范围的限制。

附图说明

图1为本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰纯碱软化处理结垢***的结构示意图。

主要附图标记说明：

1 溶配药装置 2 加药泵

3 RO浓水装置 4 污泥投加装置

5 污泥投加泵 6 一级反应池

7 纯碱投加装置 8 二级反应池

9 三级反应池 10 预沉池

11 沉淀池 12 污泥排放泵

13 空气压缩机 14 储罐

15 阀门 16 纯碱投加泵

17 PAM加药装置

具体实施方式

下面具体实施例中的零部件等，如无特殊说明，均为常规的零部件，除非特别说明，本实用新型专利所用零部件均可通过市售获得。除非特别说明，下面实施例中的浓度均为重量百分比浓度。

实施例1

如图1所示，为本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰纯碱软化处理结垢***的结构示意图；其中，1为溶配药装置，2为加药泵，3为RO浓水装置，4为污泥投加装置，5为污泥投加泵，6为一级反应池，7为纯碱投加装置，8为二级反应池，9为三级反应池，10为预沉池，11为沉淀池，12为污泥排放泵，13为空气压缩机，14为储罐，15为阀门，16为纯碱投加泵，17为PAM加药装置；本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰纯碱软化处理结垢***包括溶配药装置1、加药泵2、RO浓水装置3、污泥投加装置4、污泥投加泵5、一级反应池6、纯碱投加装置7、二级反应池8、三级反应池9、预沉池10、沉淀池11、污泥排放泵12、空气压缩机13、储罐14、阀门15、纯碱投加泵16、PAM加药装置17；溶配药装置1通过加药泵2和布药管道与一级反应池6相连接，RO浓水装置3通过进水泵(图中未标示出)和布水管道与一级反应池6相连接，污泥投加装置4通过污泥投加泵5和布泥管道与一级反应池6相连接，一级反应池6通过池顶溢流与二级反应池8相连接，二级反应池8与三级反应池9相邻接并通过相邻壁中间管道相连通，PAM加药装置17位于三级反应池9的上方，三级反应池9与预沉池10通过相邻壁中间的开口相连通，预沉池10与沉淀池11相邻接，中间设有溢流堰，沉淀池11通过污泥排放泵12向外排放污泥，污泥浓缩压滤；纯碱投加装置7通过纯碱投加泵16和管道与二级反应池8相连接，空气压缩机13与储罐14相连接，储罐14通过阀门15和布气管道分别与二级反应池8、三级反应池9以及预沉池10相连接；溶配药装置1包括溶配药池，其中设有搅拌器，一级反应池6包括一级化学反应池，其中设有搅拌器，二级反应池8包括二级化学反应池，其中设有搅拌器，三级反应池9包括三级化学反应池，其中设有搅拌器。

其中，溶配药装置1、纯碱投加装置7的投加管均横置悬空于一级反应池6、二级反应池8的反应池的水面上；PAM加药装置17的投加管悬空于三级反应池9的反应池的水面上。

其中，储罐14投加到二级反应池8、三级反应池9、预沉池10的投加管为直径DN8的不绣钢管；曝气投加点(即布气管道或者称为曝气管)位于距二级反应池8、三级反应池9和预沉池10的池底10-20cm处。

本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰纯碱软化处理结垢***：RO浓水通过水泵、污泥罐通过污泥投加泵、配药池通过石灰加药泵等管线与多级反应池相连接，管路上均设有阀门，可控制调节水量、泥量和加药量等，反应后的污泥经排泥泵排放至浓缩池，部分也可以回流第一级反应池重复利用。

所述污泥投加装置，采用新沉淀的轻质污泥，通常前端调节池或沉淀池可提供，1-2％浓度的污泥，经过搅拌器搅拌混匀后泵入多级反应池第一级反应区前端与RO浓水、石灰/烧碱药液混合反应；投加石灰和污泥后的第一级反应区的总固体浓度为1-1.5g/L。

往第一反应池投加的污泥量约为总进水流量的8-15％，管路上设有阀门调节控制流量，同时留有清洗水口，供管道冲洗用。

采用0.2-0.5MPa的压缩空气，通过压缩空气支管对多级反应池的第二第三反应池及预沉池进行鼓气，曝气流速为0.5-2m/s。

在最终污泥在沉淀池沉淀，通过污泥排放泵排出，出水浊度<5NTU。

本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰/烧碱纯碱软化处理结垢***的特点包括：多级反应池和配药池均有搅拌设备；污泥投加装置采用螺杆泵或渣浆离心泵，将污泥泵入第一反应池，投加点位于第一反应池前端水面以下；石灰溶解后通过布药管路多点投加。

本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰/烧碱纯碱软化处理结垢方法，包括如下步骤：

(1)配制1-5％浓度的熟石灰溶液或1-10％浓度的烧碱溶液，通过加药泵加入至第一级软化池(一级反应池6)中，将RO浓水的pH值提升至9.5-11，最佳pH区间通常为10-10.5；

(2)配制3-10％浓度的纯碱溶液，通过纯碱投加装置7，投加适量，进入到第二级反应池(二级反应池8)中，其具体投加量以要去除水RO浓水中的钙硬度来计算，通常取0.5-1.2倍钙硬度(以摩尔量)计；

(3)配制0.1-0.4％的聚丙烯酰胺(PAM)，通过PAM加药装置17投加到第三级反应池(三级反应池9)中；

(4)通过污泥投加装置4向一级反应池6的反应池中投加回流轻质污泥，浓度为1-2％(含水率为98-99％)；

(5)烧碱/石灰-纯碱投加，均为多点投加，保证加药的均匀和快速混合；

(6)在过流区(二级反应池8)、搅拌死区(三级反应池9)和预沉池增加曝气管进行曝气，防止污泥沉积。

其中，纯碱投加为管式钻孔投加，每间隔10-15cm开孔(在二级反应池8的盖上间隔开孔)，均匀地投加于搅拌器的搅拌直径上；石灰/烧碱的加药方式为多点投加，均匀投加于第一级反应区(一级反应池6)进水断面上；投加管(加药管)均横置悬空于一级反应池6、二级反应池8和三级反应池9的反应池的水面上，加药时不与RO浓水直接接触；压缩空气通过储罐14投加到二级反应池8、三级反应池9、预沉池10的投加管为直径DN8的不绣钢管，曝气投加点位于距二级反应池8、三级反应池9和预沉池10的池底10-20cm处；压缩空气管在预沉池10每间隔0.3-0.5m设置1个投加点，曝气推流避免污泥淤积；RO浓水装置3中的RO浓水的TDS为2000-12000mg/L，总硬度1000-4000mg/L；钙硬500-2000mg/l。

本实用新型通过引入轻质污泥，增加RO浓水的悬浮物，为碳酸钙结晶提供载体和配重，避免在管道、搅拌器等过流处析出结垢，淤积堵塞管道，损坏搅拌设备等。

应用实施例1

某钢铁厂，综合污水处理厂对厂区内的综合废水进行最大限度的处理回用，分为预处理元(高效沉淀池+V型滤池)，深度处理单元(超滤反渗透)，以及浓盐水单元，其中浓盐水单元对RO浓水进行进一步浓缩减量，采用传统的石灰-纯碱软化工艺对RO浓水进行软化除硬，运行过程中出现如下问题：结垢严重，沉淀池经常堵，搅拌器也因为结垢损坏，运行约1个月即需要清理池体。

具体的数据如下表1：

表1 传统设备及工艺

问题：整个冬季运行情况是第一反应池及纯碱投加反应池结垢严重，搅拌器浆叶结垢严重(厚度约10cm)，运行时偏心摆动大，变速机漏油，停搅拌改用曝气搅拌，运行1个月左右，池壁约有15-20cm的垢，过流管也结垢堵死，导致多级反应池无法运行，排水检查时发现预沉淀区和絮凝区也有大量污泥淤积。

对该工艺进行改造，采用本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰纯碱软化处理结垢的***及方法进行生产运行，结果如下表2：

表2 本实用新型的***及方法

引入前端高效沉淀池污泥后，运行约3个月，池壁仅有薄薄一层垢，纯碱池挂片已有3个月，仅有薄薄一层(1-3mm)垢类。引入前端预处理的高效沉淀池污泥、提高石灰池pH10.0-10.5、改进纯碱加药后，取得了非常理想的效果，大大延缓了多级反应池结垢，出水水质也有保障，引入曝气也解决了污泥沉积问题，该沉淀池由原来的1月停机清理检修，变成了1年1检修，延长了运行周期，保证了生产运行的稳定性。

应用实施例2

某工业园区污水处理厂，采用高效沉淀池+V型滤池+超滤+反渗透工艺对园区内废水进行深度处理回用，RO浓水进入浓盐水单元进行进一步浓缩减量，采用传统的烧碱-纯碱软化工艺对RO浓水进行软化除硬，运行过程中出现加药管、搅拌器、池壁结垢严重，纯碱反应池经常堵，搅拌器因结垢损坏等问题，连续运行约30～50天即需要清理池体，同时沉淀区效果不佳，絮体较轻。

具体的数据如下表3：

表3 传统设备及工艺

问题：整个秋冬季节运行情况是纯碱投加反应池结垢严重，运行40天左右，池壁约有15-20cm的垢，过流管也结垢堵死，导致浓盐水软化反应池无法运行，同时出水浊度

对该工艺进行改造，采用本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰/烧碱纯碱软化处理结垢的***及方法进行生产运行，结果如下表4：

表4 本实用新型的***及方法

采用本实用新型引入前端高效沉淀池污泥后运行约3个月，池壁仅有薄薄一层垢，纯碱池挂片已有3个月，仅有薄薄一层(1-3mm)垢类。引入前端预处理的高效沉淀池污泥、提高第一反应池pH～10.5、改进纯碱加药后取得了很好的效果，延缓了烧碱纯碱软化反应池结垢，同时解决了沉淀池沉淀效果不佳的问题，絮凝区引入曝气(防止沉积)，该沉淀池由原来的30～40天停机清理检修，变成了8-10个月检修，保证了***稳定生产。

本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰/烧碱纯碱软化处理结垢的装置，包括污泥投加装置、多级反应池、加药装置和曝气装置等设备。本实用新型对运行时间较长，池壁管道及搅拌器等受结垢影响严重的水处理工艺设施，具有很好的降低结垢趋势效果。

本实用新型的降低反渗透(RO)浓盐水石灰/烧碱纯碱软化处理结垢的***及方法，可将前端轻质污泥投加到RO浓水多级化学软化反应池除硬，如前端有投加石灰除硬，则本实用新型一方面还可以降低了RO浓水浓缩或蒸发结晶预处理的石灰投加量，同时解决了RO浓水在软化除硬时悬浮物低，沉淀效果不佳等问题；另一方面，则主要延缓和解决池壁及管道设备的结垢问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，其特征在于：包括溶配药装置、加药泵、RO浓水装置、污泥投加装置、污泥投加泵、一级反应池、二级反应池、三级反应池、预沉池、沉淀池、污泥排放泵、空气压缩机、储罐、阀门、纯碱投加泵、纯碱投加装置和PAM加药装置；溶配药装置通过加药泵和布药管道与一级反应池相连接，RO浓水装置通过进水泵和布水管道与一级反应池相连接，污泥投加装置通过污泥投加泵和布泥管道与一级反应池相连接，一级反应池通过顶部溢流与二级反应池相连接，二级反应池与三级反应池相邻接并通过相邻壁的中间管道相连通，三级反应池与预沉池通过相邻壁中间的开口相连通，预沉池与沉淀池经溢流堰进入沉淀池，沉淀池通过污泥排放泵向外排放污泥，污泥浓缩压滤；纯碱投加装置通过纯碱投加泵和管道与二级反应池相连接，PAM加药装置通过泵和管道与三级反应池相连接，空气压缩机与储罐相连接，储罐通过阀门和布气管道分别与二级反应池、三级反应池以及预沉池相连接；所述溶配药装置包括溶配药池，其中设有搅拌器；所述一级反应池设有搅拌器；所述二级反应池设有搅拌器；所述三级反应池设有搅拌器。

2.如权利要求1所述降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，其特征在于：所述二级反应池的盖上间隔开孔，孔之间的间隔为10-15cm。

3.如权利要求2所述降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，其特征在于：所述溶配药装置、纯碱投加装置和PAM加药装置的投加管均分别横置悬空于一级反应池、二级反应池和三级反应池的反应池的水面上。

4.如权利要求3所述降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，其特征在于：所述储罐投加到二级反应池、三级反应池、预沉池的投加管为直径DN8的不绣钢管。

5.如权利要求4所述降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，其特征在于：所述布气管道位于距二级反应池、三级反应池和预沉池的池底10-20cm处。

6.如权利要求5所述降低反渗透浓盐水烧碱/石灰纯碱软化处理结垢***，其特征在于：所述布气管道在预沉池间隔0.3-0.5m设置1个投加点。

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