專利名稱：反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種廢水處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，特別是一種反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法。
背景技術(shù)：
反滲透(RO)脫鹽廣泛地應(yīng)用在苦咸水和海水淡化、醫(yī)藥生產(chǎn)、電子工業(yè)高純水、飲料用水、化工生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域。和蒸餾法脫鹽相比，反滲透具有能耗低，運行操作簡便，無再生廢液排放，系統(tǒng)占地面積小，運行費用經(jīng)濟等突出優(yōu)點。隨著制膜技術(shù)的改進、能量回收系統(tǒng)的開發(fā)、預(yù)處理技術(shù)的改進以及對高低鹽度進水的廣泛適用性，反滲透脫鹽成本逐年明顯下降，反滲透工藝在經(jīng)濟、技術(shù)上的競爭力不斷增強，將成為21世紀脫鹽領(lǐng)域的主導高新技術(shù)之一。
在反滲透系統(tǒng)長時間的運行中，膜的結(jié)垢是一個十分棘手的問題，它的出現(xiàn)造成了反滲透裝置產(chǎn)水量的大幅下降，限制了該技術(shù)更廣泛的應(yīng)用。為了克服結(jié)垢問題，一般反滲透系統(tǒng)在運行時都在進水中添加阻垢劑，以將成垢離子維持在較高的過飽和度而不結(jié)垢，從而提高了水的回收率。反滲透系統(tǒng)的回收率達到一定程度后，若再繼續(xù)提高回收率，溶液中的成垢離子由于濃度已高度過飽和，阻垢劑已不能將其維持在不結(jié)垢狀態(tài)，它們將在膜上結(jié)垢析出，故此時只有將濃縮液排放。即使采用了濃縮液循環(huán)技術(shù)也將有最終濃縮液的排放。對反滲透的最終排放液，目前一直沒有很好地利用。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，在《反滲透-膜技術(shù)·水化學和工業(yè)應(yīng)用》(化學工業(yè)出版社，1999)一書中，對RO濃縮液的處置方法進行了綜述，典型方法包括地面水排放、深井注射、噴灌、熱蒸發(fā)等。但以上方法并未能將RO濃縮液進行很好地利用，未從根本上減少濃縮液的排放，實際上造成了水資源的浪費。由于反滲透進水都經(jīng)過了嚴格的預(yù)處理，故濃縮液的水質(zhì)也很高，如能重新回用，不僅能提高RO系統(tǒng)產(chǎn)水率，而且可減少廢物的排放量。濃縮液之所以未得到回用，是因為含有較高的結(jié)垢鹽份，有的含CaCO3結(jié)垢鹽類多如Ca2+、HCO3-含量多；有的含CaSO4結(jié)垢鹽類多如Ca2+、SO42-等成垢離子濃度高，具有較大的CaSO4結(jié)垢趨勢，即較高的過飽和指數(shù)SI，易于結(jié)垢而不能繼續(xù)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，使其采用較低的成本的硫酸鋁做混凝劑來降低反滲透濃縮液的結(jié)垢趨勢，處理后的濃縮液可作為進水重新利用，提高反滲透系統(tǒng)水回收率，實現(xiàn)濃縮液資源再利用。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明對反滲透濃縮液進行處理，利用混凝劑對濃縮液中的Ca2+、SO42-成垢離子形成的納米微粒的混凝作用，使溶液中高過飽和度的成垢離子沉積出來，然后通過溶液過濾將沉積物除去，降低了溶液的結(jié)垢趨勢，從而可將濃縮液作為進水重新利用，提高反滲透系統(tǒng)水回收率。
所述的混凝劑，為硫酸鋁；所述的反滲透濃縮液，包含25mg/L阻垢劑。
所述的阻垢劑，包括有機膦類、聚羧酸類、聚璜酸類、聚酯類及其它們之間的共聚物，還包括綠色阻垢劑聚天冬氨酸類、分子結(jié)構(gòu)樹枝狀類等。
在所述的混凝時，在反滲透濃縮液加入60-200mg/L的硫酸鋁進行混凝，溶液先在300轉(zhuǎn)/分鐘下進行攪拌混凝半分鐘，使混凝劑和溶液充分混合，之后將攪拌速率降為50轉(zhuǎn)/分鐘，進行混凝40分鐘，使形成的礬花充分長大。
在所述的混凝結(jié)束后，將溶液過濾，除去沉淀的礬花，即得到處理后的反滲透濃縮液，此濃縮液的結(jié)垢趨勢已大大降低，可以作為反滲透系統(tǒng)的進水重新利用。
對處理后的反滲透濃縮液進行離子濃度分析，并計算SI(飽和指數(shù))值，結(jié)果表明溶液結(jié)垢趨勢大大降低。所述的反滲透濃縮液，初始的SI為4.4，經(jīng)混凝脫鹽處理后，其SI可降至1.0，這表明溶液已達熱力學平衡態(tài)，結(jié)垢鹽的過飽和度已被完全除去。
本發(fā)明方法采用的混凝脫除法處理反滲透濃縮液中的CaSO4結(jié)垢鹽，其成本低，所用混凝劑硫酸鋁價廉易得，無毒無害，處理過程成本低廉；處理過程環(huán)境友好，無有害物質(zhì)的排放，處理后的濃縮液可作為進水重新利用，實現(xiàn)濃縮液資源化，提高反滲透系統(tǒng)水回收率。


圖1為本發(fā)明實施例1的處理結(jié)果。
圖2為本發(fā)明實施例2-4的處理結(jié)果。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖闡述的是本發(fā)明給出的一個實施例表現(xiàn)出的優(yōu)良效果，本發(fā)明不只限于下述的實施例。本發(fā)明實施例中商用阻垢劑A是指山東淄博力幫精細化工有限公司的產(chǎn)品LB2000，阻垢劑B是指山東淄博力幫精細化工有限公司的產(chǎn)品LB0100，阻垢劑C是指化學品六偏磷酸鈉，阻垢劑D是指美國PWT公司的產(chǎn)品Titan ASD200。
實施例1模擬某反滲透濃縮液的組成來配置溶液，稱取NaCl，Na2SO4，CaCl2加入蒸餾水中混合，置入1L燒杯中，并加入25mg/L商用阻垢劑A(山東淄博力幫精細化工有限公司的產(chǎn)品LB2000)，配成800ml濃縮液，其中Ca2+＝3250mg/L，SO42-＝6300mg/L，Na+＝6007mg/L，Cl-＝10352mg/L。濃縮液溫度為30℃，其初始飽和指數(shù)SI為4.4。
然后加入60mg/L硫酸鋁進行混凝，300轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝40分鐘。在混凝反應(yīng)過程中，每隔一定時間測量一次溶液的鈣離子濃度。然后將鈣離子濃度作歸一化處理，即將測量得到的每個鈣離子濃度Cai都除以初始鈣離子濃度Ca0，然后作Cai/Ca0隨時間的變化曲線。
改變混凝劑用量做兩次上述同樣的實驗，一次用量為125mg/L，另一次為200mg/L。三次實驗結(jié)果如圖1所示。
圖1結(jié)果表明，60-200mg/L硫酸鋁可以濃縮液中鈣離子濃度快速降低，即可將CaSO4結(jié)垢鹽除掉。其中，添加60mg/L硫酸鋁時的除鹽速率最快，添加200mg/L硫酸鋁時的除鹽速率最慢。經(jīng)計算混凝結(jié)束時，添加60mg/L硫酸鋁條件下溶液的飽和指數(shù)SI為1.0，這表明溶液已達熱力學平衡態(tài)，結(jié)垢鹽的過飽和度已被完全除去。
該例表明，添加60mg/L硫酸鋁可顯著降反滲透低濃縮液的結(jié)垢趨勢，且除鹽速率快，處理效果十分顯著。
實施例2該實施例將阻垢劑的種類改為商用阻垢劑B(山東淄博力幫精細化工有限公司的產(chǎn)品LB0100)進行實驗。
模擬某反滲透濃縮液的組成來配置溶液，稱取NaCl，Na2SO4，CaCl2加入蒸餾水中混合，置入1L燒杯中，并加入25mg/L商用阻垢劑B，配成800ml濃縮液，其中Ca2+＝3250mg/L，SO42-＝6300mg/L，Na+＝6007mg/L，Cl-＝10352mg/L。濃縮液溫度為30℃，其初始飽和指數(shù)SI為4.4。
然后加入60mg/L硫酸鋁進行混凝，300轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝40分鐘。在混凝反應(yīng)過程中，每隔一定時間測量一次溶液的鈣離子濃度。然后將鈣離子濃度作歸一化處理，即將測量得到的每個鈣離子濃度Cai都除以初始鈣離子濃度Ca0，然后作Cai/Ca0隨時間的變化曲線。實驗結(jié)果如圖2中阻垢劑B曲線所示。
圖2中阻垢劑B曲線結(jié)果表明，60mg/L硫酸鋁可以濃縮液中鈣離子濃度快速降低，即可將CaSO4結(jié)垢鹽除掉。經(jīng)計算混凝結(jié)束時，溶液的飽和指數(shù)SI為1.0，這表明溶液已達熱力學平衡態(tài)，結(jié)垢鹽的過飽和度已被完全除去。
該例表明，針對不同的阻垢劑B，添加60mg/L硫酸鋁也可顯著降反滲透低濃縮液的結(jié)垢趨勢，且除鹽速率很快，處理效果也十分顯著。
實施例3該實施例將阻垢劑的種類改為商用阻垢劑C(化學品六偏磷酸鈉)進行實驗。
模擬某反滲透濃縮液的組成來配置溶液，稱取NaCl，Na2SO4，CaCl2加入蒸餾水中混合，置入1L燒杯中，加入25mg/L商用阻垢劑C，配成800ml濃縮液，其中Ca2+＝3250mg/L，SO42-＝6300mg/L，Na+＝6007mg/L，Cl-＝10352mg/L。濃縮液溫度為30℃，其初始飽和指數(shù)SI為4.4。
然后加入60mg/L硫酸鋁進行混凝，300轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝40分鐘。在混凝反應(yīng)過程中，每隔一定時間測量一次溶液的鈣離子濃度。然后將鈣離子濃度作歸一化處理，即將測量得到的每個鈣離子濃度Cai都除以初始鈣離子濃度Ca0，然后作Cai/Ca0隨時間的變化曲線。實驗結(jié)果如圖2中阻垢劑C曲線所示。
圖2中阻垢劑C曲線結(jié)果表明，60mg/L硫酸鋁可以濃縮液中鈣離子濃度快速降低，即可將CaSO4結(jié)垢鹽除掉。經(jīng)計算混凝結(jié)束時，溶液的飽和指數(shù)SI為1.0，這表明溶液已達熱力學平衡態(tài)，結(jié)垢鹽的過飽和度已被完全除去。
該例表明，針對不同的阻垢劑C，添加60mg/L硫酸鋁也可顯著降反滲透低濃縮液的結(jié)垢趨勢，且除鹽速率很快，處理效果也十分顯著。
實施例4該實施例將阻垢劑的種類改為商用阻垢劑D(美國PWT公司的產(chǎn)品TitanASD200)進行實驗。
模擬某反滲透濃縮液的組成來配置溶液，稱取NaCl，Na2SO4，CaCl2加入蒸餾水中混合，置入1L燒杯中，加入25mg/L商用阻垢劑D，配成800ml濃縮液，其中Ca2+＝3250mg/L，SO42-＝6300mg/L，Na+＝6007mg/L，Cl-＝10352mg/L。濃縮液溫度為30℃，其初始飽和指數(shù)SI為4.4。
然后加入60mg/L硫酸鋁進行混凝，300轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進行混凝40分鐘。在混凝反應(yīng)過程中，每隔一定時間測量一次溶液的鈣離子濃度。然后將鈣離子濃度作歸一化處理，即將測量得到的每個鈣離子濃度Cai都除以初始鈣離子濃度Ca0，然后作Cai/Ca0隨時間的變化曲線。實驗結(jié)果如圖2中阻垢劑C曲線所示。
圖2中阻垢劑D結(jié)果表明，60mg/L硫酸鋁可以濃縮液中鈣離子濃度快速降低，即可將CaSO4結(jié)垢鹽除掉。經(jīng)計算混凝結(jié)束時，溶液的飽和指數(shù)SI為1.0，這表明溶液已達熱力學平衡態(tài)，結(jié)垢鹽的過飽和度已被完全除去。
該例表明，針對不同的阻垢劑C，添加60mg/L硫酸鋁也可顯著降反滲透低濃縮液的結(jié)垢趨勢，且除鹽速率很快，處理效果也十分顯著。
從圖2可以看出，對四種不同種類的典型商用反滲透阻垢劑A、B、C、D，本發(fā)明的硫酸鋁混凝法皆可可顯著降反滲透低濃縮液的結(jié)垢趨勢，除鹽速率很快，處理效果十分顯著，說明本發(fā)明方法具有廣普性。
權(quán)利要求
1.一種反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，其特征在于，對反滲透濃縮液進行處理，利用混凝劑對濃縮液中的Ca2+、SO42-成垢離子形成的納米微粒的混凝作用，使溶液中高過飽和度的成垢離子沉積出來，然后通過溶液過濾將沉積物除去，降低了溶液的結(jié)垢趨勢，從而可將濃縮液作為進水重新利用，提高反滲透系統(tǒng)水回收率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，其特征是，所述的混凝劑，為硫酸鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，其特征是，所述的反滲透濃縮液，包含25mg/L阻垢劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，其特征是，所述的阻垢劑，包括有機膦類、聚羧酸類、聚璜酸類、聚酯類及其它們之間的共聚物，還包括綠色阻垢劑聚天冬氨酸類、分子結(jié)構(gòu)樹枝狀類。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，其特征是，在所述的混凝時，在反滲透濃縮液加入60-200mg/L的硫酸鋁進行混凝，溶液先在300轉(zhuǎn)/分鐘下進行攪拌混凝半分鐘，使混凝劑和溶液充分混合，之后將攪拌速率降為50轉(zhuǎn)/分鐘，進行混凝40分鐘，使形成的礬花充分長大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，其特征是，在所述的混凝結(jié)束后，將溶液過濾，除去沉淀的礬花，得到處理后的反滲透濃縮液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法，其特征是，所述的反滲透濃縮液，經(jīng)混凝脫鹽處理后，其SI為1.0。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種廢水處理技術(shù)領(lǐng)域的反滲透濃縮液中硫酸鈣結(jié)垢鹽的混凝脫除方法。對反滲透濃縮液進行處理，利用混凝劑對濃縮液中的Ca
文檔編號C02F1/44GK1927734SQ20061011630
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者楊慶峰 申請人:上海交通大學