反渗透浓水硬度及有机污染物的去除方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种反渗透浓水硬度及有机污染物的去除方法。

背景技术：

当矿井水产生的浓水没有利用价值时候，只能通过污水站处理，使其达到环保排放标准后排放掉。污水站的净化工艺适应于生活污水，主要净化手段是污泥沉降，并不适合高含盐量、高硬度、高有机污染物的反渗透浓水。

反渗透膜分离出75％左右的淡水后，会产生25％左右的含有高浓度污染物的浓水。而且反渗透浓水中的阴阳离子可达到进水的3-4倍，污染物、硬度与含盐量等都成倍增长，如不妥善处理直接排放，必然将对地表水、海洋环境和土壤等造成严重影响。

我们知道污水排放标准的十二项指标(化学耗氧量、生化耗氧量、悬浮物、动植物油、石油类、阴离子表面活性剂、总氮、总氨、总磷、色度、ph、粪大肠菌群)里并没有硬度和有机物这两项，这两项是通过化学耗氧量来体现的。化学耗氧量cod是衡量水中有机物质含量多少的指标，化学耗氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。反渗透浓水中的污染物主要分为阴阳离子和有机物两部分，其中阴阳离子约为正常水体的3-4倍，有机污染物主要是溶解性有机物(dom)。反渗透浓水必须通过有效的净化处理才能达到一级排放标准50-60mg/l。

技术实现要素：

本发明为解决反渗透浓水不适用于污水站的净化工艺处理的技术问题，提供一种反渗透浓水硬度及有机污染物的去除方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种反渗透浓水硬度及有机污染物的去除方法，包括以下步骤：

a、制备晶种，以caco3粉末为诱导晶核，na2co3为沉淀剂进行造粒，在反应池内注入1l水温为20℃的自来水，加入1kgcaco3和1kgna2co3，开启搅拌器，以180r/min的转速搅拌30min，搅拌后静置15min，取出上清液0.4l；之后再向反应池里加入0.4l自来水，重复上述操作，依此序循环，造粒30次，得出平均粒径为32.66μm的晶种；制备的晶种具有良好的沉降性能，可以满足处理反渗透浓水硬度的要求；

b、在反渗透浓水中加入软化剂naoh和步骤一制备的晶种进行反应，搅拌，最后沉淀去除反渗透浓水硬度；

c、采用pac作为吸附剂，采用pac累积二级逆流吸附与活性炭吸附相结合去除反渗透浓水有机污染物。

硬度是水质中的一个重要指标，容易形成难溶盐类的金属阳离子，是水中的钙、镁、铁、铝、锰离子等。主要存在的是钙、镁离子。因此通常以钙、镁离子的总含量称为水的总硬度。

为了能够提高药剂利用率、加快反应沉淀时间，采用造粒软化法。以caco3为晶种，以naoh为软化药剂，在软化过程中，naoh先与浓水中的hco3^-,反应生成co3^2-,而后ca²⁺与co3²-在caco3晶种表面析出，形成更大的颗粒，从而在加快晶种沉淀的同时达到硬度去除的目的。整个过程包括晶种制备和软化两个阶段。

制备晶种的目的就是将投入的碳酸钙中的较小颗粒淘洗出来，并以碳酸钙为诱导晶体，使其不断壮大，当颗粒粒径足够大时，可以得到良好的固液分离效果。制备晶种以碳酸钙粉末为诱导晶核，以碳酸钠为沉淀剂。

ca²⁺+co3^2-→{caco3}(二聚体)

ca²⁺+co3^2-+ca²⁺→{ca2co3}²⁺(三聚体)

ca²⁺+co3^2-+co3^2-→{ca2co3}^2-(三聚体)

{ca2co3}²⁺+co3²→{caco3}2(四聚体)

{ca2co3}^2-+ca²→{caco3}2(四聚体)

{caco3}2+ca²→{ca3(co3)2}²⁺(五聚体)

优选的，步骤b中软化剂氢氧化钠投量为0.95kg/m³,晶种投量为2kg/m³，反应时间为30min，搅拌速度为180r/min，沉淀时间30min。

造粒软化法可节省30％的caco3投加量，处理每吨浓水可节省药剂费用0.5元。

针对浓水中的有机物多为溶解性小分子的特性，采用pac(聚合氯化铝，介于alcl3和al(oh)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为[al2(oh)ncl6-nlm])作为吸附剂处理ro浓水。为了减少pac的使用量，降低工艺成本，我们采用pac累积二级逆流吸附与活性炭吸附相结合的处理工艺。

当含有吸附质的水相流动的方向与能吸附有机质的固相(活性炭)流动的方向相反时，将此吸附过程称为逆流吸附。经过两次完全混合的逆流吸附过程，称为二级逆流吸附。多级吸附相对于单级吸附而言，每级吸附都会投加新的吸附剂，吸附的级数越多，吸附剂的用量就越少，但相应的操作费和设备费用也会随之增加，因此当级数达到三级以上并不可行。

进一步的，步骤c的反应在吸附/膜分离反应器中进行。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

采用造粒软化法去除反渗透浓水的硬度，发现投加晶种对于硬度的去除效率有一定的提高；采用pac累积二级逆流吸附联合工艺去除浓水中的有机污染物，去除效果显著并有客观的经济效益。两项改造可节省浓水处理费用1.5元/m³，每年节省资金20万元。

造粒软化法可以有效地提高药剂利用率与反应时间，投加晶种可以提高反渗透浓水中硬度的去除，造粒30次后的碳酸钙晶体颗粒密实，粒径较大，具有良好的沉降性能。通过pac的投加成本发现，累积二级逆流吸附较单级吸附而言，能够有效的节约投炭量，促使pac吸附工艺在应用中更加具有经济效益。

附图说明

图1为吸附/膜分离反应器的原装置。

图2为改进后的吸附/膜分离反应器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例

反渗透浓水水质

一种反渗透浓水硬度及有机污染物的去除方法，包括以下步骤：

a、制备晶种，以caco3粉末为诱导晶核，na2co3为沉淀剂进行造粒，在反应池内注入1l水温为20℃的自来水，加入1kgcaco3和1kgna2co3，开启搅拌器，以180r/min的转速搅拌30min，搅拌后静置15min，取出上清液0.4l；之后再向反应池里加入0.4l自来水，再加入1kgcaco3和1kgna2co3，重复上述操作，依此序循环，造粒30次，得出平均粒径为32.66μm的晶种；制备的晶种具有良好的沉降性能，可以满足处理反渗透浓水硬度的要求；

b、在反渗透浓水中加入软化剂氢氧化钠和步骤一制备的晶种进行反应，搅拌，最后沉淀去除反渗透浓水硬度；

c、采用pac作为吸附剂，采用pac累积二级逆流吸附与活性炭吸附相结合去除反渗透浓水有机污染物。

上述步骤b采用不同的软化条件，即不同的氢氧化钠和晶种的加入量、不同的反应时间及搅拌速度条件下的反渗透浓水硬度及其去除率见表1

表1不同软化条件下的硬度及其去除率

上表中，a表明搅拌速度为150r/min，b表明搅拌速度为200r/min。

根据生产实践得出，软化剂氢氧化钠投量为0.95kg/m³，晶种投量为2kg/m³，反应时间为30min，搅拌速度为180r/min，沉淀时间30min，为最佳软化条件。

上述造粒软化法可节省30％的caco3投加量，处理每吨浓水可节省药剂费用0.5元。

步骤c，cod初始为160mg/l的反渗透浓水，单级操作需要投加pac量为2.0kg/m³，采用逆流二级操作时的投炭量为0.9kg/m³,节约了62.5％的炭量，pac投量为1.7kg/m³，节省了0.3kg/m³，提高了工艺的经济性。经改造后的吸附设备膜折旧费用:0.7元/m³。pac价格是5000元/m³，经改造后每处理一吨浓水节省资金1元。

由于累积在反应器内的pac在后半段堵塞中空纤维膜现象比较严重，造成了膜比通量下降，为了减少膜堵塞现象，我们将反应器进行了改良，加宽了中空纤维膜在反应柱内的活动范围，减轻了pac在膜表面的规堵塞现象。如图1和2所示。