提高膜法工业水脱盐装置性能和延长膜寿命的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学工程技术领域，本发明涉及一种提高膜法工业水脱盐装置性能和延长膜寿命的方法，尤其是通过利用连续反应结晶技术和DTB(Draft Tube Baffle,导流筒档板型结晶器)强化反应结晶器去除待处理水中的Ca、Mg等高硬度离子来防止膜结垢，从而提高膜法工业水脱盐装置的性能，延长膜法工业水脱盐装置中膜的使用寿命并实现资源的综合利用。
【背景技术】
[0002]在工业水脱盐处理中，通常会用到膜法为主的脱盐工艺。目前使用的膜法除盐有电渗析，反渗透，纳滤等方法。膜法工业水脱盐装置的性能主要包括脱盐率、产水量、回收率等，同时还需要考虑膜的使用寿命。在使用膜法脱盐工艺时，随着使用时间的增长，膜本身因水中含有的Ca、Mg等高硬度离子的沉淀结垢，改变了膜的化学性能及物理结构，使膜的交换容量和选择透过性下降，机械强度降低，易脆裂等，这一方面降低了膜分离系统的脱盐率、产水量和回收率，从而降低了水处理系统的能力，另一方面还缩短了膜的使用寿命。比如对于电渗析法，由于离子在膜内的迀移数与溶液中的迀移数有较大差异，引起浓差极化，当膜表面附有某些盐类沉淀或受水污染而附着一些杂质时，又会引起和加剧膜的极化。极化后会沉淀结垢，堵塞水流通道，增加水流阻力，从而降低膜装置的性能(脱盐率、产水量和回收率)，并影响处理后的水质水量以及电渗析装置的正常安全运行。极化时，一部分电能消耗在水的电离和与脱盐无关的H+、0!1_的迀移上，使电流效率下降，极化沉淀又使膜堆电阻大大增加，从而造成膜装置能耗的增加。极化后水的pH变化，膜一侧pH增大，呈碱性，另一侧PH减小，呈酸性，相当于膜一面受碱的作用，另一面受酸的侵蚀。当膜受碱性作用时，水中游离的Ca2+、Mg2+等离子和HCO ,产生CaCO 3和Mg (OH) 2的水垢沉积堵塞膜上水流通道，增加水流阻力，进而缩短了膜的使用寿命。
[0003]目前防止和消除工业水脱盐过程中膜结垢的方法主要有以下几种:
[0004]1.清洗法，按期用1%?2%浓度的盐酸轮回清洗Ih左右，并使沉淀物清除排出；
[0005]2.拆洗法，水处理装置经半年或一年运行之后，将装置拆开，把隔板和膜片等清洗干净;
[0006]3.极限电流法，要严格控制电渗析器的工作电流，使其始终低于产生极化时的极限电流，从而避免极化的产生；
[0007]4.倒换电极法，定时倒换电机，使离子的迀移方向发生改变，从而使浓、淡室也相应倒换，约2?4h倒换一次，这样，可以在一定程度上控制沉淀的生成。但上述这些方法或者需要将正常处理装置停车进行处理，或者以牺牲装置的处理能力为代价，因此都具有很大的局限性，无法从根本上解决膜结垢的问题。
[0008]由此可看出膜法工业水脱盐装置由于膜的结垢问题，不仅会造成膜装置脱盐率、产水量和回收率等性能的下降，能耗的增加，而且还会造成膜寿命的缩短，这在一定程度上造成了人力、物力、财力的损失。
【发明内容】
[0009]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种提高膜法工业水脱盐装置性能和膜寿命的方法，该方法通过加入碱性化学药品，使待处理水中Ca、Mg等离子在DTB强化反应结晶器中进行高效连续反应结晶转化为结晶沉淀；然后通过高效离心机实现固液两相的快速分离从而高效去除待处理水中的Ca、Mg等离子。该方法可以快速高效的减少水中容易结垢的钙镁离子的含量，从源头上阻止膜结垢，减缓膜法工业水脱盐过程中水处理装置中膜结垢的速度50%以上，从而提高膜分离系统的脱盐率、产水量和回收率等性能。另一方面，该方法通过减缓工业盐水浓缩时的结垢倾向，可以使膜分离系统在运行时更加稳定，寿命更长。最后，通过该方法还可以将工业盐水中的Ca、Mg等离子分离后进行精制得到相应副产品，从而实现资源的综合利用，降低三废排放。
[0010]本发明所采用的技术方案是:提出一种以高效快速降低待处理水的硬度来实现提高膜法工业水脱盐装置性能和延长膜寿命的工艺方法，该方法主要是通过向待处理水中加入合适的碱性化学药品使待处理水中Ca、Mg等离子在DTB反应结晶器中进行高效连续反应结晶和在高速离心机中实现固液分离来对待处理水进行软化。
[0011]其具体处理方法和步骤如下所述:
[0012]一种提高膜法工业水脱盐装置性能和延长膜寿命的方法，步骤如下:
[0013]I)分析待处理水样中Ca、Mg离子的含量，以及HCO,的含量，计算出将Ca、Mg离子浓度降低到CaC0#PMgCO3溶度积以下所需要加入的碱性化学药品的用量，然后配置需加入的碱性化学药品的溶液；
[0014]2)将配置好的需加入的碱性化学药品的溶液由液体输送装置连续加入DTB反应结晶器中，由机械搅拌装置进行搅拌混合；同时将待处理的水也连续加入该反应结晶器中；
[0015]3)待处理水与加入的化学药品的溶液在反应结晶器中进行反应结晶形成沉淀；
[0016]4)反应结晶后的含有结晶沉淀的悬浮液流出结晶器，连续进入离心机中实现固液分离，离心分离后的液体经过pH调节装置调节pH后进入工业水脱盐装置；离心分离后的固体回收利用。
[0017]待处理水中以CaCO3计，Ca、Mg离子的含量在120_2000mg/L，HCO f1量在0_2000mg/
L0
[0018]加入的碱性化学药品是NaOH、Na2C03、Ba(OH)2、Κ0Η或1(20)3中的一种或者几种的混合物。
[0019]化学药品的溶液浓度在0.l-17mol/Lo
[0020]反应结晶温度为0-30 °C。
[0021]DTB反应结晶器的搅拌速度为10-300r/min。
[0022]结晶器中的化学药品的溶液和待处理水的停留时间在0.2_3h。
[0023]调节pH所用化学药品是HCl或H2SO4中的一种或者其混合物。
[0024]工业水脱盐装置是电渗析、纳滤、反渗透、微滤装置中的一种或者几种的组合装置。
[0025]与现有技术相比，该方法快速简单，通过反应结晶的方法，使主要结垢成分Ca、Mg离子形成沉淀析出，一次性的将致使膜结垢的离子全部或大部分去除，操作简单、快速、高效。本发明的有益效果是对流入工业水脱盐装置中的水进行高效快速软化预处理，可以从源头上阻止膜结垢，减缓了工业水脱盐装置中膜结垢的速度50%以上，从而提高工业水脱盐装置的脱盐率、产水量和回收率等性能，减少工业水脱盐装置拆卸清洗的频率，延长了工业水脱盐装置中膜的寿命，同时还可以实现Ca、Mg等离子的回收，实现资源的综合利用。
【附图说明】
[0026]图1:是本发明一个实施例的示意图；
[0027]图2:DTB反应结晶器示意图。
[0028]其中I为输送装置，2为高效DTB连续结晶器，3为搅拌装置，4为高效离心机，5为调PH装置，6为工业水脱盐装置。
【具体实施方式】
[0029]根据附图对本发明做进一步的详细说明:
[0030]采用如图1所示的工艺步骤，采用如图2所示的DTB反应结晶器。
[0031]1.分析待处理水样中Ca、Mg离子的含量，以及HCO,的含量，计算出将Ca、Mg离子浓度降低到CaC0#PMgCO3溶度积以下所需要加入的碱性化学药品的用量，然后根据需要配置一定浓度的需加入的碱性化学药品的溶液。
[0032]2.将配置好的需加入的碱性化学药品的溶液按一定的速度由液体输送装置连续加入高效DTB反应结晶器中，该结晶器由机械搅拌装置进行搅拌混合；同时将待处理的水也连续加入该反应结晶器中。
[0033]3.待处理水与加入的化学药品的溶液在一定的温度和搅拌转速下在反应结晶器中进行反应结晶形成碳酸钙和碳酸镁等结晶沉淀。
[0034]4.反应结晶后的含有结晶沉淀的悬浮液以一定的流速流出结晶器进入连续高效离心机中实现固液分离，离心分离后的软化水经过pH调节装置调节pH后进入后续工业水脱盐装置，离心分离后的固体回收利用。
[0035]所述方法中待处理水中的Ca、Mg离子的含量在120_2000mg/L (以CaCOj+)，HC0,量在 0-2000mg/L (以 CaCO3计)。
[0036]所述方法中所需加入的碱性化学药品可以是NaOH, Na2CO3jBa(OH)2, KOH, K2CO3中的一种或者几种的混合物。
[0037]所述方法中需加入的化学药品的溶液浓度在0.l-17mol/Lo
[0038]所述方法中反应结晶温度为0-30 0C之。