结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，包括以下步骤：将锅炉排污水的温度、pH值及悬浮物浓度调节至符合反渗透系统的进水要求，然后通入反渗透系统进行反渗透处理，得到渗透液和浓缩液，将渗透液作为锅炉一级除盐水，使用混凝剂和絮凝剂对浓缩液进行化学沉淀处理，得到上清液，将上清液作为锅炉原水或循环水系统补充水，从而实现对锅炉排污水的回收处理。与现有技术相比，本发明能实现锅炉排污水的完全零排放处理，并回收高品质的水资源，节约运行成本，具有对锅炉排污系统普遍适用性，技术工艺稳定、成本低廉等特点。
【专利说明】
结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺
技术领域
[0001]本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，适用于各种压力等级的锅炉排污水系统的处理。
【背景技术】
[0002]随着工业、农业大发展以及城市化的迅速扩张，我国水资源短缺现象愈发突出，而解决水资源短缺的问题，仅仅依靠开辟新的水源远远不够，而且这种取水成本在逐步增加，难度也在加大，同时，目前我国水资源利用却相当粗放。随着新的节水节能政策的出台，客观上要求我们用循环经济的理念来思考工业水污染的控制以及提高工业用水资源的重复利用率。新的环保政策出台也直接推动了节水减排技术的研究、开发以及应用，对于各种环保新技术的应用也直接影响到企业的生存与发展。
[0003]作为各个厂区的用水大户锅炉系统，其用水量仅次于工业循环水系统。针对锅炉水系统，为了防止在锅炉中产生结垢和腐蚀，一般需要对锅炉系统进行磷酸盐处理，即在锅炉给水中通常加入磷酸盐，以保证锅炉给水进入炉内的残余Ca2+不会直接形成水垢，而是与磷酸盐生成水渣，并通过锅炉排污予以排除，这种向锅炉给水中投加磷酸盐的处理方法称为锅炉给水的磷酸盐处理。磷酸盐处理方法是目前锅炉水系统通用的处理方法，处理工艺方便、经济、高效，并且其他方法难以取代。根据锅炉水系统的水质特征，锅炉排污水通常属于“清净”排污水，即磷酸根离子是唯一影响其水质排放的指标，同时在完成对锅炉排污水中磷酸根离子的去除后，其仍然具有高品质的回收价值，在经过适当精处理之后，可以直接作为锅炉补给水使用。
[0004]针对排污水的磷酸盐去除方法主要包括生物法、化学沉淀法、吸附法等。其中，在污水处理中生物法和化学沉淀法应用最为广泛。根据锅炉磷酸盐处理的特点，锅炉排污水中全部为较低含量无机磷酸盐，对排污废水中有机物浓度依赖性较强的生物法基本不适用。磷酸盐的去除，目前应用广泛的还是化学沉淀法。
[0005]化学沉淀法除磷是采用化学药剂(铁盐、铝盐和钙盐等)所产生的金属离子与磷酸盐离子生产难溶性磷酸盐沉淀物，通过化学沉淀、絮凝和固液分离而达到去除排污水中磷酸盐的目的。化学沉淀除磷最常用的金属盐主要有三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝、石灰以及以上金属盐的聚合物等。
[0006]金属铁盐去除磷的技术机理和过程:铁盐溶于水后，铁离子与磷酸盐离子形成难溶性盐，通过溶解和吸水发生水解和聚合反应，生产Fe2(0H)24+、Fe3(0H)45+、Fe5(0H)96+等多种含铁多核羟基络合物，其可有效消除或降低水中胶体的Zeta电位，并使胶体凝聚，通过化学沉淀分离而将磷酸盐去除。Fe3+化学除磷的最佳pH值为4.5?5.0，Fe2+化学除磷的最佳pH值为7.0?8.0 Te2+在碱性条件下不易与磷酸盐离子反应生成沉淀，一定程度上限值了其在化学沉淀法除磷工艺中的应用，通常采用曝气的方式将水中的Fe2+氧化成Fe3+，以提高其沉淀性能。
[0007]铝盐除磷机理及过程金属铝盐主要是通过Al3+与磷酸盐离子形成难溶性盐，同时Al3+水解生成Al (0H)2+、A1 (0H)2+、A102—等单核络合物，进一步碰撞缩合形成多核络合物，其具有较高的比表面积和正电荷，除磷效果良好。铝盐化学沉淀法去除磷的较适宜PH值为5.0?8.0，生成的沉淀物主要为A1P04和Al (OH)3,其中AL(OH)3还会对水中磷酸盐离子具有较强的吸附作用。
[0008]钙盐除磷机理及过程钙盐是通过向排污废水中投加石灰，使Ca2+与磷酸盐离子反应生成羟基磷酸钙沉淀物，从而去除废水中的磷酸盐。在钙盐化学沉淀去除磷的过程中，废水的pH对磷沉淀去除效果的影响较大，pH值越高，除磷的效果越好，当废水pH值为8.0时，碳酸钙CaCO3的形成会明显抑制羟基磷酸钙沉淀物的生成，除磷效果较差，而当pH值为9.0时，这种抑制作用会减弱。因此，要使出水的磷保持较高的去除率，通常需要投加大量石灰使废水PH值调节至较高值(10.0?11.0)，这导致化学药剂消耗量大，并且费用较高，同时产泥量大增，所以化学沉淀法除磷一般较少采用投加钙盐的方法。
[0009]以上各种化学沉淀法，在针对性地去除磷酸盐，均表现出有一定程度的处理效果，但是由于沉淀沉淀法控制条件较多，受PH、温度以及药剂投加种类、比例、浓度等因素的制约明显，出水水质也较难以控制，特别是针对锅炉系统较大量的“清净”排污水处理，单独使用化学沉淀法处理不仅很大程度影响处理出水的回用品质，同时还会产生大量的化学污泥，增加后续处理成本。
[0010]为了实现锅炉排污水的高品质回收以及顺应工业企业的零排放以及无磷化的要求，针对锅炉排污水的磷酸盐处理，有必要研发一种能完成对锅炉排污水的高品质回收的同时，减少甚至停止锅炉排污水的外排，实现工业企业节能减排的工艺流程。
【发明内容】
[0011]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，在利用反渗透技术实现对锅炉排污水的高品质回收的同时，利用化学沉淀法的混凝、絮凝沉降作用，投加极少量混凝剂和絮凝剂，使高浓度的浓缩液实现固液分离，完成锅炉排污水中磷酸盐等杂质的去除，实现锅炉排污水的无磷化处理。
[0012]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0013]一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，包括以下步骤:将锅炉排污水的温度、PH值及悬浮物浓度调节至符合反渗透系统的进水要求，然后通入反渗透系统进行反渗透处理，得到渗透液和浓缩液，将渗透液作为锅炉一级除盐水，使用混凝剂和絮凝剂对浓缩液进行化学沉淀处理，得到上清液，将上清液作为锅炉原水或循环水系统补充水，从而实现对锅炉排污水的回收处理。
[0014]优选地，该工艺包括以下步骤:
[0015](I)温度调节:将锅炉排污水经过水冷器换热，降温至20?45°C ;
[0016](2)pH值调节:将经过水冷器换热降温后的锅炉排污水中加酸调节其pH值至7.0?8.0；
[0017](3)悬浮物浓度调节:将经过水质调节的锅炉排污水经过精密过滤器，控制其SDI值小于3.0;
[0018](4)反渗透处理:将活性炭精密过滤器的出水经过反渗透系统，进行反渗透处理，在反渗透膜的两侧分别得到渗透液和浓缩液；
[0019](5)将反渗透处理得到的渗透液作为锅炉一级除盐水，送入二级除盐水箱；
[0020](6)将反渗透处理得到的浓缩液使用混凝剂和絮凝剂进行化学沉淀处理，得到上清液和底部沉淀，将上清液作为锅炉原水或循环水系统补充水，将底部沉淀集中处理。
[0021 ]优选地，步骤(2)中所述的酸选自硫酸、盐酸或硝酸中的一种或几种。
[0022]优选地，所述的精密过滤器选择活性炭精密过滤器。
[0023]优选地，反渗透系统中的反渗透膜采用离子去除率大于98%的超低压反渗透复合膜。
[0024]优选地，所述的超低压反渗透复合膜选自海德能LPA2-8040超低压反渗透膜或陶氏LE 4040低压反渗透膜中的一种。
[0025]超低压反渗透膜能在极低的操作压力条件下达到和常规低压膜同样的高水通量和高脱盐率。其运行压力约为常规低压复合膜运行压力的2/3，脱盐率可达99%以上，因为操作压力低，产水量高，脱盐率高，所以经济效益明显。
[0026]优选地，所述的混凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁中的一种。
[0027]优选地，所述的混凝剂采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁的水溶液，配置浓度为5?1wt %，加入量为30?100mg/L浓缩液。
[0028]优选地，所述的絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺。
[0029]优选地，所述的阴离子聚丙烯酰胺为固体粉末状或乳状阴离子聚丙烯酰胺，粘均分子量为800万?1200万。
[0030]优选地，所述的絮凝剂采用阴离子聚丙烯酰胺的水溶液，配置浓度为0.5?1.5wt%，加入量为I?10mg/L浓缩液。
[0031]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0032](I)反渗透处理工艺能具备良好去除排污水中各种离子状态的物质，可以良好去除排污水中无机磷酸盐及其它可能的微量无机离子，使反渗透处理工艺出水得到高品质的除盐水水质，直接作为锅炉一级除盐水，极大提高了锅炉排污水的利用率。
[0033](2)以反渗透膜为主工艺的反渗透系统，具有较高的离子去除能力，其工艺可以实现对一般锅炉排污水的高效回收利用，节约大量优质水资源。
[0034](3)经过反渗透工艺产生的少量再生废液和反冲洗废液，在经过少量混凝剂、絮凝剂处理后，产生的泥量非常少，在实现了锅炉排污废水的高效回收利用的同时，极大的节省污泥处置费用。
[0035](4)上述处理工艺反应速率快，时间短，整个工艺占地面积非常小，能适应各种锅炉排污水的回收处理，本处理工艺技术简单，易操作控制，节省经济成本。
【附图说明】
[0036]图1为采用本发明的装置连接示意图。
[0037]图中，I为水冷器，2为缓冲池，3为精密过滤器，4为中间水箱，5为高压栗，6为反渗透系统，61为浓缩液侧，62为渗透液侧，63为渗透液池，64为化学沉淀池。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0039]实施例1
[0040]—种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，该工艺借助于锅炉排污水回收处理装置实现:
[0041]所述的包括锅炉排污水回收处理装置包括依次连接的水冷器1、缓冲池2、精密过滤器3及反渗透系统6，反渗透系统6中的反渗透膜的浓缩液侧61与化学沉淀池64连接，渗透液侧62与渗透液池63连接，精密过滤器3及反渗透系统6之间还依次设有中间水箱4和高压栗5，如图1所示。
[0042]以处理四川某天然气公司锅炉排污降温池排污水为例，对工艺作进一步的说明。
[0043](I)将总排污水量约为30m3/h的锅炉排污水在经过水冷器降温后(20?45°C)，进入排污降温池，通过加酸调节PH至7.8，然后输送经过保安(精密)过滤器，过滤器设计出力65m3/hoSDI<3.0o
[0044](2)将步骤(I)中过滤出水通过增压栗送入反渗透膜工艺中，膜系统设计出力45m3/h。通过反渗透膜系统，使水通过反渗透膜进入渗透液侧，离子态物质被膜截留，进入浓缩液侧。反渗透系统进出水质情况如下，进水:浊度0.3NTU，pH7.26，电导率77us/cm，P043—9.7lmg/L;出水:浊度0.0NTU，pH 7.13，电导率0.6us/cm，PO43—0.02mg/L。
[0045](3)将步骤(2)得到的反渗透膜工艺出水送入锅炉一级除盐水箱。在搅拌状态下，往浓缩液侧的化学沉淀池中逐渐加入混凝剂聚合氯化铁50mg/L，搅拌约3min，然后再加入lmg/1阴离子PAM(阴离子聚丙烯酰胺)，快速反应约10秒，然后静止约30min，分离出底泥，上清液浊度2.2NTU，送至锅炉原水箱或循环水系统作为锅炉原水或循环水系统补充水使用。
[0046]实施例2
[0047]一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，该工艺借助于与实施例I基本相同的锅炉排污水回收处理装置实现。
[0048]以处理广西钦州某大型造纸厂MB锅炉排污水为例，具体实施步骤如下:
[0049](I)将约113m3/h锅炉排污水，经过水冷器降温后，加盐酸调节至pH为7.60，通过清净水栗将降温池混合排污废水送入精密过滤器(本实施例优选PP滤芯过滤器过滤)，过滤器流速设计出力为120m3/h，过滤器出水SDI小于3.0。
[0050](2)将步骤(I)过滤出水，通过增压栗送入反渗透系统中，反渗透系统设计出力150m3/h。通过反渗透系统，大部分透过水经过反渗透膜形成渗透液，在浓缩液侧，离子态物质被浓缩直接排放至化学沉淀池。反渗透系统进出水质情况如下，进水:浊度0.4NTU，pH7.61，电导率101118/011，？043—12.4511^/1;产水:浊度0.(^1'1]，？!1 6.91，电导率I.04us/cm，PO43—0.03mg/L。
[0051](3)将步骤(2)得到的渗透液送入一级除盐水箱作为一级除盐水，供二级除盐混床使用。浓缩液进入化学沉淀池储存。
[0052](4)在搅拌状态下，往化学沉淀池中逐渐加入混凝剂聚合氯化铝铁80mg/L，搅拌约5min，然后再加入I?3mg/L阴离子PAM，快速反应5?10秒，然后静止约20?30min，分离出底泥，上清液达标送至循环水系统作为循环水系统补充水。
[0053]实施例3
[0054]一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，该工艺借助于与实施例I基本相同的锅炉排污水回收处理装置实现。
[0055]以处理四川达州某石化企业动力锅炉排污水为例，实施步骤如下:
[0056](I)将约69m3/h锅炉排污水经过水冷器降温后，进入排污降温池。加硫酸调节pH至7.51。由栗输送至pp滤芯保安过滤器过滤，单台过滤器流速设计出力为45m3/h，过滤器出水SDI 小于 3.0。
[0057](2)将步骤(I)过滤出水，通过高压栗送入反渗透系统。反渗透系统设计出力75m3/h。通过反渗透系统，分别形成渗透液和浓缩液。渗透液进入一级除盐水箱作为一级除盐水。高含磷的浓缩液进入化学沉淀池储存待处理。反渗透系统渗透液水质情况如下:浊度0.0NTU，pH 7.06，电导率0.7us/cm，PO43—0.0 lmg/L。
[0058](3)在搅拌状态下，往化学沉淀池中逐渐加入混凝剂聚合硫酸铁80mg/L，搅拌约1min，然后再加入2.5mg/L的阴离子聚丙烯酰胺(PAM)，快速反应约10秒，然后静止约30min，上清液分离，控制浊度小于3NTU，达标后送至锅炉原水水箱或循环水系统作为锅炉原水或循环水系统补充水。
[0059]实施例4
[0060]一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，包括以下步骤:
[0061 ] (I)温度调节:将锅炉排污水经过水冷器换热，降温至20?45 V，本实施例优选降温至30°C;
[0062](2)pH值调节:将经过水冷器换热降温后的锅炉排污水中加酸调节其pH值至7.0?8.0，本实施例优选7.0;
[0063](3)悬浮物浓度调节:将经过水质调节的锅炉排污水经过精密过滤器，控制其出水SDI值小于3.0;
[0064](4)反渗透处理:将活性炭精密过滤器的出水经过反渗透系统，进行反渗透处理，在反渗透膜的两侧分别得到渗透液和浓缩液；
[0065](5)将反渗透处理得到的渗透液作为锅炉一级除盐水，送入二级除盐水箱；
[0066](6)将反渗透处理得到的浓缩液使用混凝剂和絮凝剂进行化学沉淀处理，得到上清液和底部沉淀，将上清液作为锅炉原水或循环水系统补充水，将底部沉淀集中处理。
[0067]其中，步骤(2)中所述的酸选自硫酸、盐酸或硝酸中的一种或几种。步骤(3)中的精密过滤器选择活性炭精密过滤器，步骤(4)中的反渗透系统中的反渗透膜采用离子去除率大于98%的超低压反渗透复合膜，例如海德能LPA2-8040超低压反渗透膜或陶氏LE 4040低压反渗透膜。步骤(6)中的混凝剂采用聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁中的一种的水溶液，配置浓度为5?10wt%，加入量为30?100mg/L浓缩液，本实施例优选含8的％的聚合硫酸铁的水溶液，加入量优选50mg/L。阴离子聚丙烯酰胺采用粘均分子量为800万?1200万的固体粉末状或乳状阴离子聚丙烯酰胺的水溶液，配置浓度为0.5?1.5wt%,加入量为I?10mg/L浓缩液，本实施例优选粘均分子量为1000万，配置浓度为1.0wt%，加入量优选5mg/L。
[0068]实施例5
[0069]本实施例与实施例4基本相同，不同之处，在于，本实施例步骤(2)中将经过水冷器换热降温后的锅炉排污水中加酸调节其pH值至8.0。
[0070]上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，包括以下步骤:将锅炉排污水的温度、PH值及悬浮物浓度调节至符合反渗透系统的进水要求，然后通入反渗透系统进行反渗透处理，得到渗透液和浓缩液，将渗透液作为锅炉一级除盐水，使用混凝剂和絮凝剂对浓缩液进行化学沉淀处理，得到上清液，将上清液作为锅炉原水或循环水系统补充水，从而实现对锅炉排污水的回收处理。2.根据权利要求1所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，包括以下步骤: (I)温度调节:将锅炉排污水经过水冷器换热，降温至20?45°C ; (2 )pH值调节:将经过水冷器换热降温后的锅炉排污水中加酸调节其pH值至7.0?8.0; (3)悬浮物浓度调节:将经过pH值调节的锅炉排污水经过精密过滤器，控制其出水SDI值小于3.0; (4)反渗透处理:将活性炭精密过滤器的出水经过反渗透系统，进行反渗透处理，在反渗透膜的两侧分别得到渗透液和浓缩液； (5)将反渗透处理得到的渗透液作为锅炉一级除盐水，送入二级除盐水箱； (6)将反渗透处理得到的浓缩液使用混凝剂和絮凝剂进行化学沉淀处理，得到上清液和底部沉淀，将上清液作为锅炉原水或循环水系统补充水，将底部沉淀集中处理。3.根据权利要求2所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，反渗透系统中的反渗透膜采用离子去除率大于98%的超低压反渗透复合膜。4.根据权利要求3所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，所述的超低压反渗透复合膜选自海德能LPA2-8040超低压反渗透膜或陶氏LE4040低压反渗透膜中的一种。5.根据权利要求1或2所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，所述的混凝剂选自聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁中的一种。6.根据权利要求5所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，所述的混凝剂采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁的水溶液，配置浓度为5?10wt%，加入量为30?100mg/L浓缩液。7.根据权利要求1或2所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，所述的絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺。8.根据权利要求7所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，所述的阴离子聚丙烯酰胺为固体粉末状或乳状阴离子聚丙烯酰胺，粘均分子量为800万?1200万。9.根据权利要求7所述的结合反渗透和化学沉淀技术的锅炉排污水回收处理工艺，其特征在于，所述的絮凝剂采用阴离子聚丙烯酰胺的水溶液，配置浓度为0.5?1.5wt%，加入量为I?I Omg/L浓缩液。
【文档编号】C02F9/04GK106082503SQ201610669855
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月15日 公开号201610669855.2, CN 106082503 A, CN 106082503A, CN 201610669855, CN-A-106082503, CN106082503 A, CN106082503A, CN201610669855, CN201610669855.2
【发明人】王炜
【申请人】上海洗霸科技股份有限公司