专利名称：反渗透浓缩液的无机诱导处理方法
技术领域：
本发明涉及一种反渗透浓缩液的无机诱导处理方法，采用无机诱导剂来降低反渗透浓缩液的结垢趋势，提高反渗透系统水回收率，实现浓缩液资源再利用。属于环境科学中废水处理技术领域。
背景技术：
反渗透(RO)脱盐广泛地应用在苦咸水和海水淡化、医药生产、电子工业高纯水、饮料用水、化工生产等工业领域。和蒸馏法脱盐相比，反渗透具有能耗低，运行操作简便，无再生废液排放，系统占地面积小，运行费用经济等突出优点。随着制膜技术的改进、能量回收系统的开发、预处理技术的改进以及对高低盐度进水的广泛适用性，反渗透脱盐成本逐年明显下降，反渗透工艺在经济、技术上的竞争力不断增强，将成为21世纪脱盐领域的主导高新技术之一。
在反渗透系统长时间的运行中，膜的结垢是一个十分棘手的问题，它的出现造成了反渗透装置产水量的大幅下降，限制了该技术更广泛的应用。为了克服结垢问题，一般反渗透系统在运行时都在进水中添加阻垢剂，以将成垢离子维持在较高的过饱和度而不结垢，从而提高了水的回收率。
反渗透系统的回收率达到一定程度后，若再继续提高回收率，溶液中的成垢离子由于浓度已高度过饱和，阻垢剂已不能将其维持在不结垢状态，它们将在膜上结垢析出，故此时只有将浓缩液排放。即使采用了浓缩液循环技术也将有最终浓缩液的排放。对反渗透的最终排放液，目前一直没有被很好地利用，一般就直接被排放掉了，造成了水资源的浪费。实际上，由于反渗透进水都经过了严格的预处理，故浓缩液的水质也很高。浓缩液含有较高的盐份，特别是Ca2+、Mg2+、HCO3-等成垢离子浓度高，具有较大的结垢趋势，即较高的LSI值(朗格利尔饱和指数)，易于结垢而不能继续利用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种反渗透浓缩液的无机诱导处理方法，采用较低的成本来降低反渗透浓缩液的结垢趋势，处理后的浓缩液可作为进水重新利用。
为实现这样的目的，本发明的技术方案中，采用一种无机诱导方法，对反渗透浓缩液进行处理，利用无机诱导剂与浓缩液中的Ca2+、Mg2+、HCO3-反应，使溶液中高过饱和度的成垢离子沉积出来，然后通过溶液过滤将沉积物除去，降低了溶液的结垢趋势，从而可将浓缩液作为进水重新利用，提高反渗透系统水回收率。
在本发明的无机诱导法中，采用一种无机诱导剂TAN(一种白云石，主要成份为CaMg(CO3)2)进行，将该诱导剂加入反渗透浓缩液中(包含25ppm阻垢剂)，TAN粒径为1.5微米，浓度为5-50g/L，在恒温摇床上进行振荡混合，混合时间为25-30小时。在混合期间，浓缩液中的Ca2+、Mg2+、HCO3-与无机诱导剂TAN相互作用，此时阻垢剂已不能起到阻止生长的作用，依据同习性生长原理，成垢离子不断在TAN上生长沉积，从而降低了浓缩液的过饱和度。
经过TAN的诱导处理，高度过饱和浓缩液中的成垢离子已在TAN上生成晶体颗粒悬浮在溶液中，此时浓缩液变得混浊。为了高效地除去这些悬浮结垢颗粒，本发明采用混凝的方法即在诱导结束后，加入200mg/L的硫酸铝进行混凝。混凝时，溶液先在300转/分钟下进行搅拌混凝半分钟，使混凝剂和溶液充分混合，之后将搅拌速率降为50转/分钟，进行混凝5分钟，使形成的矾花充分长大。混凝结束后，将溶液过滤，除去沉淀的矾花，即得到处理后的反渗透浓缩液，此浓缩液的结垢趋势已大大降低，可以作为反渗透系统的进水重新利用。
对处理后的反渗透浓缩液进行离子浓度分析，并计算LSI(Langelier朗格利尔饱和指数)值，结果表明溶液结垢趋势大大降低。浓缩液初始的LSI为2.4-2.7，经诱导处理后，其LSI可降至0.3-0.4左右。反渗透系统回收率可从85-88％提高到92-94％。
本发明方法采用的无机诱导法处理反渗透浓缩液，其成本低，所用诱导剂TAN价廉易得，无毒无害，处理过程成本低廉；处理过程环境友好，无有害物质的排放，处理后的浓缩液可作为进水重新利用，实现浓缩液资源化，提高反渗透系统水回收率。
图1为本发明实施例1的处理结果。
图2为本发明实施例2的处理结果。
图3为本发明实施例3的处理结果。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1模拟某脱盐工厂88％回收率的浓缩液，称取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸馏水中混合，置入1L烧瓶中，并加入25ppm阻垢剂C，配成浓缩液，其中Ca2+＝680ppm，Mg2+＝540ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。浓缩液的pH为7.9，LSI为2.7。加入无机诱导剂TAN50克，将烧瓶放在带有恒温水浴的摇床中，进行摇动混合29小时。并在此间取样若干次进行溶液pH、电导、浊度、离子浓度等的分析。
浓缩液处理后加入200mg/L的硫酸铝进行混凝过滤，得到处理后的浓缩液。混凝时，300转/分钟下进行混凝半分钟，接着在50转/分钟下进行混凝5分钟。
经过诱导处理后，浓缩液中钙离子降低了1300ppm(以CaCO3计)，溶液pH降为6.6，LSI降为0.34。对比实验不加诱导剂TAN，浓缩液中钙离子降低了40ppm(以CaCO3计)。结果如图1所示。
该例表明无机诱导剂TAN可显著降低浓缩液的结垢趋势，处理效果十分显著。经计算，回收率可提高到94％。
实施例2称取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸馏水中混合，置入三个1L烧瓶中，并分别加入25ppm三种不同类型的常用阻垢剂A，B，C(它们含有-COOH，-PO3H2，-OH，-SO3H，-COOR基团)，配成浓缩液，其中Ca2+＝680ppm，Mg2+＝540ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。加入诱导剂TAN20g/L，在恒温水浴中摇动混合26小时。
浓缩液处理后加入200mg/L的硫酸铝进行混凝过滤，得到处理后的浓缩液。混凝时，300转/分钟下进行混凝半分钟，接着在50转/分钟下进行混凝5分钟。
钙离子随时间变化的分析结果如图2所示。从图2可以看出，20g/LTAN可有效地将钙离子诱导沉积出来，浓缩液中67％-73％的钙离子被诱导沉积，且对阻垢效果差的阻垢剂C的诱导效果最好，对阻垢效果好的阻垢剂B诱导效果稍差。
该例说明无机诱导剂对不同类型的阻垢剂存在的浓缩液皆有明显的诱导沉积作用，本发明方法具有广普性。
实施例3称取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸馏水中混合，置入三个1L烧瓶中，并分别加入25ppm阻垢剂C，配成浓缩液，其中Ca2+＝680ppm，Mg2+＝540ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。分别加入诱导剂TAN5g/L，10g/L，20g/L，在恒温水浴中摇动混合26小时。
浓缩液处理后加入200mg/L的硫酸铝进行混凝过滤，得到处理后的浓缩液。混凝时，300转/分钟下进行混凝半分钟，接着在50转/分钟下进行混凝5分钟。
钙离子随时间变化的分析结果如图3所示。从图3可以看出，经过26小时的诱导反应，三种浓度的诱导剂均可有效地将钙离子诱导沉积出来，浓缩液中钙离子沉积率分别为70.6％，71.9％，73.4％。20g/L诱导剂TAN的诱导速率稍快些。
结合实施例1可知，50g/LTAN可将76％的钙离子诱导沉积出来。由此可知，5-50％浓度的诱导剂，均可有效地起到降低反渗透浓缩液LSI的目的。
实施例4模拟某脱盐工厂85％回收率的浓缩液，称取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸馏水中混合，置入1L烧瓶中，并加入25ppm阻垢剂C，配成浓缩液，其中Ca2+＝700ppm，Mg2+＝580ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。浓缩液的pH为7.85，LSI为2.75。加入无机诱导剂TAN50克，将烧瓶放在带有恒温水浴的摇床中，进行摇动混合29小时。并在此间取样若干次进行溶液pH、电导、浊度、离子浓度等的分析。
浓缩液处理后加入200mg/L的硫酸铝进行混凝过滤，得到处理后的浓缩液。混凝时，300转/分钟下进行混凝半分钟，接着在50转/分钟下进行混凝5分钟。
经过诱导处理后，浓缩液中钙离子降低了1350ppm(以CaCO3计)，溶液pH降为6.8，LSI降为0.4。
该例进一步表明无机诱导剂TAN可显著降低浓缩液的结垢趋势，经计算，回收率可提高到92％。
权利要求
1.一种反渗透浓缩液的无机诱导处理方法，其特征在于采用主要成份为CaMg(CO3)2的白云石作为无机诱导剂，对含有通用阻垢剂的反渗透浓缩液进行处理，浓缩液中加入的无机诱导剂粒径为1.5微米，浓度为5-50g/L，在恒温摇床上振荡混合25-30小时，使浓缩液中的Ca2+、Mg2+、HCO3-与无机诱导剂相互作用，浓缩液中的成垢离子在无机诱导剂上生成晶体颗粒悬浮在溶液中，诱导结束后加入200mg/L的硫酸铝，使溶液先在300转/分钟下搅拌混凝半分钟，之后将搅拌速率降为50转/分钟混凝5分钟，将溶液过滤、沉淀，得到可作为系统进水重新利用的反渗透浓缩液。
全文摘要
一种反渗透浓缩液的无机诱导处理方法，采用主要成分为CaMg(CO
文档编号C02F1/52GK1636886SQ20041008474
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月2日 优先权日2004年12月2日
发明者杨庆峰 申请人:上海交通大学