一种反渗透浓盐水软化系统及方法与流程

本发明属于水处理领域，具体涉及一种反渗透浓盐水软化系统及方法。

背景技术：

以反渗透为主的膜处理工艺在火电厂中普遍用于锅炉补给水处理系统、废水深度处理回用系统甚至末端废水膜法浓缩减量系统，为达到设计的脱盐率和产水量，反渗透系统多采用两级反渗透或多级反渗透，导致反渗透系统会产生大量的浓盐水，而且浓水经过多段处理浓缩，水中钙、镁等结垢性离子浓度会增加十倍以上。此外，ro浓水中含有阻垢剂等化学品，处理难度大，一般将此类废水称为末端废水，输送至全厂末端废水处理系统进行零排放处理。

反渗透浓水直接进入到末端废水处理系统后容易造成系统设备结垢，一般需要进行预处理，传统预处理多采用石灰软化澄清+过滤工艺，占地面积大、需要投加大量药剂，而且会产生大量污泥，需配套污泥脱水系统，工艺流程长、且较复杂，整体投资和运行费用都较高，不利于火电厂全厂废水零排放的实现。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种反渗透浓盐水软化系统及方法，能够实现高效去除反渗透浓水中结垢性离子，降低后续系统结垢倾向，具有工艺流程短、占地面积小、操作简单的特点，能实现自动化控制。该系统对电厂反渗透浓水进行软化处理，处理后出水可直接进入到末端废水处理系统。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种反渗透浓盐水软化系统，包括苦咸水反渗透装置、海水反渗透装置、涡流诱导结晶器、阻垢剂加药装置以及碳酸钠加药装置；其中，

其中，苦咸水反渗透装置与海水反渗透装置的进水端相连，海水反渗透装置的出口端与涡流诱导结晶器的进水端相连；

阻垢剂加药装置与海水反渗透装置相连，碳酸钠加药装置与涡流诱导结晶器相连。

本发明进一步的改进在于，苦咸水反渗透装置的出口与海水反渗透装置的出口还与苦咸水反渗透产水管相连。

本发明进一步的改进在于，涡流诱导结晶器上设置有结晶器出水管、结晶器粒丸排放管、废水进水管和晶种进料管。

本发明进一步的改进在于，苦咸水反渗透浓水管上设置有苦咸水反渗透浓水流量计。

本发明进一步的改进在于，海水反渗透浓水管上设置有海水反渗透浓水流量计和海水反渗透浓水钙离子表计。

本发明进一步的改进在于，阻垢剂加药装置通过阻垢剂加药泵及阻垢剂加药管与苦咸水反渗透浓水管相连通；

碳酸钠加药装置通过碳酸钠加药泵及碳酸钠加药管与涡流诱导结晶器的加药口相连。

本发明进一步的改进在于，还包括碳酸钠加药控制器，苦咸水反渗透浓水流量计、海水反渗透浓水流量计和海水反渗透浓水钙离子表计均与碳酸钠加药控制器相连。

一种基于上述的系统的反渗透浓盐水软化方法，来水通过苦咸水反渗透进水管进入苦咸水反渗透装置进行除盐，苦咸水反渗透装置的浓水进入海水反渗透装置中淡水输送至淡水箱，海水反渗透装置中浓水输送至涡流诱导结晶器中，通过对海水反渗透装置中阻垢剂加药量进行控制与调节，使海水反渗透装置中浓水达到过饱和状态后流入涡流诱导结晶器中，向涡流诱导结晶器中加入碳酸钠，浓水与涡流诱导结晶器中的碳酸钠接触混合后，形成粒丸，从而实现去除浓水中的钙离子。

本发明进一步的改进在于，阻垢剂加药量通过下式计算：

当qc2＞qc(设定)时，阻垢剂加药量为c3＝c1-c2

c1＝c0·q1·qc1

其中，c1为前馈阻垢剂加药量，c0为阻垢剂最佳加药量与进水流量q0和钙离子浓度qc1的最佳比值，q1为海水反渗透装置进水流量；

c2＝c0·q2·(qc2-qc(设定))

q2为海水反渗透装置浓水出水流量，qc2为浓水中钙离子浓度，qc(设定)为设定的钙离子浓度；

当qc2＜qc(设定)时，阻垢剂加药量为c3＝c1+c2；

c2＝c0·q2·(qc(设定)-qc2)

其中，c1为前馈阻垢剂加药量，q2为海水反渗透装置浓水出水流量，qc(设定)为设定条件下钙离子浓度，qc2为浓水中钙离子浓度。

本发明进一步的改进在于，碳酸钠加药量m通过下式计算：

m＝m0·q2·-qc2

其中，m0为试验确定的最佳碳酸钠加药量与进水流量、钙离子浓度的比值，q2为涡流诱导结晶器进水流量值，qc2为涡流诱导结晶器进水中钙离子浓度值。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明中通过设置海水反渗透装置和涡流诱导结晶器，海水反渗透装置中的浓水通过涡流诱导结晶器处理后，可去除水中大部分硬度，涡流诱导结晶器出水至末端固化系统，可以有效降低后续系统的结垢倾向，提高系统经济性和稳定性。

本发明的反渗透浓盐水软化系统在软化时，通过阻垢剂加药量的精准投加控制，保证涡流诱导结晶器进水刚好达到过饱和状态，且阻垢剂刚好失效；通过涡流诱导结晶器进水流量和钙离子浓度反馈调节可以实现碳酸钠加药量的精准控制与调节，确保涡流诱导结晶器内的钙离子完全去除。

进一步的，苦咸水反渗透浓水流量计、海水反渗透浓水流量计和海水反渗透浓水钙离子表计均与碳酸钠加药控制器相连，通过前馈-反馈协同控制，可实现阻垢剂的精准投加，保证海水反渗透装置浓水中碳酸钙刚好达到过饱和状态。

附图说明

图1为本发明一种反渗透浓盐水软化系统示意图。

图中，1-苦咸水反渗透进水管；2-苦咸水反渗透装置；3-苦咸水反渗透产水管；4-苦咸水反渗透浓水管；5-苦咸水反渗透浓水流量计；6-海水反渗透装置；7-海水反渗透产水管；8-海水反渗透浓水管；9-海水反渗透浓水流量计；10-海水反渗透浓水钙离子表计；11-涡流诱导结晶器；12-结晶器出水管；13-结晶器粒丸排放管；14-阻垢剂加药装置；15-阻垢剂加药泵；16-阻垢剂加药管；17-碳酸钠加药装置；18-碳酸钠加药泵；19-碳酸钠加药管。

具体实施方式

下面结合附图对本系统作进一步详细描述。

参见图1，本发明所述的一种反渗透浓盐水软化系统，主要包括苦咸水反渗透装置2、海水反渗透装置6、涡流诱导结晶器11、阻垢剂加药装置14、加药泵15、碳酸钠加药装置17、碳酸钠加药控制器及加药泵18。

其中，苦咸水反渗透装置2的一个出口与苦咸水反渗透产水管3相连，苦咸水反渗透装置2的另一个出口经苦咸水反渗透浓水管4与海水反渗透装置6的进水端相连，海水反渗透装置6的一个出口端经海水反渗透浓水管8与涡流诱导结晶器11的进水端相连，涡流诱导结晶器11上设置有结晶器出水管12、结晶器粒丸排放管13、废水进水管和晶种进料管。

海水反渗透装置6的另一个出口端经海水反渗透产水管7与苦咸水反渗透产水管3相连。

苦咸水反渗透浓水管4上设置有用于检测管道内水的流量的苦咸水反渗透浓水流量计5。

海水反渗透浓水管8上设置有用于监测浓水流量的海水反渗透浓水流量计9和用于检测进水中钙离子浓度的在线分析仪器，即海水反渗透浓水钙离子表计10。

进一步的，阻垢剂加药装置14通过阻垢剂加药泵15及阻垢剂加药管16与苦咸水反渗透装置2的苦咸水反渗透浓水管4相连通。

进一步的，碳酸钠加药装置17通过碳酸钠加药泵18及碳酸钠加药管19与涡流诱导结晶器11的加药口相连。

进一步的，阻垢剂加药量可通过以下步骤实现精准投加与调节：

①根据海水反渗透装置6进水流量q1、钙离子浓度在线分析仪表得到的qc1，计算前馈阻垢剂加药量c1，

c1＝c0·q1·qc1

其中，c0为通过试验确定的阻垢剂最佳加药量与进水流量q0和钙离子浓度qc1的最佳比值。

②当qc2＞qc(设定)时，此时海水反渗透装置6浓水中钙离子浓度qc2超过设定的钙离子浓度qc(设定)，海水反渗透装置6浓水中离子浓度偏高，海水反渗透装置6存在结垢风险，计算阻垢剂加药反馈补偿量c2，其中，

c2＝c0·q2·(qc2-qc(设定))

此时，计算的阻垢剂加药量为c3＝c1-c2。

③当qc2＜qc(设定)时，此时海水反渗透装置6浓水中钙离子浓度qc2低于设定的钙离子浓度qc(设定)，海水反渗透装置6浓水不能达到过饱和状态，计算阻垢剂加药反馈补偿量c2，其中，

c2＝c0·q2·(qc(设定)-qc2)

此时，计算的阻垢剂加药量为c3＝c1+c2。

其中，q2为海水反渗透装置浓水出水流量，qc(设定)为设定条件下钙离子浓度，qc2为海水反渗透装置浓水中钙离子浓度。

苦咸水反渗透浓水流量计5、海水反渗透浓水流量计9和海水反渗透浓水钙离子表计10均与碳酸钠加药控制器相连，通过前馈-反馈协同控制，可实现阻垢剂的精准投加，保证海水反渗透装置浓水中碳酸钙刚好达到过饱和状态。

具体的，碳酸钠加药量可以通过涡流诱导结晶器11进水流量与进水离子浓度反馈实现精准调节控制，碳酸钠加药量计算公式如下：

m＝m0·q2·-qc2

其中，m0为试验确定的最佳碳酸钠加药量与进水流量、钙离子浓度的比值，q2为涡流诱导结晶器进水流量值，qc2为涡流诱导结晶器进水中钙离子浓度值。

本发明的工作过程为：来水通过苦咸水反渗透进水管1进入苦咸水反渗透装置2进行除盐，苦咸水反渗透装置2的浓水通过苦咸水反渗透浓水管4进入海水反渗透装置6，产水通过苦咸水反渗透产水管3和海水反渗透产水管7输送至淡水箱，海水反渗透装置6浓水通过海水反渗透浓水管8输送至涡流诱导结晶器11底部进水区。海水反渗透装置进水设置阻垢剂加药点，通过对阻垢剂加药量进行控制与调节，使海水反渗透装置6浓水刚好达到过饱和状态，且阻垢剂刚好失效。

同时，通过碳酸钠加药泵18的变频实现加药量调节。海水反渗透浓水与涡流诱导结晶器11中投加的碳酸钠充分接触混合后，浓水中的钙离子等会在晶核颗粒表面沉积并逐渐增大形成粒丸(主要成分为caco3、caso4、sio2)，当粒丸直径达到4mm左右时会在涡流诱导结晶器11中沉降在结晶器布水装置上，通过涡流诱导结晶器11下部的粒丸排放管13定期排出系统。涡流诱导结晶器11能够完全去除浓水中的钙离子，出水经上部结晶器出水管12排出，最终进入末端固化单元。

本发明的一种反渗透浓盐水软化系统，浓缩倍率高、浓水减量效果好、不产生污泥，工艺流程短、操作简单，能实现自动化控制。可以广泛应用于原水处理、海水淡化、工业水处理和废水回用处理等领域。

以上所述仅是本发明的实施步骤的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。