一种高含硼地热尾水的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业废水处理及回收利用领域，特别是涉及一种高含硼地热尾水的处理方法。
【背景技术】
[0002]我国地热资源储量丰富，现以北方开发利用为主，寒冷时节用于城镇居民采暖，既节省了大量燃煤，又减少了二氧化碳、二氧化硫排放。
[0003]为防止无度开采地热资源，地热开发要求“一井一灌”，旨在保护深层水源。但回灌井钻井费用高昂、使用期限短暂，所以制约了地热开发事业快速发展。以咸阳区域为例，打一口回灌井成本愈500万元(井深3300m X 1550元/m = 511.5万元)，当尾水回灌地层3?6个月后，近井地带便产生污染淤塞，失去回灌作用。初步统计，冬季供暖期间，全国每天累积汲取地热水量已愈百万吨，而尾水回灌数量不足20%，即绝大部分尾水直接外排或经生活污水处理厂予以处理。
[0004]实施地热尾水处理及资源化利用，地热尾水经处理后，可以符合生活饮用水标准，或地面水排放标准，这样既可缓解了淡水缺乏局面，又能弥补浅层地下水源不足问题，并且一旦浅层水系饱和后，会向地层纵深渗透，恢复深层水源。总之，无论是从能源接替的战略发展考虑，还是着眼于现实需求，实施地热尾水处理及资源化利用，不单纯依赖回灌井处置尾水，皆不失为一项重要举措。
[0005]“地热尾水”是指经板框换热之后的地热原水，一般源于地表下1000?3500m深处，水质组分十分复杂，不仅矿化度高，重金属离子(铅、铬、锌、汞等)及非金属离子(硼、砷、氟等)含量也比较高。以咸阳区域为例，地热尾水硼含量约100mg/L，超出国家《地表水环境质量标准》规定指标((0.5mg/L)200倍。有关毒理分析试验结果表明:当人体吸收超过10mg硼之后，会产生中毒现象，首先伤及内脏，甚至造成生命危险。如果农作物、经济作物及蔬菜浇灌用水中含硼量> 30mg/L时，会造成减产或绝收。
[0006]在除硼工艺方面，日本生产的“除硼专用RO膜”取得了一定的效果，但在处理地热尾水时存在一些问题:一是工艺复杂，首先需将尾水(原水)PH值从7.1调高至10.5以上，待终端产水后再加酸性物质中和，如此一来，必然导致各项费用增加；二是除硼率< 90%，依然超出中国国家标准的20倍；三是产水率< 60%，余下的40%仍会造成二次污染；四是“除硼专用膜”耐温< 40°C，而地热尾水为50?55°C，不能直接进膜。而采用过滤吸附技术处理地热尾水，在地热尾水含硼量100mg/L时，采用国内外生产的10余种除硼树脂或介质，分别进行室内实验及现场小型试验，虽经四级过滤吸附，除硼率仍小于90%，出水远远高于国家地面水排放标准的要求。因此现有除硼工艺无法满足地热尾水除硼之技术要求。
[0007]在除硼设备方面，在设备内置介质进行吸附过滤时，国内外均采用“水帽”(一种小型伞状过滤器)隔离保护介质，同时实施过滤功能。水帽多为PE材质，丝扣(子扣)与花板(钢板)母扣吻合性差，设备运行超过0.5MPa，极易造成丝扣脱落或水帽格栅断裂，导致设备内的介质在短时间内全部流失，不能满足吸附过滤除硼的运行要求。
【发明内容】
[0008]针对地热尾水除硼的技术要求，为了克服现有技术中除硼率低、处理后废水不能充分回收率和达标排放，除硼设备易损坏、等问题，本发明提供了一种地热尾水的处理方法，提高除硼效率、降低设备投资成本和运行费用，提高地热尾水资源化利用水平。
[0009]本发明的一种高含硼地热尾水的处理方法是这样实现的:
[0010]a.地热尾水进入由预过滤器和除硼过滤器组成的除硼装置，去除固体、离子杂质和硼；处理后的出水达到废水排放标准，高含硼浓缩液可以作为提硼原料；
[0011]b.除硼过滤器出水进入陶瓷膜超滤设备进行处理；
[0012]c.陶瓷膜超滤出水进行一级防渗透处理，一级反渗透出水能够达到生活饮用水卫生标准；
[0013]d.一级反渗透出水进行二、三级反渗透处理，三级反渗透出水能够达到桶装纯净水卫生标准；
[0014]所述预过滤器装填由活性炭和硅藻土烧结而成的过滤介质，所述除硼过滤器装填含有多价醇基和氨基的除硼吸附树脂；
[0015]所述除硼过滤器为立式罐形容器，由罐上端、罐体、罐下端三部分组成；所述罐上端的顶部设有进排气阀；所述罐下端的底部设有排污阀；所述罐体的下部一侧设有地热尾水进口，所述罐体的上部与所述地热尾水进口相对的另一侧设有产水口 ；在所述地热尾水进口之上设有下花板，在所述产水口之下设有上花板，在所述上花板和所述下花板的下面安有纤维滤网。
[0016]在具体实施时，所述地热尾水的硼元素含量为:20mg/L-200mg/L，其矿化度为4000mg/L ?6000mg/L、总硬度为 200mg/L ?260mg/L、溶解性固体为 4000mg/L ?5000mg/L、可溶性二氧化娃为40mg/L?50mg/L、娃酸钠为30mg/L?60mg/L、氟为2mg/L?2.5mg/L。在具体实施时，所述预过滤器中过滤介质的粒径为0.2?0.4mm ;所述除硼过滤器中除硼吸附树脂的粒径为0.2?0.4mm。所述上纤维滤网和下纤维滤网的网眼孔径为100?120目；所述上花板和所述下花板以支架固定到所述罐体。
[0017]在具体实施时，步骤a中，所述预过滤器的操作压力0.1?0.2MPa，进水温度 600C,罐体内循环时间5?40min、优选5?15min,清洗周期4?8h、优选5?7,清洗时间2?3h ;所述除硼过滤器的操作压力0.1?0.2MPa，进水温度彡60°C，进水pH7?10、优选7?8，罐体内循环时间10?40min、优选5?15min,清洗周期3?6h、优选4?5,清洗时间2?3h。
[0018]在具体实施时，在所述预过滤器清洗时，首先使用含有0.93?0.99?丨％氢氧化钠的清洗液进行碱性清洗，然后使用含有1.2?1.28wt%盐酸的清洗液进行酸性清洗；在所述除硼过滤器清洗时，首先使用含有1.2?1.28wt%盐酸的清洗液进行酸性清洗，然后使用含有0.93?0.99wt%氢氧化钠的清洗液进行碱性清洗。
[0019]在具体实施时，在所述预过滤器清洗时，所述碱性清洗和酸性清洗的清洗时间分别为15min ;在碱性清洗后，用清水进行清洗，至清洗出水的pH为7?8 ;在酸性清洗后，用清水进行清洗，至清洗出水的pH为5?6 ;在所述除硼过滤器清洗时，所述酸性清洗和碱性清洗的清洗时间分别为15min ;在酸性清洗后，用清水进行清洗，至清洗出水的pH为5?6 ;在碱性清洗后，用清水进行清洗，至清洗出水的pH为7?8。
[0020]在具体实施时，在步骤b，所述陶瓷膜超滤的操作条件为:进水温度< 60°C、操作压力彡0.4MPa、反冲周期0.3h?0.75h、反冲时间0.5?I分钟、反冲压力彡0.5Mpa，产水悬浮物粒径< 0.05 μ m ;在步骤c，所述一级防渗透的操作条件为:进水数量20?25m3/h、产水数量12.5?14m3/h、进水温度彡60°C、操作压力1.3?1.4MPa、清洗周期3?6个月；在步骤d，所述二、三级防渗透的操作条件为:进水数量0.7?0.8m3/h、产水数量0.5?0.6m3/h、进水温度彡60°C、操作压力0.9?1.1MPa，清洗周期10?18个月。在步骤c和步骤d，采用一级反渗透产水配制的0.5?lwt%十二烷基硫酸钠的水溶液，温度> 50°C作为反渗透膜的清洗液。
[0021]预处理设备的主要作用是拦截阻隔尾水中所含固体物质，不仅大幅提升除硼效率，而且可节省约30 %的除硼费用。
[0022]预处理滤料是由活性碳微粒与硅藻土等材料混和烧结而成的颗粒，与除硼吸附树脂配伍使用，效果极佳；该滤料经再生之后重复使用，能够大大降低除硼运行费用。经过预处理的地热尾水中的悬浮物彡10mg/L，硼元素20mg/L?200mg/L。
[0023]除硼过滤器填装的吸附树脂是一种聚合物，具有显著的选择性吸附硼的作用，其化学结构在官能团中具备多价醇基和胺基，多价醇基部分与硼生成络合阴离子，胺基部分作为阴离子交换基捕集生成的络合阴离子，从而选择吸附硼离子。该滤料不受共存盐类的影响，但对pH值非常敏感，络合离子只有在中性或碱性溶液中才能生成，反之，在酸性溶液里络合离子分解。
[0024]除硼过滤器的产水水质既可达到废水排放标准，又能链接下游设备，将水质深度处理，使净化水质达到饮用水或农田灌溉用水指标要求。利用本发明得到的提取硼浓缩液可以再行制备硼化产品；为制备硼化产品、实现了“变害为宝”、杜绝了环境“二次污染”创造了先决条件。
[0025]采用100目平面合成纤维滤布，替代多年沿袭的“水帽”隔离介质的过滤方式，工艺简约，造价低廉；其流通面积与水帽相比，可提高3倍以上；而且耐高温、耐腐蚀，抗压强度提高三倍以上，使用期限可延长3年；不仅大大减少了投资成本，而且能够确保过滤介质不再遭受损失。与采用“水帽”的现有技术相比，该方法能够提高单位时间尾水处理量二倍，并且杜绝过滤介质随时流失现象。
[0026]本发明改变了地热尾水(或废水)处理通过介质过滤时,普遍采用的自上而下的传统方法，采用低进高出工艺，解决了实际生产运行中极易出现的“偏流”，提升了尾水处理质量及生产时效。并且突破了地热尾水或工业废水处理高于40°C技术限制，将温度提升至60 0C，拓展了地热尾水进行高温处理及深度加工应用范围。
[0027]在地热尾水处理及综合利用工艺流程中，一般情况下，预处理器和除硼过滤器，用水清洗过滤介质即可；但由于地热尾水硅及硫酸钙含量偏高，可将杂质(细粉砂或悬浮物)粘附于过滤介质之上，所以，必要时还要使用酸性和碱性溶液进行化学清洗。
[0028]在地热尾水含硼量100mg/L时，采用国内、外生产的10余种除硼树脂或介质，分别做了室内实验及现场小型试验，虽经四级过滤吸附，除硼率约<90%。本发明的首先经过预处理器的过滤介质，然后再经吸附树脂除硼，效果极佳，除硼率> 99.6%,吨水投资成本及吨水运行成本与现有技术相比分别下降58%和40%，不仅除硼效果好而且能够显著降低能耗。本发明针对地热尾水之水质特性，研发了以除硼设备为主、膜分离为辅并有机结合的新型工艺流程，在治理地热尾水、防止浅层水源及环境污染中，收到了显著的“治污创收”效果。
【附图说明】
[0029]附图1，是本发明地热尾水除硼过滤器的结构示意图，其中:
[0030]1-地热尾水进口 ；2_产水口 ；3_过滤介质入口 ；4_过滤介质出口 ；5_进排气阀；6-排污口 ；7_上花板；8_下花板；9_上纤维滤网；10_下纤维滤网；11_上法兰；12_下法兰；13支架-;14-支架；15-设备支架
[0031]附图2，是本发明地热尾水除硼方法的工