專利名稱：反滲透濃縮液的無機(jī)誘導(dǎo)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反滲透濃縮液的無機(jī)誘導(dǎo)處理方法，采用無機(jī)誘導(dǎo)劑來降低反滲透濃縮液的結(jié)垢趨勢(shì)，提高反滲透系統(tǒng)水回收率，實(shí)現(xiàn)濃縮液資源再利用。屬于環(huán)境科學(xué)中廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
反滲透(RO)脫鹽廣泛地應(yīng)用在苦咸水和海水淡化、醫(yī)藥生產(chǎn)、電子工業(yè)高純水、飲料用水、化工生產(chǎn)等工業(yè)領(lǐng)域。和蒸餾法脫鹽相比，反滲透具有能耗低，運(yùn)行操作簡(jiǎn)便，無再生廢液排放，系統(tǒng)占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)等突出優(yōu)點(diǎn)。隨著制膜技術(shù)的改進(jìn)、能量回收系統(tǒng)的開發(fā)、預(yù)處理技術(shù)的改進(jìn)以及對(duì)高低鹽度進(jìn)水的廣泛適用性，反滲透脫鹽成本逐年明顯下降，反滲透工藝在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，將成為21世紀(jì)脫鹽領(lǐng)域的主導(dǎo)高新技術(shù)之一。
在反滲透系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，膜的結(jié)垢是一個(gè)十分棘手的問題，它的出現(xiàn)造成了反滲透裝置產(chǎn)水量的大幅下降，限制了該技術(shù)更廣泛的應(yīng)用。為了克服結(jié)垢問題，一般反滲透系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)都在進(jìn)水中添加阻垢劑，以將成垢離子維持在較高的過飽和度而不結(jié)垢，從而提高了水的回收率。
反滲透系統(tǒng)的回收率達(dá)到一定程度后，若再繼續(xù)提高回收率，溶液中的成垢離子由于濃度已高度過飽和，阻垢劑已不能將其維持在不結(jié)垢狀態(tài)，它們將在膜上結(jié)垢析出，故此時(shí)只有將濃縮液排放。即使采用了濃縮液循環(huán)技術(shù)也將有最終濃縮液的排放。對(duì)反滲透的最終排放液，目前一直沒有被很好地利用，一般就直接被排放掉了，造成了水資源的浪費(fèi)。實(shí)際上，由于反滲透進(jìn)水都經(jīng)過了嚴(yán)格的預(yù)處理，故濃縮液的水質(zhì)也很高。濃縮液含有較高的鹽份，特別是Ca2+、Mg2+、HCO3-等成垢離子濃度高，具有較大的結(jié)垢趨勢(shì)，即較高的LSI值(朗格利爾飽和指數(shù))，易于結(jié)垢而不能繼續(xù)利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種反滲透濃縮液的無機(jī)誘導(dǎo)處理方法，采用較低的成本來降低反滲透濃縮液的結(jié)垢趨勢(shì)，處理后的濃縮液可作為進(jìn)水重新利用。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用一種無機(jī)誘導(dǎo)方法，對(duì)反滲透濃縮液進(jìn)行處理，利用無機(jī)誘導(dǎo)劑與濃縮液中的Ca2+、Mg2+、HCO3-反應(yīng)，使溶液中高過飽和度的成垢離子沉積出來，然后通過溶液過濾將沉積物除去，降低了溶液的結(jié)垢趨勢(shì)，從而可將濃縮液作為進(jìn)水重新利用，提高反滲透系統(tǒng)水回收率。
在本發(fā)明的無機(jī)誘導(dǎo)法中，采用一種無機(jī)誘導(dǎo)劑TAN(一種白云石，主要成份為CaMg(CO3)2)進(jìn)行，將該誘導(dǎo)劑加入反滲透濃縮液中(包含25ppm阻垢劑)，TAN粒徑為1.5微米，濃度為5-50g/L，在恒溫?fù)u床上進(jìn)行振蕩混合，混合時(shí)間為25-30小時(shí)。在混合期間，濃縮液中的Ca2+、Mg2+、HCO3-與無機(jī)誘導(dǎo)劑TAN相互作用，此時(shí)阻垢劑已不能起到阻止生長(zhǎng)的作用，依據(jù)同習(xí)性生長(zhǎng)原理，成垢離子不斷在TAN上生長(zhǎng)沉積，從而降低了濃縮液的過飽和度。
經(jīng)過TAN的誘導(dǎo)處理，高度過飽和濃縮液中的成垢離子已在TAN上生成晶體顆粒懸浮在溶液中，此時(shí)濃縮液變得混濁。為了高效地除去這些懸浮結(jié)垢顆粒，本發(fā)明采用混凝的方法即在誘導(dǎo)結(jié)束后，加入200mg/L的硫酸鋁進(jìn)行混凝?；炷龝r(shí)，溶液先在300轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行攪拌混凝半分鐘，使混凝劑和溶液充分混合，之后將攪拌速率降為50轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)行混凝5分鐘，使形成的礬花充分長(zhǎng)大?；炷Y(jié)束后，將溶液過濾，除去沉淀的礬花，即得到處理后的反滲透濃縮液，此濃縮液的結(jié)垢趨勢(shì)已大大降低，可以作為反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水重新利用。
對(duì)處理后的反滲透濃縮液進(jìn)行離子濃度分析，并計(jì)算LSI(Langelier朗格利爾飽和指數(shù))值，結(jié)果表明溶液結(jié)垢趨勢(shì)大大降低。濃縮液初始的LSI為2.4-2.7，經(jīng)誘導(dǎo)處理后，其LSI可降至0.3-0.4左右。反滲透系統(tǒng)回收率可從85-88％提高到92-94％。
本發(fā)明方法采用的無機(jī)誘導(dǎo)法處理反滲透濃縮液，其成本低，所用誘導(dǎo)劑TAN價(jià)廉易得，無毒無害，處理過程成本低廉；處理過程環(huán)境友好，無有害物質(zhì)的排放，處理后的濃縮液可作為進(jìn)水重新利用，實(shí)現(xiàn)濃縮液資源化，提高反滲透系統(tǒng)水回收率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的處理結(jié)果。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的處理結(jié)果。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的處理結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1模擬某脫鹽工廠88％回收率的濃縮液，稱取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸餾水中混合，置入1L燒瓶中，并加入25ppm阻垢劑C，配成濃縮液，其中Ca2+＝680ppm，Mg2+＝540ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。濃縮液的pH為7.9，LSI為2.7。加入無機(jī)誘導(dǎo)劑TAN50克，將燒瓶放在帶有恒溫水浴的搖床中，進(jìn)行搖動(dòng)混合29小時(shí)。并在此間取樣若干次進(jìn)行溶液pH、電導(dǎo)、濁度、離子濃度等的分析。
濃縮液處理后加入200mg/L的硫酸鋁進(jìn)行混凝過濾，得到處理后的濃縮液。混凝時(shí)，300轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝5分鐘。
經(jīng)過誘導(dǎo)處理后，濃縮液中鈣離子降低了1300ppm(以CaCO3計(jì))，溶液pH降為6.6，LSI降為0.34。對(duì)比實(shí)驗(yàn)不加誘導(dǎo)劑TAN，濃縮液中鈣離子降低了40ppm(以CaCO3計(jì))。結(jié)果如圖1所示。
該例表明無機(jī)誘導(dǎo)劑TAN可顯著降低濃縮液的結(jié)垢趨勢(shì)，處理效果十分顯著。經(jīng)計(jì)算，回收率可提高到94％。
實(shí)施例2稱取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸餾水中混合，置入三個(gè)1L燒瓶中，并分別加入25ppm三種不同類型的常用阻垢劑A，B，C(它們含有-COOH，-PO3H2，-OH，-SO3H，-COOR基團(tuán))，配成濃縮液，其中Ca2+＝680ppm，Mg2+＝540ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。加入誘導(dǎo)劑TAN20g/L，在恒溫水浴中搖動(dòng)混合26小時(shí)。
濃縮液處理后加入200mg/L的硫酸鋁進(jìn)行混凝過濾，得到處理后的濃縮液?；炷龝r(shí)，300轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝5分鐘。
鈣離子隨時(shí)間變化的分析結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，20g/LTAN可有效地將鈣離子誘導(dǎo)沉積出來，濃縮液中67％-73％的鈣離子被誘導(dǎo)沉積，且對(duì)阻垢效果差的阻垢劑C的誘導(dǎo)效果最好，對(duì)阻垢效果好的阻垢劑B誘導(dǎo)效果稍差。
該例說明無機(jī)誘導(dǎo)劑對(duì)不同類型的阻垢劑存在的濃縮液皆有明顯的誘導(dǎo)沉積作用，本發(fā)明方法具有廣普性。
實(shí)施例3稱取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸餾水中混合，置入三個(gè)1L燒瓶中，并分別加入25ppm阻垢劑C，配成濃縮液，其中Ca2+＝680ppm，Mg2+＝540ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。分別加入誘導(dǎo)劑TAN5g/L，10g/L，20g/L，在恒溫水浴中搖動(dòng)混合26小時(shí)。
濃縮液處理后加入200mg/L的硫酸鋁進(jìn)行混凝過濾，得到處理后的濃縮液?；炷龝r(shí)，300轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝5分鐘。
鈣離子隨時(shí)間變化的分析結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，經(jīng)過26小時(shí)的誘導(dǎo)反應(yīng)，三種濃度的誘導(dǎo)劑均可有效地將鈣離子誘導(dǎo)沉積出來，濃縮液中鈣離子沉積率分別為70.6％，71.9％，73.4％。20g/L誘導(dǎo)劑TAN的誘導(dǎo)速率稍快些。
結(jié)合實(shí)施例1可知，50g/LTAN可將76％的鈣離子誘導(dǎo)沉積出來。由此可知，5-50％濃度的誘導(dǎo)劑，均可有效地起到降低反滲透濃縮液LSI的目的。
實(shí)施例4模擬某脫鹽工廠85％回收率的濃縮液，稱取NaCl，MgCl2，CaCl2，NaHCO3，加入蒸餾水中混合，置入1L燒瓶中，并加入25ppm阻垢劑C，配成濃縮液，其中Ca2+＝700ppm，Mg2+＝580ppm，Na+＝2780ppm，HCO3-＝2890ppm，Cl-＝4880ppm。濃縮液的pH為7.85，LSI為2.75。加入無機(jī)誘導(dǎo)劑TAN50克，將燒瓶放在帶有恒溫水浴的搖床中，進(jìn)行搖動(dòng)混合29小時(shí)。并在此間取樣若干次進(jìn)行溶液pH、電導(dǎo)、濁度、離子濃度等的分析。
濃縮液處理后加入200mg/L的硫酸鋁進(jìn)行混凝過濾，得到處理后的濃縮液?；炷龝r(shí)，300轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝半分鐘，接著在50轉(zhuǎn)/分鐘下進(jìn)行混凝5分鐘。
經(jīng)過誘導(dǎo)處理后，濃縮液中鈣離子降低了1350ppm(以CaCO3計(jì))，溶液pH降為6.8，LSI降為0.4。
該例進(jìn)一步表明無機(jī)誘導(dǎo)劑TAN可顯著降低濃縮液的結(jié)垢趨勢(shì)，經(jīng)計(jì)算，回收率可提高到92％。
權(quán)利要求
1.一種反滲透濃縮液的無機(jī)誘導(dǎo)處理方法，其特征在于采用主要成份為CaMg(CO3)2的白云石作為無機(jī)誘導(dǎo)劑，對(duì)含有通用阻垢劑的反滲透濃縮液進(jìn)行處理，濃縮液中加入的無機(jī)誘導(dǎo)劑粒徑為1.5微米，濃度為5-50g/L，在恒溫?fù)u床上振蕩混合25-30小時(shí)，使?jié)饪s液中的Ca2+、Mg2+、HCO3-與無機(jī)誘導(dǎo)劑相互作用，濃縮液中的成垢離子在無機(jī)誘導(dǎo)劑上生成晶體顆粒懸浮在溶液中，誘導(dǎo)結(jié)束后加入200mg/L的硫酸鋁，使溶液先在300轉(zhuǎn)/分鐘下攪拌混凝半分鐘，之后將攪拌速率降為50轉(zhuǎn)/分鐘混凝5分鐘，將溶液過濾、沉淀，得到可作為系統(tǒng)進(jìn)水重新利用的反滲透濃縮液。
全文摘要
一種反滲透濃縮液的無機(jī)誘導(dǎo)處理方法，采用主要成分為CaMg(CO
文檔編號(hào)C02F1/52GK1636886SQ20041008474
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月2日
發(fā)明者楊慶峰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)