[發明專利]水處理工藝

有效

• 申請號: 201180033784.2
• 申請日: 2011-05-13
• 公開（公告）號: CN103080018A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 皮特·沃伊特;邁克·霍利特;尼古拉·崇德
• 申請（專利權）人: 清潔技術有限公司
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42;B01D15/04
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所 11210
• 代理人: 田磊

技術領域

本發明涉及水的處理，以去除溶解成分。

本發明特別涉及---但絕不是僅涉及---吸附-濃縮-解吸附的綜合水處理工藝，該工藝可使水處理提高成品水的回收。

背景技術

針對如下其中一個或多個目的，水的處理可采用商業方式進行：

通過將污染物濃縮為相對于區域可利用性的小體積，以避免將污染水排放到周圍環境受體，所述區域被劃定為凈局部自然蒸發；

制成經過處理的水流，實現經濟有益地應用或供人類直接消耗，或者

增加這些組分的濃度，以便---例如---通過結晶化或沉淀來便于水的分離，幫助回收有用組分。

只要水處理的目的是為有效使用而進行水的回收，特別是只要從陸地場所流出的水，因為能夠處理的水資源的限制，常常會鼓勵最大限度地進行水的回收。另外，也鼓勵生產出小體積的含有主要污染物的濃縮物或鹽水，這樣，污染物區域和這種濃縮物或鹵水自然蒸發都會限定在與可利用區域相稱的程度。

只要目的是回收可能有用的組分，也鼓勵產生高濃度效應，以便這些組分的下游回收工藝可以低成本相對小規模地進行。

在水處理中，產生濃縮效應的工業化生產工藝包括如下方面：

薄膜技術，該技術應用壓力或電位，在水或特定組分優選流過薄膜時，以保克服滲透力和保留溶解物種時的流動阻力，

蒸發技術，在這種技術中，利用熱能或機械能來蒸發水，使溶解的物質滯留在小型濃縮物流中，以及

離子交換工藝，在這種技術中，溶解離子種類會被吸附到固體物上，這些固體物能夠用水合氫和氫氧離子取代溶液中的這些離子種類。這個工藝也可以相反方式進行，即以合適濃度將固體物與強酸和強堿接觸，從而將離子種類解吸附為較小的濃縮的洗脫物液流。

基于薄膜的濃縮工藝包括反滲析法和電滲析法。

蒸發濃縮工藝包括多級閃蒸，多效蒸發，和壓汽蒸餾。

產生濃縮效應的離子交換工藝包括水凈化用的去離子處理。

在經濟上來講，在能夠實現的濃縮效應方面上述每項工藝都受到限制。

基于薄膜的工藝，與其它方法相比，在經濟上更有效，相對于可用熱能成本，在依賴于電力或其它驅動力成本濃縮物中，可達到特定的離子強度。在薄膜工藝中，隨著所獲得的鹵水濃度，所回收的水的增量成本會顯著增加。

蒸發工藝，所回收的水的蒸餾增量成本則很少依賴所獲得的濃縮效應，在經濟上更有效，其中，預期可獲得很高的鹵水最終濃度(對于低排放容量來講)，或者，其中存在低值廢熱源。

僅用于水處理的離子交換的缺點是，需要消耗用來從離子交換材料中解吸附離子種類的試劑。所消耗的試劑數量取決于從給水中去除的鹽份的濃度。盡管技術上能夠產生高濃度效果，但在離子交換時對經濟上可接受的給水強度的限制則通常會限制其的使用，以清潔離子強度較低的水，直接使用或排放問題則不會像特定污染物出現那么高，另外，產生高純度去離子化水。

另外，依然存在其它會對使用工業應用工藝獲得的濃縮效應的限制。特別是，具有熱效果的薄膜工藝和蒸發工藝都使用了較大接觸區域，以便從濃縮物流中分離透過液流或餾出物流。即使在濃縮比(高濃縮效應)的一些給水上采用化學預處理，例如酸化，濃縮(鹵水)液流通常會相對于特定固體化合物而變得超飽和，這種化合物可包括鈣、鍶和硫酸鋇和碳酸鹽以及硅酸鹽和硅膠體。優選地，這些固體產物會偏向薄膜和熱交換表面分離，形成污垢和水銹，降低工藝效果，而且需要經常清潔。雖然市場上可獲得阻垢劑，但這些添加劑僅增加了污垢和水銹發生的過度飽和，所以，只能緩解---但不是去除---水銹和污垢會構成高濃縮效應的限制范圍。

為了水的回收或環境保護而在工業上進行處理的多數水，包括苦咸地下水、工業和金屬加工廢水，和從天然或誘發酸巖排放的水，都會含有各種組分，會產生水銹和污垢，以下稱之為“水銹促成成分”。因此，需要提出一種可處理水的工藝，按照這種工藝，會引起污垢和水銹的成分在進入濃縮階段前就從水中清除或減少。

對在濃縮工藝中可能會產生硫酸鹽、碳酸鹽和硅垢具有最大影響的給水組分是第二組元素鈣、鍶和鋇中的一個或多個的鹽，在一些情況下，鋁和鎂也會起輔助作用。術語“含鈣水亞組成分”以下用來表示鈣、鍶和鋇的一個或多個元素。

在進入薄膜或蒸發濃縮步驟之前，可采用若干個現有技術的預處理方法來清除這些成分，這些預處理方法都是基于離子交換，涉及到這些離子成分交換成其它離子成分，其它離子成分則不會引起水銹和污垢。