[發明專利]一種預防煤化工循環水回用中膜污染的預處理方法

在審

• 申請號: 201810368824.2
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108675466A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 姜忠義;蘇延磊;吳洪;余倩倩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C02F5/02
• 分類號: C02F5/02;C02F103/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

本發明公開了一種預防煤化工循環水回用中膜污染的預處理方法，主要針對煤化工循環水循環中產生的排污水以及濃鹽水。該方法包括水體軟化和廢水脫硅，其中，水體軟化采用雙堿法脫除煤化工循環水排污水的鈣離子和鎂離子，所用試劑是碳酸鈉和氫氧化鈉；廢水脫硅采用結晶氯化鋁絮凝沉淀去除水體中的硅；經過水體軟化和廢水脫硅處理后的水樣中鈣離子濃度為29～45mg/L，鎂離子濃度為4～10mg/L，二氧化硅濃度為6～9mg/L。對結垢離子的去除率達90％以上，效率高、操作簡單，解決了煤化工循環水回用中的鈣、鎂以及硅離子所引起的膜結垢問題，較大程度地提升膜的壽命，提高污水處理效率。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，特別涉及煤化工廢水的一種污水處理技術，尤其是一種預防和消除煤化工循環水排污水及濃鹽水回用中膜結垢的方法。

背景技術

近年來，隨著我國經濟快速發展，環境問題也越來越引起人們的關注。煤化工項目作為我國發展的重要方向，實現煤化工循環水“零排放”對工業、對環境都具有重要的意義。煤化工“零排放”是指將煤化工工藝中所產生的有機廢水和含鹽廢水進行處理，實現其資源化利用。煤化工廢水經過生化處理以及超濾、反滲透、電滲析等膜技術工藝過程可實現廢水的循環利用。

煤化工循環水主要是源于地下水或地表水補水、生化出水以及冷凝水，由有機物以及無機物組成。無機物主要包括Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-、SiO₃^2-、F^-、PO₄^3-、Ba²⁺等無機鹽離子，主要源于天然水以及添加的阻垢劑等化學物質。當天然水進入循環水系統，在不斷濃縮后，致使其中的無機鹽離子濃度不斷增加。同時在工藝過程中，由于添加阻垢劑、緩蝕劑等含無機鹽的組分，使水中無機鹽濃度增加。

循環水排污水來自于循環冷卻水系統，排污水水質較差，其中結垢性和腐蝕性離子(主要是Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SiO₃^2-和SO₄^2-等)含量是補充水的數倍，同時排污水中含有大量菌藻和微生物。濃鹽水主要源自于除鹽水系統排水及回用水系統濃水，其水質成分復雜，污染程度高，濃鹽水中含有各種鹽類，且濃度較高。

循環水排污水在經過超濾、電滲析及反滲透的過程中，其中濃縮的無機鹽離子會造成膜結垢，從而影響膜系統的正常運行。而濃鹽水中含鹽豐富，在其回用過程中，無機鹽離子亦會濃縮，從而形成膜垢。膜結垢不僅會造成回用效率降低，更會降低膜的使用壽命，解決膜結垢問題勢在必行。

膜結垢主要是由水體中的Ca²⁺、Mg²⁺和SiO₃^2-引起。循環水中含有的Ca²⁺、Mg²⁺在濃縮循環過程中會與其中CO₃^2-、SO₄^2-、OH^-等離子形成沉淀，堵塞膜系統。當體系中存在著各種形態的硅以及Ca²⁺、Mg²⁺時，當達到過飽和時，變形成硅酸鈣和硅酸鎂等含硅沉淀，這些已經形成的微小顆粒又會成為成核中心，加速沉淀過程形成硅垢；另一方面，由于濃縮形成碳酸鈣和氫氧化鎂等其他類型的水垢，這些水垢粒子為硅酸垢提供晶核中心，從而促進混合型水垢的形成；此外，由于大量鹽分的存在，以及pH值的降低，使得硅酸膠體可能析出，形成無定型或聚合態的硅酸沉淀。硅沉淀不僅發生在源水硅濃度比較高的第一級膜表面，而且發生在低硅濃度的多級膜表面，一旦形成很難清除，在清理的過程中容易損壞膜組件。