一种废水零排放系统中离子交换器再生废液循环利用方法与流程

1.本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种废水零排放系统中离子交换器再生废液循环利用方法。


背景技术：

2.随着我国对环境水资源循环利用的要求提升，废水零排放或近零排放业已成为我国尤其是西北缺水地区大型工矿企业新建项目和现有水处理系统升级改造的必选项目。目前，废水零排放系统主要采用物理、化学或生物预处理工艺、膜法浓缩工艺和蒸发结晶工艺相结合的方式完成废水循环回用和废水零排放。其中，离子交换器是保障膜法浓缩工艺正常运行的把关工艺，但通常会产生约占处理水量3-5％的离子交换器再生废液。在现有的废水零排放系统中，离子交换器再生废液通常采用的处置方式为：将其回流至高密度澄清池前端的调节池中，通过在高密度澄清池中额外投加氢氧化钠和碳酸钠进行除硬。但在废水零排放系统运行过程中很难控制高密度澄清池中氢氧化钠和碳酸钠的投加量，易导致加药量多加或少加，引起高密度澄清池出水硬度和碱度均波动较大，严重影响高密度澄清池的处理效果及其后续处理设施的处理效果，增大了废水零排放系统的操作运行管理难度。同时，离子交换器再生废液在单独收集处理过程中也需消耗较多的碳酸钠和氢氧化钠，进一步增加了废水零排放系统运行的药剂消耗成本。此外，二级反渗透浓水经过浓缩通常含有较高浓度的二氧化硅，也需设置除硅池以去除二氧化硅，才能进行后续膜分离单元和蒸发结晶单元。由此可知：在现有废水零排放系统中仍存在系统复杂、工艺流程长、药剂成本和能耗高等缺点，不能很好的实现废水零排放系统的高效低耗运行。因此，如何避免大量化学试剂的添加，同时降低系统末端处理的难度和负荷，是废水零排放系统优化和升级改造亟待解决的关键问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决上述问题，提供一种废水零排放系统中离子交换器再生废液循环利用方法，充分利用废水零排放系统中二级反渗透浓水和离子交换器再生废液水质特点，实现废水零排放系统中离子交换器再生废液的系统内自循环利用，以废治废；可大量降低外源化学试剂投加量，降低废水零排放系统中渗透膜浓缩单元结垢离子，延长渗透膜浓缩系统使用寿命，同时增强蒸发结晶单元的运行稳定性；此外，该方法还能减少零排放系统末端废水中硫酸根、氯离子和钠离子浓度，进一步降低蒸发结晶单元的处理水量及其投资运行成本。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种废水零排放系统中离子交换器再生废液循环利用方法，包括预处理单元、反渗透膜浓缩单元和蒸发结晶单元，所述预处理单元包括高密度澄清池，所述高密度澄清池与澄清产水池连接，所述澄清产水池与多介质过滤器连接，所述多介质过滤器与超滤连接，所述超滤与离子交换器连接；所述反渗透膜浓缩单元包括一级反渗透和二级反渗透；所述蒸发结晶单元的前处理部分包括除钙混合反应
澄清池和除硅除硬池，所述离子交换器分别与一级反渗透、第一调节池、第二调节池连接，所述一级反渗透与二级反渗透连接，所述二级反渗透与除钙混合反应澄清池连接，所述除钙混合反应澄清池分别第二调节池与除硅除硬池。
5.进一步的：一种废水零排放系统中离子交换器再生废液循环利用方法，通过第二调节池将离子交换器再生废液充分混合后，连续均匀泵入除钙混合反应澄清池中；再将离子交换器再生废液中大量的钙离子、镁离子、钡离子、锶离子、钠离子及氯离子与二级反渗透浓水中硫酸根、碳酸根、碳酸氢根、二氧化硅、氯离子、钠离子和硝酸根混合后生成硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、碳酸钙、氢氧化镁及其二氧化硅结合态物质，固液分离后上清液进行后续过滤处理单元，产生的污泥脱水后外运。
6.进一步的：所述离子交换器根据填充树脂类型不同吸附去除不同的结垢离子，所述树脂类型包括钠型树脂、弱酸树脂和螯合树脂。
7.进一步的：所述离子交换器再生废液为离子交换器树脂饱和后采用氯化钠、盐酸或氢氧化钠再生过程中形成的废液，含有钠离子、氯离子、钙离子、镁离子、钡离子、锶离子及少量有机物、二氧化硅和碳酸氢根。
8.进一步的：所述二级反渗透浓水中含有硫酸根、碳酸根、氧化硅、氯离子、钠离子、碳酸氢根、硝酸根和有机物。
9.进一步的：所述离子交换器再生废液与二级反渗透浓水混合比例根据二者水质不同，通过调整泵速控制离子交换器再生废液泵入除钙混合反应澄清池的水量。
10.进一步的：所述离子交换器再生废液中钙离子与二级反渗透浓水中硫酸根反应生成物以硫酸钙为主；所述离子交换器再生废液中镁离子与二级反渗透浓水中碳酸氢根、二氧化硅以及除钙混合反应澄清池投加的氢氧化钠反应生成碳酸钙、氢氧化镁及其与二氧化硅沉淀物。
11.进一步的：所述除钙混合反应澄清池添加的试剂包括絮凝剂和助凝剂；所述除硅除硬池前添加的除硅化学试剂包括氢氧化钠、氧化镁、絮凝剂和助凝剂。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
13.(1)利用离子交换器再生废液中钙离子与二级反渗透浓水中硫酸根、碳酸根、碳酸氢根反应生成硫酸钙和碳酸钙沉淀物，避免了离子交换器再生废液中钙离子采用投加大量碳酸钠生成碳酸钙沉淀物、消耗较多碳酸钠的常规除钙硬技术，由于碳酸钠价格高，大大减少了系统投加碳酸钠的费用；同时降低了二级反渗透浓水中硫酸根浓度，减少了后续处理硫酸根(如分盐纳滤及硫酸钠蒸发结晶)费用。
14.(2)利用离子交换器再生废液中镁离子，在投加一定氢氧化钠情况下与二级反渗透浓水中二氧化硅反应生成mg(oh)2·
sio2沉淀物；减少了二级反渗透浓水中二氧化硅采用投加大量氧化镁、消耗过多氧化镁的常规除硅技术，大大减少了系统投加的氧化镁费用。
15.(3)针对废水零排放系统中离子交换器再生废液的特点，把离子交换器再生废液的钙离子和镁离子变废为宝，实现了废水零排放系统离子交换再生废液的处理和综合利用，同时实现了废水零排放系统内的自循环利用。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的
附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
18.为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例只作为对本发明的说明，不作为对本发明的限定。
19.如图1所示的一种废水零排放系统中离子交换器再生废液循环利用方法，通过增设第二调节池将离子交换器再生废液充分混合后，连续均匀泵入除钙混合反应澄清池中，将离子交换器再生废液中大量的钙离子、镁离子、钡离子、锶离子、钠离子及氯离子与二级反渗透浓水中硫酸根、碳酸根、碳酸氢根、二氧化硅、氯离子、钠离子、碳酸氢根、硝酸根混合沉淀生成硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶、碳酸钙、氢氧化镁及其二氧化硅结合态物质，固液分离后上清液进行后续过滤处理单元，产生的污泥脱水后外运。
20.一种废水零排放系统中离子交换器再生废液循环利用方法，包括预处理单元、反渗透膜浓缩单元和蒸发结晶单元，所述预处理单元包括高密度澄清池，所述高密度澄清池与澄清产水池连接，所述澄清产水池与多介质过滤器连接，所述多介质过滤器与超滤连接，所述超滤与离子交换器连接；所述反渗透膜浓缩单元包括一级反渗透和二级反渗透；所述蒸发结晶单元的前处理部分包括除钙混合反应澄清池和除硅除硬池，所述离子交换器分别与一级反渗透、第一调节池、第二调节池连接，所述一级反渗透与二级反渗透连接，所述二级反渗透与除钙混合反应澄清池连接，所述除钙混合反应澄清池分别第二调节池与除硅除硬池。
21.所述离子交换器根据填充树脂类型不同吸附去除不同结垢离子；所述树脂类型主要包括钠型树脂、弱酸树脂和螯合树脂，主要用于吸附去除废水中易于结垢的二价阳离子，如钙离子、镁离子、钡离子和锶离子，防止对反渗透膜或纳滤膜造成结垢污堵。
22.所述离子交换器再生废液是指离子交换器树脂饱和后采用氯化钠、盐酸或氢氧化钠再生过程中形成的废液，主要含有钠离子、氯离子、钙离子、镁离子、钡离子、锶离子以及少量有机物、二氧化硅和碳酸氢根等。
23.所述二级反渗透浓水主要含有硫酸根、碳酸根、二氧化硅、氯离子、钠离子、碳酸氢根、硝酸根、有机物和其他少量物质。
24.所述离子交换器再生废液与二级反渗透浓水混合比例根据二者水质不同通过调整泵速控制离子交换器再生废液泵入除钙混合反应澄清池的水量，以最大限度的形成化学沉淀物，去除易于结垢的二价阳离子。
25.所述离子交换器再生废液中钙离子与二级反渗透浓水中硫酸根、碳酸根、碳酸氢根反应生成物以硫酸钙为主；所述离子交换器再生废液中镁离子与二级反渗透浓水中碳酸氢根、二氧化硅以及除硅除硬池投加的氢氧化钠反应生成碳酸钙、氢氧化镁及其与二氧化硅沉淀物。
26.所述除钙混合反应澄清池添加的试剂主要包括絮凝剂和助凝剂；所述除硅除硬池
前添加的除硅化学试剂包括氢氧化钠、氧化镁、絮凝剂和助凝剂。
27.本发明能够充分利用废水零排放系统中二级反渗透浓水和离子交换器再生废液水质特点，实现废水零排放系统中离子交换器再生废液的系统内自循环利用，以废治废；可大量降低外源化学试剂投加量，降低废水零排放系统中渗透膜浓缩单元结垢离子，延长渗透膜浓缩系统使用寿命，同时增强蒸发结晶单元的运行稳定性；此外，该方法还能减少零排放系统末端废水中硫酸根、氯离子和钠离子浓度，进一步降低蒸发结晶单元的处理水量及其投资运行成本。
28.本发明中未做详细描述的内容均为现有技术。
29.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。