公开(公告)日2013.04.03
IPC分类号C02F1/44; C02F9/04
摘要
本发明提供了一种地热尾水处理工艺，包括以下步骤：(1)将地热水在热能梯级利用之后的尾水温度控制在45℃以下;(2)对地热尾水采用曝气塔曝气;(3)将曝气后的地热尾水流经锰砂过滤器过滤;(4)利用双膜法工艺对过滤后的地热尾水进行膜集成处理;(5)将反渗透产水经过硼选择性树脂吸附处理;(6)将除硼后的出水经过活性炭过滤器过滤后输送至用点。本发明针对地热尾水中存在的有害成份及污染物类型，整合了多项水处理单元技术，实现了工艺系统的集成与优化，对地热尾水的水质适用范围广，工艺先进、技术可靠，在地热尾水的开发利用中具有实际推广应用价值，能产生明显的社会、经济及环境效益。
权利要求书
1.一种地热尾水处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)将地热水在热能梯级利用之后的尾水温度控制在45℃以下;
(2)对地热尾水采用曝气塔曝气：将步骤(1)中排放的地热尾水通 入到曝气塔，曝气塔内装有空心球或瓷环填料,通过曝气塔能迅速驱散 溶解在地热尾水中的CO2、H2S、Rn(氡)杂质气体，并使低价铁锰离 子氧化成沉淀物;
(3)将曝气后的地热尾水流经锰砂过滤器过滤：锰砂过滤器中装有的 锰砂能对低价铁锰离子产生催化氧化作用，从而形成胶体沉淀物后利 用滤料的机械过滤原理去除铁锰;
(4)利用双膜法工艺对过滤后的地热尾水进行膜集成处理：双膜法包 括超滤和反渗透，其中超滤为反渗透的前置保安过程，反渗透为对地 热尾水的深度处理过程。在双膜法工艺过程中，反渗透膜因其过滤特 性可实现对重金属离子、氟离子和氯离子于完全程度的去除。反渗透 处理后，得到反渗透产水，并将富含杂质离子和微量元素的反渗透浓 水作为回灌水送至地热回灌井用作回灌;
(5)将反渗透产水经过硼选择性树脂吸附处理：将反渗透产水通入到 硼树脂柱中，硼树脂柱中包含有硼选择性树脂，反渗透产水中的硼与 硼选择性树脂中的邻二羟基官能团络合形成 1:1 的配合物，再进一 步络合形成 1:2 的配合物，实现了 用树脂对硼的吸附分离，得到除硼后的出水;
(6)将除硼后的出水经过活性炭过滤器过滤后输送至用点：活性炭对 硼和氡元素以及小分子有机物均有吸附作用。
2.根据权利要求1所述的地热尾水处理工艺，其特征在于：所述热能梯级 利用包含有三个梯级，第一梯级是将开采出来的85℃~100℃的地热水 ，经过换热器提取热能供管网系统供热，之后进入二级换热器;第二 梯级是将经过一级换热后的50℃~55℃的地热水进行再次换热，提取热 能供地面辐射式采暖系统供热;第三梯级是将由第二梯级系统排出的 35℃~40℃的地热水，进入热泵机组对地热水进行温度的提升，地热水 的温度提升至55℃~60℃，再将地热水供应给用户采暖;热泵机组排出 的15℃~25℃的地热水为排放的地热尾水。
3.根据权利要求1所述的地热尾水处理工艺，其特征在于：所述曝气塔采 用机械通风接触式曝气塔。
说明书
一种地热尾水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种尾水的处理工艺，特别是一种地热尾水的处理工艺。
背景技术
地热水是取自地下深层断裂带，温度较高的地热资源，它不仅是一种 水资源，更是一种清洁能源，其作为“热能”可以替代造成空气严重 污染的传统化石能源，如煤和石油。我国的地热水资源十分丰富，去 合理地开发利用地热水资源以增加能源供应与优化能源结构，这对我 国构建资源节约型与环境友好型社会具有重大实际意义。
地热水形成于地下岩层，并附有热源，其水质虽依地域分布、地质构 造及开采深度等有所不同，但地热水的成因决定了其水质都具有多种 无机盐组分及较高的矿化度。地热水中含有钾、钠、钙、镁、硅、氯 化物、氟化物、硫酸盐、碳酸盐，及过量的铁、锰离子等多种成份。 现有的地质调查也表明，目前开采的相当一部分地热水中的一些微量 元素与重金属元素也有不同程度的超标，如砷、硼、镉、汞等，而且 某些地热水中还存在微量放射性元素，如氡，这又可能存在着总放射 性超标的问题。
目前大部分地区对开采的地热水进行热能利用之后余下了尾水 ，由于 地热尾水中含有一些较为复杂的有害成份与污染物，比较困难对地热 尾水进行集成处理加以利用，而不得不将地热尾水不经处理就废弃排 放，由于地热尾水中存在的一些污染物与有害成份，这不仅对地表水 、地下水、土壤及农作物构成了危害，也对人类的健康安全产生 了较大的潜在威胁。
对地热尾水进行深度开发以作为一种补充性水资源，使其处理后满足 工农业用水要求，乃至使其达到满足人体健康安全要求的生活饮用水 卫生标准，这可能是以后的一种实际需求与发展趋势。在对地热尾水 的处理过程中，往往会遇到铁锰含量超标、氟氯离子浓度过高、硼的 去除、放射性元素氡的脱除等几个关键难点问题。本发明就是针对这 种实际状况，提出了一种对地热尾水进行开发利用的新工艺方法，以 作为一种解决实际问题的可行途径来实现对地热尾水的开发与利用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种对地热尾水进行开发处 理的集成工艺，该工艺方法能较系统较彻底地解决地热尾水中铁锰含 量超标、硼含量过高，具有重金属元素、微量元素与放射性元素等复 杂成份等问题，可作为对地热尾水实现开发利用的一种系统性解决方 案。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种地热尾水处理工艺，包括以下步骤：
(1)将地热水在热能梯级利用之后的尾水温度控制在45℃以下;
(2)对地热尾水采用曝气塔曝气：将步骤(1)中排放的地热尾水通 入到曝气塔，曝气塔内装有空心球或瓷环填料,通过曝气塔能迅速驱散 溶解在地热尾水中的CO2、H2S、Rn(氡)杂质气体，并使低价铁锰离 子氧化成沉淀物;
(3)将曝气后的地热尾水流经锰砂过滤器过滤：锰砂过滤器中装有的 锰砂能对低价铁锰离子产生催化氧化作用，从而形成胶体沉淀物后利 用滤料的机械过滤原理去除铁锰;
(4)利用双膜法工艺对过滤后的地热尾水进行膜集成处理：双膜法包 括超滤和反渗透，其中超滤为反渗透的前置保安过程，反渗透为对地 热尾水的深度处理过程。在双膜法工艺过程中，反渗透膜因其过滤特 性可实现对重金属离子、氟离子和氯离子于完全程度的去除。反渗透 处理后，得到反渗透产水，并将富含杂质离子和微量元素的反渗透浓 水作为回灌水送至地热回灌井用作回灌;
(5)将反渗透产水经过硼选择性树脂吸附处理：将反渗透产水通入到 硼树脂柱中，硼树脂柱中包含有硼选择性树脂，反渗透产水中的硼与 硼选择性树脂中的邻二羟基官能团络合形成 1:1 的配合物，再进一 步络合形成 1:2 的配合物，实现了用树脂对硼的吸附分离，得到除 硼后的出水;
(6)将除硼后的出水经过活性炭过滤器过滤后输送至用点：活性炭对 硼和氡元素以及小分子有机物均有吸附作用。
作为上述方案的优选，所述热能梯级利用包含有三个梯级，第一梯级 是将开采出来的85℃~100℃的地热水，经过换热器提取热能供管网系 统供热，之后进入二级换热器;第二梯级是将经过一级换热后的50℃ ~55℃的地热水进行再次换热，提取热能供地面辐射式采暖系统供热; 第三梯级是将由第二梯级系统排出的35℃~40℃的地热水， 进入热泵机组对地热水进行温度的提升，地热水的温度提升至55℃~6 0℃，再将地热水供应给用户采暖;热泵机组排出的15℃~25℃的地热 水为排放的地热尾水。
所述曝气塔采用机械通风接触式曝气塔。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明提出了一种对地热 尾水进行开发处理的工艺方法，针对地热尾水中存在的有害成份及污 染物类型，整合了多项水处理单元技术，实现了工艺系统的集成与优 化，本发明以地热水利用的现状与实际需求为出发点，以保障环境安 全与提高水利用率为主要目的，对地热尾水的水质适用范围广，工艺 先进、技术可靠，在地热尾水的开发利用中具有实际推广应用价值， 能产生明显的社会、经济及环境效益。