申请日2011.08.16
公开(公告)日2013.02.20
IPC分类号C02F9/04; C02F1/44; C02F5/02
摘要
本发明涉及一种处理废水的方法，属于污水处理领域。其包括以下步骤：第一步骤：将废水排入除硬反应池中，加入除硬药剂，除去废水中的Mg2+和Ca2+;第二步骤：将经过所述第一步骤处理后的废水排入过滤器中进行过滤，除去废水中的悬浮性固体物物质;第三步骤：将所述经过第二步骤处理后的废水排入真空膜蒸馏装置，直接进行真空膜蒸馏，分离废水中其余的盐类。根据本发明的方法，可以方便且有效地处理高硬、高盐度废水，特别是在乙烯生产中所产生的碱液焚烧废水，并且具有废水排放量低、产水量高、水质好等优点。
权利要求书
1.一种处理废水的方法，其包括以下步骤：
第一步骤：将废水排入除硬反应池中，加入除硬药剂，除去废水 中的Mg2+和Ca2+;
第二步骤：将经过所述第一步骤处理后的废水排入过滤器中进行 过滤，除去废水中的悬浮性固体物物质;
第三步骤：将所述经过第二步骤处理后的废水排入真空膜蒸馏装 置，直接进行真空膜蒸馏，分离废水中其余的盐类。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除硬药剂为 NaOH和Na2CO3，优选地所加入的NaOH的物质的量是废水中Mg2+的物质的量的2倍，而Na2CO3的物质的量与废水中Ca2+的物质的量 相等。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，经过所述第 一步骤处理后的废水的pH为9。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二步骤 中的过滤器为微滤膜过滤器，优选为孔径等于0.1μm的陶瓷膜过滤器。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三步骤中 真空膜蒸馏装置的膜组件为中空纤维膜组件，优选为中空纤维外压式 膜组件。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述膜组件中的 膜为聚偏氟乙烯或聚丙烯微孔膜中的一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第三步骤 中的操作条件为：废水温度50-80℃，废水流速0.5-1.2m/s，冷侧真空 度0.07-0.095MPa。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述第三步骤 中的操作条件为：废水温度70-78℃，废水流速0.8-1.0m/s，冷侧真空 度0.09-0.095MPa。
9.根据权利要求1、7或8中的任一项所述的方法，其特征在于， 在所述第三步骤中的膜蒸馏通量在5-25L/m2·h之间。
10.根据权利要求1到3中的任一项所述的方法，其特征在于， 在所述第一步骤中，废水在除硬反应池中的停留时间为20-120分钟， 优选为60-80分钟。
11.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所 述废水的pH值为8-10，电导率为10000-50000μS/cm，总硬度为 600-1800mg/L。
说明书
一种处理废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理废水的方法，更具体地涉及一种处理高盐、 高硬度的废水、例如在乙烯生产中所产生的碱液焚烧废水的方法。
背景技术
随着经济的发展，水资源的日益紧张，水在工业生产中的地位也 变得越来越重要。石油化工工业是一个高耗水的行业，每年要排放大 量的工业污水，特别是在乙烯生产中会排出大量碱液焚烧废水，受其 物性及组分影响一直没有有效的处理方法。
目前，在乙烯生产中产生的碱液焚烧废水的主要处理方法是将其 与乙烯生产过程中产生的其他废水一起排放到污水场进行生化处理。 但是由于碱液焚烧废水中盐分含量较高并且硬度较大，生化处理不能 进行有效降解其中的盐类，从而会对整个污水系统管线产生较为严重 的腐蚀，同时盐含量过高也加大了后续污水处理的压力。高盐高硬度 废水的处理已经成为众多企业、特别是石油化工企业所面临的重要问 题。
目前，水质除盐方法主要有离子交换、电渗析、反渗透、多级闪 蒸以及膜蒸馏等方法。其中，离子交换法的操作、运行复杂，仅适用 于处理低盐度废水。电渗析法只能部分除盐，并且电耗较高。多级闪 蒸法的能耗也较大、费用较高。反渗透法在废水除盐方面应用广泛较 广，但是乙烯生产中产生的碱液焚烧废水的盐含量过高，常规的反渗 透方法不能将其有效浓缩，另外也不能对浓缩后浓度接近30%的反渗 透废水进行有效处理。膜蒸馏法以前多用于海水淡化，因此其适合用 于处理高盐废水，并逐渐成为处理高盐、高硬度废水的主要技术发展 方向。
中国专利CN 1850635A公开了一种处理含盐量10-30wt%、COD 7000-15000mg/L的环氧树脂废水的方法，其包括将高盐废水进行中和 处理，接着进行微滤处理最后进行真空膜蒸馏浓缩等步骤。由于该废 水的硬度较高，随着浓缩倍数的提高，在真空膜蒸馏过程中产生的膜 污染较为严重;并且由于膜污染而限制了废水的浓缩倍数，加重了后 续蒸发处理的负荷。
因此，开发一种能够处理高盐、高硬度废水，特别是能够处理乙 烯生产中产生的碱液焚烧废水的方法具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种处理 废水的方法其能够有效处理高盐、高硬度废水，例如乙烯生产中产生 的碱液焚烧废水，充分回收再利用该高盐、高硬度废水，减少废水排 放量，达到节水减排的目的。
根据本发明的方法，其包括以下步骤：
第一步骤：将废水排入除硬反应池中，加入除硬药剂，除去废水 中的Mg2+和Ca2+;
第二步骤：将经过所述第一步骤处理后的废水排入过滤器中进行 过滤，除去废水中的悬浮性固体物物质;
第三步骤：将所述经过第二步骤处理后的废水排入真空膜蒸馏装 置，直接进行真空膜蒸馏，分离废水中其余的盐类。
根据本发明的方法适用于高盐、高硬度废水，例如pH值为8-10， 电导率为10000-50000μS/cm，总硬度为600-1800mg/L的废水。
根据本发明的方法，将废水排入除硬反应池中，然后加入除硬药 剂以沉淀废水中的Ca2+和Mg2+。在一个实施例中，所述除硬药剂为 NaOH和Na2CO3，优选地所加入的NaOH的物质的量是废水中Mg2+的物质的量的2倍，而Na2CO3的物质的量与废水中Ca2+的物质的量 相等。
在此除硬步骤中，通过预先设定NaOH和Na2CO3的加入量，在 充分沉淀Mg2+和Ca2+的同时能保证废水的pH值不发生大幅度的变 化，在一个优选的实施例中，经过所述第一步骤处理后的废水的pH 为9。
根据本发明的方法，所述废水在除硬反应池中的停留时间为 20-120分钟，优选为60-80分钟。通过在除硬反应池中的反应，Mg2+和Ca2+均以沉淀形式从废水中分离出来，从而降低了废水的硬度。
根据本发明的方法，废水在除硬反应池中并没有经过充分沉淀， 而是以一种悬浮性固体物，即SS很多的悬浊液形态存在，因此需要 将经过所述第一步骤处理后的废水排入过滤器中进行过滤，以去除废 水中的悬浮性固体物。在一个实施例中，在所述第二步骤中的过滤器 为微滤膜过滤器，优选为孔径等于0.1μm的陶瓷膜过滤器。该陶瓷膜 过滤器具有更好的耐酸碱性，其性能优于其他有机膜过滤器，例如 PVDF等。
在过滤时，水分子会透过陶瓷膜面，而Ca2CO3和Mg(OH)2等固 体物质则以悬浮性固体物的形式附着在陶瓷膜表面上而不会透过膜， 随着下一次的反冲洗可将其排出系统。从而可以保证陶瓷膜过滤器的 出水悬浮物小于3mg/L，浊度小于1NTU，同时残渣以固体物质的含 量大于2%，优选为2.5-5%的浆液形式排出。经过该过滤过程，总硬 去除率超过98%，钙硬去除率超过95%，镁硬去除率超过95%。
根据本发明的方法，废水由于经过陶瓷膜过滤器微滤处理，去除 了95%以上的钙、镁硬度，在真空膜蒸馏阶段不会发生结垢现象，因 此无需调节废水的pH值，直接将经过第二步骤处理后的废水进行真 空膜蒸馏，以分离废水中剩余的盐类。在一个实施例中，在所述第三 步骤中真空膜蒸馏装置的膜组件为中空纤维膜组件，优选为中空纤维 外压式膜组件。在一个优选的实施例中，所述膜组件中的膜为聚偏氟 乙烯或聚丙烯微孔膜中的一种。
根据本发明的一个实施例，在所述第三步骤中的操作条件为：废 水温度50-80℃，废水流速0.5-1.2m/s，冷侧真空度0.07-0.095MPa。 在一个优选的实施例中，废水温度70-78℃，废水流速0.8-1.0m/s，冷 侧真空度0.09-0.095MPa。在另一个实施例中，在所述第三步骤中的 膜蒸馏通量在5-25L/m2·h之间。
在所述第三步骤的真空膜蒸馏过程中，会有大量的水产生，例如 产水率在80-95%的范围中，废水也得到进一步的浓缩，例如再浓缩5 倍。膜蒸馏出水的电导可保持小于4μS/cm，脱盐率高于99%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过预先设定在除硬反 应池中加入的NaOH和Na2CO3的量，保证了废水的pH值不发生大的 变化，实现了在真空膜蒸馏步骤中不需要再调节废水的pH值的效果， 不但节约了药剂费用，而且简化了操作步骤，避免了废水高的酸度或 碱度对管线设备的腐蚀。同时，通过在真空膜蒸馏前对废水进行除硬 处理，使得在真空膜蒸馏阶段中不产生水垢，减少了对膜组件的污染， 增加了废水的浓缩倍数，进而保证真空膜蒸馏的连续稳定运行。此外， 本发明的方法还具有降低废水排放量低、产水量高、水质好等优点， 特别适合于处理在乙烯生产中所产生的碱液焚烧废水。