申请日2009.04.20
公开(公告)日2009.10.21
IPC分类号C02F9/10; C02F1/04; C02F1/66; C02F1/44; C02F1/42
摘要
本发明涉及一种处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的方法及能够实施该方法的移动单元。该方法的特征在于进行下述步骤：过滤原废水以将不溶解物与经过滤的废水分离;以及将经过滤的废水浓缩到所溶解物质的溶解度极限以下以获得液态浓缩物，该浓缩步骤至少包括蒸发浓缩处理和反渗透处理;该废水的pH值调整到介于5至6.5的范围内。
权利要求书
1.一种处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的方法，该方法的 特征在于进行下述步骤：
过滤原废水以将不溶解物与经过滤的废水分离;以及
将经过滤的废水浓缩到所溶解物质的溶解限度以下以获得液态浓缩物， 此浓缩步骤至少包含蒸发浓缩处理和反渗透处理;
将废水的pH值调整到介于5至6.5的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在该反渗透处理的上游调 整废水的pH值。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在该蒸发浓缩 处理的上游调整pH值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在该过滤步骤 的上游调整pH值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该蒸发浓缩处 理是对渗透的浓缩物进行的。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该反渗透处理 是对蒸发浓缩的馏出物进行的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该浓缩步骤还 包括通过离子交换树脂对该反渗透处理的渗透物进行的处理。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该浓缩步骤还 包括：在该浓缩步骤的任何其它处理之前实施的、通过离子交换树脂进行的 在先处理。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于实施下述附加 步骤：对该液态浓缩物进行干燥以形成干燥浓缩物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该反渗透处理 是在单级中进行的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于该反渗透处理 是在两级中进行的，其中第二级反渗透被馈送有来自第一级反渗透的渗透 物。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于在两级反渗透之间调整 废水的pH值。
13.一种用于处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的移动单元， 该移动单元的特征在于包括：
输入导管(101)，适于连接到含有废水的容器(S1);
过滤模块(B)，适于将不溶解物与经过滤的废水 分离;
蒸发浓缩处理模块(D)，具有入口、馏出物出口以及浓缩物出口;
反渗透处理模块(C)，具有入口、渗透物出口以及浓缩物出口;
pH值调整模块(A)，具有入口和出口;
至少一个输出导管(102、103、104)，用于输送经处理的废水;以及
使所述输入导管、所述输出导管以及各个模块的入口和出口互连的多个 管道，以及使得所述多个管道开启与关闭的多个阀(V)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的移动单元，其特征在于该移动单 元还包括通过离子交换树脂进行处理的模块(E)，该通过离子交换树脂进 行处理的模块具有再生溶液的入口、待处理液体的入口、洗出物的出口、以 及滤液的出口。
说明书
处理冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水的方法及移动单元
技术领域
本发明涉及一种处理由蒸汽发生器及相关联的蒸汽回路产生的废水 (water effluent)的方法。本发明还涉及一种能够实施该废水处理方法的移 动单元。
背景技术
通过非限制性示例，这些回路可以是核电站中的次级回路，或者是化石 燃料电站中的初级回路，或者甚至是安装至任何其它类型的工业单元的蒸汽 回路。
更精确地，本发明涉及处理来自冲洗或来自化学清洗的废水，即，分别 为：维护与预防性清洗蒸汽回路而连续产生的低浓度的废液、或者是因定期 地但每隔一段时间进行的维护操作而形成的更高浓度的废液、或者甚至是例 外地进行更为彻底的清洗时所产生的甚至更高浓度的废液。
在这些操作期间，使用各种化学品按照不同浓度来处理水，以便对馈送 到蒸汽发生器的水进行所谓的调节处理：对水进行的化学处理使得水具有在 使用时装置的功能所期望的特性。
按照这种方式，实施水调节处理的目的是保护该装置免于生水垢、腐蚀 或者携带沉积，特别是保护蒸汽传输管道和冷凝回流管道，并且也保护热交 换器。“携带”为表示水被蒸汽夹带输送的现象的术语。
在这种调节处理期间，特别地使用如下化学品系列：
·碱化剂(alkalinizer)，通过分解成碳酸盐和重碳酸盐来中和所溶解的 CO2以及提高水的pH值，由此降低腐蚀的风险：这些碱化剂可以是有机和/ 或无机的，特别是基于胺类(如：吗啉、氨、苛性钠NaOH)，或者甚至是 基于磷酸盐(如：正磷酸盐、磷酸三钠Na3PO4、磷酸铵(NH4)3PO4);
·分散络合剂(防垢剂)，用于避免盐沉淀并固定来自管道中的金属氧 化物层的金属：这些制剂可以是含羧基的酸和盐或者聚羧酸，特别是EDTA (乙二胺四乙酸)、NTA(次氮基三乙酸)、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、 膦酸盐(phosphonates);
·腐蚀抑制剂，呈还原剂的形式以还原所形成的金属的氧化物和所溶解 的氧：特别是肼N2H4、亚硫酸盐、丹宁、挥发性胺类、以及成膜的胺类;以 及
·抗携带化学品(anti-carry-over chemicals)：聚酰胺、聚乙烯和丙二 醇......
应遵循的是：开始时，通过(在离子交换树脂上或者在隔膜上(通过反 渗透))进行软化处理去除水的矿物质，以使水具有低浓度的无机盐(mineral salt)，特别是碱土盐。因此，在蒸汽发生器中使用的水呈现低浓度的特别是 钙和镁离子，来自这些装置的废水也是如此。
上述的结果为，废水包含调节和/或清洗化学品(吗啉、肼、胺类、 EDTA、......)以及水处理和清洗的副产物(如铁和铜之类的金属、氨、......)。
结果，此类废水不能在不经过预先净化处理的情况下排放到周围环境或 者甚至排放到住宅或工业供水系统，因为废水中化学品的浓度超过可接受的 排放标准，或者在使用生物净化处理时超过毒性阈值。
由蒸汽发生器及相关联的热力回路产生的废水有三个主要来源：
·锅炉冲洗，其包含连续或不连续但定期产生的废水，该废水含有低浓 度的所有调节化学品。如果存在就地净化系统(物理化学和/或生物处理)， 则这种废水被输送到该就地净化系统;否则，废水被储存并送至降解中心 (destruction center)。废水通过蒸发焚烧或者通过直接焚烧来处理。
·就地进行处理并再循环到锅炉的冷凝水。由于冷凝水具有低浓度的调 节化学品(通常仅为百万分之几(ppm))，所以冷凝水就地被连续地处理， 其通常涉及过滤以便去除悬浮材料(金属氧化物)和游离油，并且通过一级 或两级离子交换树脂来去除有浓缩风险的(来自调节化学品的)盐。如果存 在就地净化系统(物理化学和/或生物处理)，则来自冷凝处理和再循环单元 的废水被输送到该就地净化系统;否则，废水被储存并送至降解中心。
·存在于产物中的化学清洗废水，该产物周期性地具有适于执行补救清 洗的高浓度的调节化学品。这种废水被储存，然后送至降解中心。
因此，可以理解：作为总体规则，废水被储存并运输到降解中心，要求 管理庞大体积的废水，由此导致巨额成本，特别是由于运输如此庞大的体积。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器回路的废水 的方法，该方法可克服现有技术的缺点，特别是使得能够通过极强地浓缩废 水而就地处理废水，从而使得虽然可能需要运输到降解中心，但是只需运输 浓缩物。
为此，根据本发明，该方法的特征在于进行下述步骤：
过滤原废水以将不溶解物与经过滤的废水分离;以及
将经过滤的废水浓缩到所溶解物质(species)的溶解限度以下以获得液 态浓缩物，该浓缩步骤至少包括蒸发浓缩处理和反渗透处理;
将该废水的pH值调整到介于5至6.5的范围。
按照这种方式，可以获得真正浓缩有污染物的液态浓缩物，且优选地高 度浓缩有污染物(几十至几百克每升(g/L))，于是所溶解物质接近其在该 液态浓缩物中的溶解限度，所述液态浓缩物近似为调节化学品的盐液或盐 浆。
因此，本发明的方法使得可以处理浓度为若干克每升(g/L)的含有非常 高浓度的金属、氮化合物以及有机酸的废水，并使得可以产生满足环境排放 标准(小于几毫克每升(mg/L))的已处理的废水。
该解决方案还具有这样的附加优点，使得需要运输到专门的去除中心的 废水的体积减小到五至三十分之一，由此致使大幅降低运输及降解成本。
总体上，借助于本发明的解决方案，可以以相当简单的方式来显著地浓 缩由蒸汽发生器及相关联的蒸汽回路产生的废水，即使它们包含高浓度的调 节化学品的残留物以及其它不合需要的化学化合物(如金属或金属氧化物)。
首先，由蒸汽发生器及相关联的热力回路产生的废水被过滤，以去除不 溶解物，如游离油、胶体、悬浮物(金属氧化物)。这形成了安全的预过滤， 从而达到防止下游处理步骤发生堵塞的目的。
这种废水一般呈现略带碱性的pH值。在本发明中，第二步骤是将pH 值调整到介于5至6.5的范围内。在浓缩步骤结束时，这种配置有利地用于 实现高效去除可溶解的化合物(特别是吗啉以及氮化合物，如氨和胺类)， 以及肼、如EDTA之类的金属络合剂、和金属(特别是铁和铜)。
这个取值范围是折中的结果。
在本发明中，介质的pH值被调整到酸性或接近中性的值，但是不能小 于4.5以避免任何的有机酸的沉淀，因为这种沉淀将会堵塞处理设备(在进 行蒸发浓缩时的渗透膜和热交换器)。
此外，当介质的pH值高而使得这些分子完全处于其电离形式时，考虑 通过渗透以及通过蒸发浓缩从废水中去除有机酸则更为有效。对于所存在的 基本上由碱性氮化合物和氨构成的其它有机化合物，其pH值越低，反渗透 和蒸发浓缩过程的效率就越高，因为pH值越低，这些分子的电离程度就越 高。实际上，为了通过渗透或通过蒸发浓缩来显著减少氮化合物，则需要保 持介质的pH值低于7.5。
因此，在本发明中，介质的pH值维持在5至6.5的范围内，使得反渗 透和蒸发浓缩能同时去除具有有机酸官能(function)的化合物以及具有氮官 能的有机化合物，连同氨。
优选地，废水的pH值调整到大于或等于5.2，优选地调整到大于或等于 5.4，有利地调整到大于或等于5.5。
在本发明的另一优选方案中，尽管在废水中具有高比率的污染物(如吗 啉、氨、胺类和金属)，仍可实现高浓缩，在该浓缩步骤期间，进行包含蒸 发浓缩和反渗透的至少两个处理，且还可以进行通过离子交换树脂进行处 理。
此外，优选地采用一个或多个下述方案：
在该反渗透处理的上游调整废水的pH值;
在该蒸发浓缩处理的上游调整pH值;
在该过滤步骤的上游调整pH值;
该浓缩步骤包括蒸发浓缩和反渗透处理，且优选地该蒸发浓缩处理是对 渗透的浓缩物(osmosis concentrate)进行的，或者该反渗透处理是对蒸发浓 缩的馏出物进行的;
该浓缩步骤还包括对反渗透处理的渗透物进行离子交换树脂处理;
该反渗透处理是在单级内进行的;
该反渗透处理是在两级内进行的，第二级反渗透被馈送有来自第一级的 渗透物;以及
该反渗透处理是在两级内进行的，且废水的pH值在两级反渗透之间进 行调整。
根据本发明的另一方案，提供一种用于处理来自冲洗或清洗蒸汽发生器 回路的废水的移动单元，该移动单元特别适用于实施上述方法。
为此目的，该移动单元包括：
输入导管，适于连接到含有废水的容器;
过滤模块，适于将不溶解物与经过滤的废水分离;
蒸发浓缩处理模块，具有入口、馏出物出口以及浓缩物出口;
反渗透处理模块，具有入口、渗透物出口以及浓缩物出口;
pH值调整模块，具有入口和出口;
至少一个输出导管，用于输送经处理的废水;以及
使输入导管、输出导管以及各个模块的入口和出口互连的多个管道，以 及使所述多个管道开启与关闭的多个阀。
优选地，该移动单元还包含用于通过离子交换树脂进行处理的模块，该 模块具有再生溶液的入口、待处理液体的入口、洗出物的出口以及滤液的出 口。
因此，利用这种移动单元，可以实施本发明的、用于处理来自冲洗或清 洗具有各种配置的蒸汽发生器回路的废水的方法，使得可以根据污染物类型 及其浓度来优化所实施的处理。此外，可以将该处理机器从一个地点移动到 另一地点，从而使其靠近产生用于处理的废水的蒸汽发生器，或者将其运送 到用于处理的废水所被运输到的专门处理地点。