公布日：2023.09.15
申请日：2023.08.02
分类号：C02F1/42(2023.01)I;C02F1/52(2023.01)I
摘要
本发明公开了一种煤化工生产废水除硬系统及方法，属于工业废水处理技术领域。本发明使用依次相连的钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B进行废水除硬，除硬彻底，能够达到个位数量级，同时大大降低了除硬软化工艺段的药剂费，吨水处理费用在1元/m3左右，并节省占地面积。为后续膜系统的运行带来诸多便利，运行费用大大降低。钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B使用硫酸盐进行再生，再生废液中的钙离子与硫酸根反应生成硫酸钙，其易沉淀，形成石膏固体物，可综合利用，再生时无需外排废水，节省处理费用。
权利要求书
1.一种煤化工生产废水除硬系统，其特征在于，包括钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B、再生药剂反应罐、沉淀分离罐、再生液罐和鼓风机；废水入口与钠离子交换树脂罐A顶部进水口相连，钠离子交换树脂罐A底部出水口与钠离子交换树脂罐B顶部进水口相连，钠离子交换树脂罐B底部出水口与下一废水处理系统相连；再生药剂反应罐、沉淀分离罐、再生液罐依次相连，钠离子交换树脂罐A底部再生液进口和钠离子交换树脂罐B底部再生液进口分别与再生液罐出水口相连，钠离子交换树脂罐A顶部再生废液出口和钠离子交换树脂罐B的顶部再生废液出口分别与再生药剂反应罐进水口相连；所述鼓风机的气体出口与钠离子交换树脂罐A顶部进气口、钠离子交换树脂罐B顶部进气口以及再生药剂反应罐相连。
2.如权利要求1所述的煤化工生产废水除硬系统，其特征在于，所述煤化工生产废水除硬系统还包括溶药罐与加药泵，所述溶药罐用于溶解再生药剂硫酸钠，所述加药泵用于将溶药罐中的药剂泵送至再生药剂反应罐中。
3.如权利要求1所述的煤化工生产废水除硬系统，其特征在于，所述再生药剂罐内设有搅拌器，用于搅拌充分混匀再生废液和再生药剂，防止产生沉淀。
4.如权利要求1所述的煤化工生产废水除硬系统，其特征在于，所述再生药剂反应罐与所述沉淀分离罐之间设有提升泵，用于将再生药剂反应罐中的溶液泵送至沉淀分离罐内。
5.如权利要求1所述的煤化工生产废水除硬系统，其特征在于，所述再生液罐与钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B之间设有再生液提升泵，用于将再生液罐中的再生液泵送至钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B内。
6.如权利要求1所述的煤化工生产废水除硬系统，其特征在于，钠离子交换树脂罐A底部出水口处与钠离子交换树脂罐B底部出水口处均设有水硬度检测仪，用于检测出水硬度。
7.一种煤化工生产废水除硬的方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一所述的煤化工生产废水除硬系统，包括如下步骤：(1)将去除悬浮物后的废水先进入钠离子交换树脂罐A内，在此通过钠离子与钙镁离子交换去除废水总的部分硬度；钠离子交换树脂罐A出水进入钠离子交换树脂罐B，再次进行钠离子和钙镁离子的交换去除废水中剩余的部分或全部硬度；去除硬度后的废水进入膜处理系统进行脱盐处理；(2)钠离子交换树脂罐B出水硬度不达标时，停止废水进入钠离子交换树脂罐A内，采用再生液对钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B进行再生。
8.如权利要求7所述的煤化工生产废水除硬的方法，其特征在于，所述再生包括如下步骤：再生药剂和水在溶药罐内配置成再生液并通过加药泵提升至再生药剂反应罐，与来自钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B的再生废液反应，废液中钙离子和再生液中的硫酸根离子结合生成硫酸钙，反应溶液经提升泵提升至沉淀分离罐进行沉淀分离，上清液自流进入再生液罐内，通过再生液提升泵将再生液提升至钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B内，对钠离子交换树脂进行再生，再生废液从钠离子交换树脂罐A顶部再生废液出口和钠离子交换树脂罐B顶部再生废液出口流出进入再生药剂反应罐内。9.如权利要求8所述的煤化工生产废水除硬的方法，其特征在于，再生时，鼓风机的气体通过钠离子交换树脂罐A顶部进气口和钠离子交换树脂罐B顶部进气进入到钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B中，随再生废液流出树脂罐后进入再生药剂反应罐内。
10.如权利要求8所述的煤化工生产废水除硬的方法，其特征在于，所述再生药剂为硫酸盐，再生废液中钙离子和再生液中的硫酸根离子结合生成硫酸钙，硫酸钙沉积在沉淀分离罐底部，将其定期排出，得到石膏固体物。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种煤化工生产废水除硬系统及方法，本发明利用钠离子交换树脂罐替代碳酸钠和硫酸作为除硬药剂，除硬效果好，同时大大降低了除硬软化工艺段药剂费并节省占地面积。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
本发明的第一个方面，提供一种煤化工生产废水除硬系统，包括钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B、再生药剂反应罐、沉淀分离罐、再生液罐和鼓风机；
废水入口与钠离子交换树脂罐A顶部进水口相连，钠离子交换树脂罐A底部出水口与钠离子交换树脂罐B顶部进水口相连，钠离子交换树脂罐B底部出水口与下一废水处理系统相连；
再生药剂反应罐、沉淀分离罐、再生液罐依次相连，钠离子交换树脂罐A底部再生液进口和钠离子交换树脂罐B底部再生液进口分别与再生液罐出水口相连，钠离子交换树脂罐A顶部再生废液出口和钠离子交换树脂罐B的顶部再生废液出口分别与再生药剂反应罐进水口相连；
所述鼓风机的气体出口与钠离子交换树脂罐A顶部进气口、钠离子交换树脂罐B顶部进气口以及再生药剂反应罐相连
本发明采用的树脂罐为钠离子交换树脂罐，经砂滤预处理去除悬浮物后的废水经钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B进行离子交换，离子树脂实现了钠离子与废水中钙镁离子的交换，去除废水中钙镁离子，除硬效果好，同时大大降低了除硬软化工艺段的药剂费。除硬后废水进入后续膜处理系统进行脱盐处理。
在本发明的一些实施例中，所述煤化工生产废水除硬系统还包括。
在本发明的一些实施例中，所述煤化工生产废水除硬系统还包括溶药罐与加药泵，所述溶药罐用于溶解再生药剂，所述加药泵用于将溶药罐中的药剂泵送至再生药剂反应罐中。
在本发明的一些实施例中，所述再生药剂反应罐内设有搅拌器，用于搅拌充分混匀再生废液和再生药剂，防止产生沉淀。钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B进行再生时，鼓风机的气体进入钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B内，气体随再生废液一同进入再生药剂反应罐内，气体与搅拌器共同作用，搅拌混匀再生废液和再生药剂，避免废液中的钙离子与再生液中的硫酸根离子反应生成的硫酸钙沉积。
在本发明的一些实施例中，所述再生药剂反应罐与所述沉淀分离罐之间设有提升泵，用于将再生药剂反应罐中的溶液泵送至沉淀分离罐内；
所述再生液罐与钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B之间设有再生液提升泵，用于将再生液罐中的再生液泵送至钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B内。
在本发明的一些实施例中，钠离子交换树脂罐A底部出水口处与钠离子交换树脂罐B底部出水口处均设有水硬度检测仪，用于检测出水硬度。当钠离子交换树脂罐B出水硬度不达标时，表明钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B已经达到工作交换容量，需要对钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B进行再生。
本发明的第二个方面，提供一种煤化工生产废水除硬的方法，采用上述的煤化工生产废水除硬系统，包括如下步骤：
(1)将去除悬浮物后的废水先进入钠离子交换树脂罐A内，在此通过钠离子与钙镁离子交换去除废水总的部分硬度；钠离子交换树脂罐A出水进入钠离子交换树脂罐B，再次进行钠离子和钙镁离子的交换去除废水中剩余的部分或全部硬度；去除硬度后的废水进入膜处理系统进行脱盐处理；
(2)钠离子交换树脂罐B出水硬度不达标时，停止废水进入钠离子交换树脂罐A内，采用再生液罐内的再生液对钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B进行再生。
在本发明的一些实施例中，所述再生包括如下步骤：
再生药剂和水在溶药罐内配置成再生液并通过加药泵提升至再生药剂反应罐，与来自钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B的再生废液反应，废液中钙离子和再生液中的硫酸根离子结合生成硫酸钙，反应溶液经提升泵提升至沉淀分离罐进行沉淀分离，上清液自流进入再生液罐内，通过再生液提升泵将再生液提升至钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B内，对钠离子交换树脂进行再生，再生废液从钠离子交换树脂罐A顶部再生废液出口和钠离子交换树脂罐B顶部再生废液出口流出进入再生药剂反应罐内。
在本发明的一些实施例中，再生时，鼓风机的气体通过钠离子交换树脂罐A顶部进气口和钠离子交换树脂罐B顶部进气进入到钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B中，随再生废液流出树脂罐后进入再生药剂反应罐内。进入到钠离子交换树脂罐A和钠离子交换树脂罐B中的气体起通气作用，废水中存在的有机物，在除硬过程中粘在树脂上导致树脂粘接在一起，无法发挥离子作用。因此在再生时，向树脂罐内通入气体，保证树脂松散不粘连。
在本发明的一些实施例中，所述再生药剂为硫酸盐，再生废液中钙离子和再生液中的硫酸根离子结合生成硫酸钙，硫酸钙沉积在沉淀分离罐底部，将其定期排出，得到石膏固体物。
本发明的有益效果为：
目前，煤化工废水等高含盐高硬度废水基本采用化学软化预处理，即利用物化法处理工艺，其软化工艺需要投加的化学试剂较多，需要配套建设危险化学品(液碱、硫酸)存储区，占地面积较大，操作运行也较为复杂。且软化后的出水硬度依然较高，后续需加入阻垢剂。传统离子交换树脂交换基使用的是氯根，反洗后洗脱液是氯化钙溶液，不沉淀，处理费用高。
针对上述软化工艺存在的问题，本发明提供了一种适用于高盐废水除硬的新型离子交换工艺，使用钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B，代替碳酸钠和硫酸作为除硬药剂，除硬彻底，能够达到个位数量级，同时大大降低了除硬软化工艺段的药剂费，吨水处理费用在1元/m3左右，并节省占地面积。为后续膜系统的运行带来诸多便利，运行费用大大降低。
钠离子交换树脂罐A、钠离子交换树脂罐B使用硫酸盐进行再生，再生废液中的钙离子与硫酸根反应生成硫酸钙，其易沉淀，形成石膏固体物，可综合利用，再生时无需外排废水，节省处理费用。
（发明人：战飞;安建刚;李金泽;李永嘉;于金意;展京芸）