[发明专利]一种用于污水除盐的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于污水深度处理领域，具体地涉及一种可用于城镇污水处理厂二级出水的除盐的装置。

本发明还涉及一种污水除盐的方法。

背景技术

近些年来，随着科技的迅猛发展以及在国家在环保领域的大力投入，我国的工业用水技术取得了长足的进步。截止2011年，万元国内生产总值用水量139m³，比2008年下降40.0％；万元工业增加值用水量82m³，比2008年下降37.1％。然而，随着经济发展，城市用水和工业用水的矛盾更加突出，其中2011年全年用水总量6080亿m³，比上年增长1.0％。其中，工业用水增长0.8％。水资源日益匮乏及受污染程度的加剧，在一定程度上成为了制约一些企业发展的关键因素，为保护环境、节约水资源，必须不断探索提高水资源利用率、减少污水外排的方法。随着我国污水处理率的不断提高，再生水回用量也不断上升，但污水回用占废污水排放量仍很低。在这种情况下，污水回用技术的改进将成为企业节水减排的重点。

在工业生产中，工业循环冷却水用量平均占工业用水总量的80％，冷却用水取水量占工业取水总量的30％～40％。因此，将污水回用于循环冷却水补充水和锅炉用水是实现工业节水减排的主要途径。对于城镇污水处理厂二级出水，常规的污水再生利用技术包括澄清、过滤、活性炭吸附等仅能去除一部分色度、悬浮物、浊度及有机物。若要满足工业循环冷却水的要求，就需要进一步去除水中的硬度、盐度等。尤其是污水的除盐问题，成为了制约污水回用技术发展的瓶颈。当前污水回用中常用除盐技术主要有：离子交换、电渗析、纳滤、反渗透、电去离子法等。

离子交换法是化学除盐法的一种，它是应用离子交换技术进行除盐。离子交换除盐过程主要是通过H型或Na型阳离子交换剂和OH型阴离子交换剂，通过离子交换反应，将水中阴阳离子去除掉，从而获得脱盐水。离子交换的实质是使得树脂上的电解质与溶液中另一种电解质所进行的化学反应，这一反应可以是中和反应或复分解反应。离子交换法在除盐领域广泛应用，尤其是在去除水中Ca、Mg等离子时，但对树脂的选取、管理和再生要求较高。此外，从经济角度看，采用离子交换技术除盐时，进水含盐量不宜超过500mg/L，而且离子交换树脂的运行费用较高，酸碱液的排放还会造成二次污染。

电渗析脱盐是在外加直流电场的作用下，利用阴阳离子交膜对溶液中阴阳离子的选择透过性，使离子作定向地迁移，即阴离子只允许通过阴膜，阳离子只允许通过阳膜.达到溶质与溶液的分离，从而实现原水淡化的目的。为保证电渗析装置长期稳定、可靠运行，原水进电渗析器前必须进行严格的前处理，使原水浊度控制在3NTU以下，并确保Fe、Mn、Cl等符合规定要求。电渗析法除盐率可达80％～90％，但工作电压较高，易发生水的分解，膜堆结垢现象比较严重，且污水中的表面活性剂、蛋白质、微生物等可能对膜产生污染。

纳滤法又称为“低压反渗透”，可以去除直径1nm左右的溶质离子，截留分子量大约200-1000，对污水中某些高价盐类的截留量较高，可去除二级出水中2/3的盐度，4/5的硬度，超过90％的溶解碳和THM前体，出水接近安全饮用水标准。但对于工业循环水而言，由于对一价离子、氨氮等基本没有去除效果，且易结垢，因而没有显著的优势。

反渗透法是目前应用比较广的污水除盐工艺，以大于溶质渗透压的压力为推动力，用半透膜过滤，使溶液中的溶剂和溶质分离的方法。反渗透的工艺包括预处理、膜分离和后处理。反渗透膜是一种用特殊材料(如芳香聚酰胺等)和加工方法制成的，具有半透性能的薄膜。它能在外加压力作用下，使水溶液某一些组分选择透过，从而达到脱盐、净化或浓缩分离目的。反渗透工艺的应用范围较广，如：大型锅炉补给水、各种工业纯水、饮用水等。但反渗透膜的产水量较低，一般在60％左右，且对进水有较高的要求，此外，在对膜组件清洗时也需要投加大量的酸、碱会对环境造成不利影响。

电去离子法是一种将“电渗析+离子交换”的除盐工艺，其除盐机理是污水中离子先通过交换作用吸附于树脂颗粒上，然后在外加电场作用下经由树脂颗粒构成的“离子传输通道”迁移到膜表面并透过离子交换膜进入浓室，存在于树脂、膜与水相接触的扩散层中的极化作用使水解离为H+和OH-，它们除部分参与负载电流外大多数对树脂起再生作用，从而使离子交换、迁移、电再生三个过程相伴发生，相互促进，实现了连续去除离子的过程。该方法能脱除污水中大部分盐分，且无需加入酸碱再生，但该技术仅限于纯水的制作，不适合高含盐水的除盐。