[发明专利]一种预防煤化工循环水回用中膜污染的预处理方法

说明书

本发明公开了一种预防煤化工循环水回用中膜污染的预处理方法，主要针对煤化工循环水循环中产生的排污水以及浓盐水。该方法包括水体软化和废水脱硅，其中，水体软化采用双碱法脱除煤化工循环水排污水的钙离子和镁离子，所用试剂是碳酸钠和氢氧化钠；废水脱硅采用结晶氯化铝絮凝沉淀去除水体中的硅；经过水体软化和废水脱硅处理后的水样中钙离子浓度为29～45mg/L，镁离子浓度为4～10mg/L，二氧化硅浓度为6～9mg/L。对结垢离子的去除率达90％以上，效率高、操作简单，解决了煤化工循环水回用中的钙、镁以及硅离子所引起的膜结垢问题，较大程度地提升膜的寿命，提高污水处理效率。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及煤化工废水的一种污水处理技术，尤其是一种预防和消除煤化工循环水排污水及浓盐水回用中膜结垢的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济快速发展，环境问题也越来越引起人们的关注。煤化工项目作为我国发展的重要方向，实现煤化工循环水“零排放”对工业、对环境都具有重要的意义。煤化工“零排放”是指将煤化工工艺中所产生的有机废水和含盐废水进行处理，实现其资源化利用。煤化工废水经过生化处理以及超滤、反渗透、电渗析等膜技术工艺过程可实现废水的循环利用。

煤化工循环水主要是源于地下水或地表水补水、生化出水以及冷凝水，由有机物以及无机物组成。无机物主要包括Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、Cl^-、SO₄^2-、SiO₃^2-、F^-、PO₄^3-、Ba²⁺等无机盐离子，主要源于天然水以及添加的阻垢剂等化学物质。当天然水进入循环水系统，在不断浓缩后，致使其中的无机盐离子浓度不断增加。同时在工艺过程中，由于添加阻垢剂、缓蚀剂等含无机盐的组分，使水中无机盐浓度增加。

循环水排污水来自于循环冷却水系统，排污水水质较差，其中结垢性和腐蚀性离子(主要是Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SiO₃^2-和SO₄^2-等)含量是补充水的数倍，同时排污水中含有大量菌藻和微生物。浓盐水主要源自于除盐水系统排水及回用水系统浓水，其水质成分复杂，污染程度高，浓盐水中含有各种盐类，且浓度较高。

循环水排污水在经过超滤、电渗析及反渗透的过程中，其中浓缩的无机盐离子会造成膜结垢，从而影响膜系统的正常运行。而浓盐水中含盐丰富，在其回用过程中，无机盐离子亦会浓缩，从而形成膜垢。膜结垢不仅会造成回用效率降低，更会降低膜的使用寿命，解决膜结垢问题势在必行。

膜结垢主要是由水体中的Ca²⁺、Mg²⁺和SiO₃^2-引起。循环水中含有的Ca²⁺、Mg²⁺在浓缩循环过程中会与其中CO₃^2-、SO₄^2-、OH^-等离子形成沉淀，堵塞膜系统。当体系中存在着各种形态的硅以及Ca²⁺、Mg²⁺时，当达到过饱和时，变形成硅酸钙和硅酸镁等含硅沉淀，这些已经形成的微小颗粒又会成为成核中心，加速沉淀过程形成硅垢；另一方面，由于浓缩形成碳酸钙和氢氧化镁等其他类型的水垢，这些水垢粒子为硅酸垢提供晶核中心，从而促进混合型水垢的形成；此外，由于大量盐分的存在，以及pH值的降低，使得硅酸胶体可能析出，形成无定型或聚合态的硅酸沉淀。硅沉淀不仅发生在源水硅浓度比较高的第一级膜表面，而且发生在低硅浓度的多级膜表面，一旦形成很难清除，在清理的过程中容易损坏膜组件。