本發(fā)明屬于廢水排放技術領域，更具體地，涉及一種對于含高鈣鎂離子、高堿度、高含鹽量的廢水零排處理方法及系統(tǒng)，特別是對于礦業(yè)重度酸性廢水、熱電廠綜合終端廢水、高堿度、高硬度、高含鹽量化工廢水等實施零排放處理的工藝方法及系統(tǒng)。

背景技術：

隨著礦業(yè)、冶金、化工的發(fā)展，產生的高含鹽量廢水難處理，往往采用石灰、堿中和等處理工藝，石灰處理工藝對于重金屬離子去除有一定效果，但是在處理過程中同時引入了大量的鈣鎂離子，使得這些廢水離子濃度越來越高，常規(guī)的水處理工藝很難做到零排放。

目前主要是采用膜濃縮減量的工藝，但是不能真正做到零排放，原因在于：待處理廢水中含有大量的鈣鎂離子，膜濃縮處理過程中容易出現(xiàn)大量污堵現(xiàn)象，對膜造成不可恢復的損傷，更換膜頻率高，使得這種工藝總的運營費用高，企業(yè)很難承受。

目前還未有一種能夠對廢水中大量鈣鎂離子進行零排處理方法的報道。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術中這類含鈣鎂離子高的廢水零排處理中的困難和問題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用二氧化碳淋噴反應除鈣鎂的零排處理方法，該方法綜合利用多種水處理先進技術，將多種水處理工藝有機結合，降低了高鈣、鎂廢水的處理成本，并且實現(xiàn)了廢水的零排放，具有良好的社會價值和市場價值。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于上述零排處理方法的零排處理系統(tǒng)。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的。

一種利用二氧化碳淋噴反應除鈣鎂的零排處理方法，包括如下步驟：

S1. 將含高鈣、鎂離子的廢水，通過二氧化碳淋噴反應使鈣、鎂離子轉化為碳酸鹽沉淀，所述廢水中鈣、鎂離子的濃度為10000~12000 mg/L，單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為0.6~2.4:1（mol/L），將淋噴反應得到的混合物進行沉淀、分離處理；

S2. 將分離處理后含有微量碳酸鹽沉淀的上清液進行膜濃縮處理，獲得的純水直接循環(huán)利用，其余的濃縮水再經多效蒸發(fā)處理；

S3. 將分離處理后獲得的沉淀物經過壓濾處理轉化為污泥，污泥外運處理。

所述的二氧化碳淋噴反應指二氧化碳從下向上與淋噴廢水中的高鈣、鎂離子接觸，充分反應。本發(fā)明通過多種水處理工藝聯(lián)合使用，逐級分離去除廢水中的離子，污泥外運，真正實現(xiàn)零排放。

優(yōu)選地，將步驟S2多效蒸發(fā)處理后得到的污泥與步驟S3的污泥均進行外運處理。

優(yōu)選地，步驟S1中在所述廢水中添加有機胺作為穩(wěn)定劑，所述有機胺的濃度為0.01~1mmol/L，所述淋噴反應溫度5~30℃，淋噴反應壓力0.1~0.5Mpa。

優(yōu)選地，所述有機胺為二乙烯三胺或氨水。更優(yōu)選地，所述有機胺二乙烯三胺或氨水的濃度為0.6 mmol/L。

優(yōu)選地，步驟S1中所述沉淀的條件為：pH 7~8，溫度5~30℃，沉淀停留時間30~60min。

優(yōu)選地，步驟S2中所述膜濃縮處理包括超濾預處理和反滲透濃縮處理，所述超濾預處理的運行壓力為0.1~0.3Mpa，所述反滲透濃縮處理的運行壓力為0.9~2.5Mpa。

優(yōu)選地，步驟S3中所述壓濾處理的操作壓力為0.3~0.6Mpa，所述污泥的含水率為75~80%。

優(yōu)選地，步驟S1所述淋噴反應采用淋噴反應塔，所述沉淀、分離處理采用斜板沉淀單元；步驟S2中所述膜濃縮處理采用膜濃縮單元，所述多效蒸發(fā)處理采用蒸汽機械再壓縮蒸發(fā)器；步驟S3中所述壓濾處理采用板框壓濾機。

本發(fā)明還提供一種零排處理系統(tǒng)，用于實現(xiàn)所述的一種利用二氧化碳淋噴反應除鈣鎂的零排處理方法，它包括順次連接的二氧化碳淋噴反應塔、斜板沉淀單元、膜濃縮單元、多效蒸發(fā)單元、壓濾單元。

優(yōu)選地，所述多效蒸發(fā)單元采用蒸汽機械再壓縮蒸發(fā)單元，熱利用效率高，耗能少。

優(yōu)選地，所述二氧化碳淋噴反應塔帶有分氣裝置、淋噴裝置，二氧化碳通過底部的分氣裝置進入淋噴反應塔；所述廢水通過頂部的淋噴裝置進入淋噴反應塔；發(fā)生反應后的廢水經淋噴反應塔內自流槽到塔底收集槽，經自流或泵進入所述斜板沉淀池。

優(yōu)選地，未完全反應的二氧化碳尾氣經過回收，重新通過分氣裝置進入淋噴反應塔循環(huán)利用。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有益效果在于：

（1）本發(fā)明提供了一種利用二氧化碳淋噴反應除鈣鎂的零排處理方法，該方法通過多種處理技術的有機配合，優(yōu)化工藝參數(shù)，實現(xiàn)了廢水的零排放。

（2）本發(fā)明工藝方法流程簡單，處理水量大，能耗很低，經濟環(huán)保。

（3）利用二氧化碳淋噴反應去除大部分的鈣、鎂離子，保障膜濃縮處理正常運行，水資源利用率高。

（4）本發(fā)明采用蒸汽機械再壓縮蒸發(fā)器，熱利用效率高，耗能少。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種利用二氧化碳淋噴反應除鈣鎂的零排處理方法的工藝流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設備為本技術領域常規(guī)試劑、方法和設備。

如同1所示，一種利用二氧化碳淋噴反應除鈣鎂的零排處理方法，包括如下步驟：

S1. 將含高鈣、鎂離子的廢水，通過二氧化碳淋噴反應使鈣、鎂離子轉化為碳酸鹽沉淀，所述廢水中鈣、鎂離子的濃度為10000~12000 mg/L，單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為0.6~2.4:1（mol/L），將淋噴反應得到的混合物進行沉淀、分離處理；

S2. 將分離處理后含有微量碳酸鹽沉淀的上清液進行膜濃縮處理，獲得的純水直接循環(huán)利用，其余的濃縮水再經多效蒸發(fā)處理；

S3. 將分離處理后獲得的沉淀物經過壓濾處理轉化為污泥，污泥外運處理。

其中，利用二氧化碳作為沉淀劑，廢水中添加有機胺作為穩(wěn)定劑，從而使鈣、鎂離子沉淀。二氧化碳通過分氣裝置進入反應塔，廢水通過淋噴裝置進入反應塔。二氧化碳從下向上與淋噴的含高鈣、鎂離子的廢水接觸充分反應，發(fā)生反應后的廢水經塔內自流槽到塔底收集槽，經自流或泵進入斜板沉淀單元，未完全反應的二氧化碳尾氣經過回收，重新進入反應塔循環(huán)利用。

一種實現(xiàn)上述處理方法的處理系統(tǒng)，它包括順次連接的二氧化碳淋噴反應塔、斜板沉淀單元、膜濃縮單元、多效蒸發(fā)單元、壓濾單元。具體的，步驟S1所述淋噴反應采用二氧化碳淋噴反應塔，所述沉淀、分離處理采用斜板沉淀池；步驟S2中所述膜濃縮處理采用膜濃縮單元，所述多效蒸發(fā)處理采用蒸汽機械再壓縮蒸發(fā)器；步驟S3中所述壓濾處理采用板框壓濾機。

作為一種優(yōu)選地實施方式，所述有機胺為二乙烯三胺或氨水，濃度為0.6 mmol/L。

以下以具體實施條件為例對本發(fā)明方法進行進一步說明。

實施例1

某銅業(yè)廢水處理站的三級中和廢水，鈣離子濃度9600mg/L，鎂濃度2010mg/L。

將上述廢水采用本發(fā)明方法進行處理，包括如下步驟：

S1. 將上述含高鈣、鎂離子的廢水，通過二氧化碳淋噴反應塔使鈣、鎂離子轉化為碳酸鹽沉淀，單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為1.5:1（mol/L），所述廢水中還添加了穩(wěn)定劑有機胺二乙烯三胺，所述有機胺二乙烯三胺的濃度為0.01mmol/L，反應塔溫度10℃，反應塔內壓力0.2Mpa，經過處理后，鈣鎂離子在沉淀劑二氧化碳和穩(wěn)定劑有機胺的作用下，生成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，將混合物經過斜板沉淀池進行分離處理，所述斜板沉淀池中pH=7.5，溫度為11℃，沉淀停留時間33分鐘，上清液中鈣離子濃度為180mg/L，鎂離子濃度80mg/L。

S2. 將分離處理后含有微量碳酸鹽沉淀的上清液先通過超濾膜單元預處理，操作壓力0.2Mpa；再進入反滲透膜單元進行濃縮，操作壓力1.1Mpa，純水產率大于85%，獲得的純水直接循環(huán)利用；產生10%的濃縮水，濃縮水再經多效蒸發(fā)處理，蒸發(fā)殘渣轉化為污泥；

S3. 將S1獲得的沉淀物經過壓濾處理轉化為污泥，壓濾處理的操作壓力0.4Mpa，污泥含水率為75%，與S2得到的污泥混合外運處理。

實施例2

本實施例與實施例1中含高鈣、鎂離子的廢水及廢水處理方法基本相同，不同之處在于：步驟S1中單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為2.0:1（mol/L）。

結果：S1上清液中鈣離子濃度為120mg/L，鎂離子濃度75mg/L。

實施例3

本實施例與實施例1中含高鈣、鎂離子的廢水及廢水處理方法基本相同，不同之處在于：步驟S1中單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為2.2:1（mol/L），所述有機胺的濃度為0.6mmol/L。

結果：S1上清液中鈣離子濃度為90mg/L，鎂離子濃度60mg/L。

通過實施例1~3處理效果比較，通過在一定程度上增加二氧化碳與廢水的料液比，以及提高有機胺的用量，上層清液中的的鈣鎂離子濃度降低，處理效果越來越好。優(yōu)選的，有機胺為二乙烯三胺，濃度為0.6mmol/L。而較佳的二氧化碳與廢水的料液比為2.0:1（mol/L），若進一步增加二氧化碳的相對通入量，除鈣鎂的效果并無顯著改善。

實施例4

某火電廠脫硫廢水經過石灰乳中和后，鈣離子濃度9000mg/L，鎂離子濃度1030mg/L。

將上述中和后的廢水采用本發(fā)明方法進行處理，包括如下步驟：

S1. 將上述含高鈣、鎂離子的廢水，通過二氧化碳淋噴反應塔使鈣、鎂離子轉化為碳酸鹽沉淀，單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為0.6:1（mol/L），所述廢水中還添加了穩(wěn)定劑有機胺氨水，所述有機胺的濃度為0.6mmol/L，反應塔溫度12℃，反應塔內壓力0.2Mpa，經過處理后，鈣鎂離子在沉淀劑二氧化碳和穩(wěn)定劑有機胺的作用下，生成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，將混合物經過斜板沉淀池進行分離處理，所述斜板沉淀池中pH=8，溫度為15℃，沉淀停留時間50分鐘，上清液鈣離子濃度為190mg/L，鎂離子濃度130mg/L。

S2. 將分離處理后含有微量碳酸鹽沉淀的上清液先通過超濾膜單元預處理，操作壓力0.2Mpa；再進入反滲透膜單元進行濃縮，操作壓力1.5Mpa，純水產率大于85%，獲得的純水直接循環(huán)利用；產生10%的濃縮水，濃縮水再經多效蒸發(fā)處理，蒸發(fā)殘渣轉化為污泥；

S3. 將S1獲得的沉淀物經過壓濾處理轉化為污泥，壓濾處理的操作壓力0.5Mpa，污泥含水率為75%，與S2得到的污泥混合外運處理。

實施例5

本實施例與實施例4中含高鈣、鎂離子的廢水及廢水處理方法基本相同，不同之處在于：步驟S1中單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為1.5:1（mol/L）。

結果：S1上清液中鈣離子濃度為170mg/L，鎂離子濃度120mg/L。

實施例6

本實施例與實施例4中含高鈣、鎂離子的廢水及廢水處理方法基本相同，不同之處在于：步驟S1中單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為1.8:1（mol/L），所述有機胺的濃度為0.4mmol/L。

結果：S1上清液中鈣離子濃度為160mg/L，鎂離子濃度110mg/L。

通過實施例4~6處理效果比較，較佳的有機胺氨水的濃度為0.6mmol/L；而較佳的二氧化碳與廢水的料液比為1.5:1（mol/L），上層清液中的鈣鎂離子濃度降低，處理效果明顯，若進一步增加二氧化碳的相對通入量，除鈣鎂的效果并無顯著改善。

實施例7

某化工廠酸性廢水石灰中和后，鈣離子濃度11000mg/L，鎂離子濃度1000mg/L。

將上述中和后的廢水采用本發(fā)明方法進行處理，包括如下步驟：

S1. 將上述含高鈣、鎂離子的廢水，通過二氧化碳淋噴反應塔使鈣、鎂離子轉化為碳酸鹽沉淀，單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為2.4:1（mol/L），所述廢水中還添加了穩(wěn)定劑有機胺二乙烯三胺，所述有機胺的濃度為0.1mmol/L，反應塔溫度25℃，反應塔內壓力0.3Mpa，經過處理后，鈣鎂離子在沉淀劑二氧化碳和穩(wěn)定劑有機胺的作用下，生成碳酸鈣、碳酸鎂沉淀，將沉淀物經過斜板沉淀池進行分離處理，所述斜板沉淀池中pH=8，溫度為24℃，沉淀停留時間50分鐘，上清液鈣離子濃度為150mg/L，鎂離子濃度70mg/L。

S2. 將分離處理后含有微量碳酸鹽沉淀的上清液先通過超濾膜單元預處理，操作壓力0.25Mpa；再進入反滲透膜單元進行濃縮，操作壓力2Mpa，純水產率大于85%，獲得的純水直接循環(huán)利用；產生9%的濃縮水，濃縮水再經多效蒸發(fā)處理，蒸發(fā)殘渣轉化為污泥；

S3. 將S1獲得的沉淀物經過壓濾處理轉化為污泥，壓濾處理的操作壓力0.6Mpa，污泥含水率為80%，與S2得到的污泥混合外運處理。

對比例1

本實施例與實施例7中含高鈣、鎂離子的廢水及廢水處理方法基本相同，不同之處在于：步驟S1中單位時間內通入的二氧化碳與廢水的料液比為0.5:1（mol/L）。

結果：S1上清液中鈣離子濃度為500mg/L，鎂離子濃度200mg/L。

對比例2

本實施例與實施例7中含高鈣、鎂離子的廢水及廢水處理方法基本相同，不同之處在于：步驟S1中所述有機胺為乙二胺。

結果：S1上清液中鈣離子濃度為400mg/L，鎂離子濃度100mg/L。

通過對比例1和對比例2結果表明：二氧化碳與廢水的料液比小于0.6:1mol/L，上清液中鈣鎂離子濃度顯著增加，處理效果變差；而發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，當二氧化碳與廢水的料液比大于2.4:1（mol/L）時，除鈣鎂的效果改善并不明顯。未使用優(yōu)選的二乙烯三胺時，上清液中鈣鎂離子濃度也顯著增加，處理效果也變差。

申請人聲明，本發(fā)明通過上述實例來說明的詳細結構特征以及方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細結構特征及方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細結構特征以及方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。

以上詳細描述了本發(fā)明的實施，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。