脫鹽系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】脫鹽系統(tǒng)和方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本公開(kāi)設(shè)及脫鹽系統(tǒng)和使用脫鹽裝置（例如反向電滲析巧DR)單元，優(yōu)選與沉淀 裝置組合）的方法，用于產(chǎn)物水回收。
[000引發(fā)明背景 在工業(yè)過(guò)程中，產(chǎn)生大量的廢水，例如含水鹽水溶液。通常，該樣的鹽水溶液不適于在 家庭或工業(yè)應(yīng)用中直接消耗。鑒于有限的合格的水源，使水流（例如廢水、海水或有含鹽 水）去離子（通常稱(chēng)為脫鹽）變?yōu)樯a(chǎn)用于在家庭或工業(yè)應(yīng)用中直接消耗的合格水的一個(gè) 選項(xiàng)。
[0003] 由采礦（例如酸性礦山排水）、礦物加工和金屬生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)生的廢水通常含有升 高水平的巧和硫酸鹽化及金屬離子（例如化、Mn、Al、Mg、化和/或化）。在世界上許多地 方在地下水中也發(fā)現(xiàn)高水平的硫酸鹽。具有升高水平的硫酸鹽的溶液（尤其是具有高濃度 的難溶鹽（例如：巧、領(lǐng)和鎖的硫酸鹽）的溶液）的去離子受到該些鹽的沉淀和結(jié)垢的限 制。
[0004] 由于相對(duì)較高的效率和產(chǎn)物水較高的回收率，反向電滲析單元已用于使該些流脫 鹽。在操作期間，將該樣的流引入到邸R單元，用于脫鹽，用于產(chǎn)物水回收。
[0005] 在通過(guò)采礦、礦物加工和金屬生產(chǎn)而產(chǎn)生的廢水中存在的金屬離子在EDR膜中引 起結(jié)垢。該導(dǎo)致降低的水回收率和低膜壽命和提高的操作費(fèi)用。通常，在流的脫鹽期間，沉 淀單元用于將液體循環(huán)至相應(yīng)的邸R單元。該循環(huán)的液體使從經(jīng)邸R處理的流除去的帶電 荷物類(lèi)濃縮。然而，在液體中鹽或其它雜質(zhì)的濃度隨著在邸R單元和相應(yīng)的沉淀單元之間 液體的循環(huán)而提高。該導(dǎo)致在沉淀單元中發(fā)生顆粒沉淀。所得到的顆?？赏ㄟ^(guò)再循環(huán)的液 體被帶至邸R單元中，并且所得到的結(jié)垢或污損可破壞邸R設(shè)備。
[0006] 已試圖避免向邸R設(shè)備中引入顆粒沉淀。例如，可在沉淀單元和相應(yīng)的邸R單元 之間布置柱過(guò)濾器，W過(guò)濾顆粒沉淀，隨后將液體引入到邸R設(shè)備。然而，柱過(guò)濾器遭受低 效率和高更換頻率，該導(dǎo)致提高的操作成本。
[0007] 或者，可使得沉淀單元足夠大，W提供另外的沉降區(qū)域用于固-液分離，該降低在 液體的循環(huán)期間在邸R單元中引入顆粒的可能性。然而，大尺寸的沉淀單元可導(dǎo)致提高的 安裝空間、資金成本和裝配困難，該可抑制它們廣泛實(shí)施。
[000引與其它脫鹽系統(tǒng)（例如反滲透和蒸饋）相比，來(lái)自邸R單元的產(chǎn)物水可具有較高 的溶解的固體。因此，在許多地方，來(lái)自邸R單元的產(chǎn)物水可能不滿(mǎn)足排放或再利用規(guī)定。
[0009] 需要新的和改進(jìn)的基于邸R的脫鹽系統(tǒng)和方法。
[0010] 發(fā)明概述 來(lái)自采礦、礦物加工和金屬生產(chǎn)工業(yè)的廢水可包括在邸R膜中引起污損的巧、硫酸鹽 和金屬離子（例如化、111、41、1肖、化和/或化）的水平。鐵、儀和侶的量可高達(dá)幾千口口111。 總?cè)芙夤腆w可超過(guò)3000 ppm。
[0011] 此外，如果硫酸根和巧離子的濃度并非基本上相同且它們未從脫鹽系統(tǒng)中除去， 則任一種離子可組合成為成垢的鹽。存在成垢的鹽在脫鹽過(guò)程中限制回收。如果待處理的 廢水硫酸根高而巧低（例如由采礦、礦物加工或金屬生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水，其可具有例如大于 約500 ppm巧和大于約2000 ppm硫酸根），則期望除去硫酸根，W在反向電滲析巧DR)單元 中降低結(jié)垢。
[0012] 基于邸R的系統(tǒng)的回收取決于在沉淀單元中不溶性鹽的去除，進(jìn)而取決于進(jìn)料流 的離子平衡。例如，具有高硫酸鹽和低巧的流不能產(chǎn)生足夠的要除去的硫酸巧鹽，特別是在 預(yù)處理步驟中。該導(dǎo)致降低整個(gè)系統(tǒng)的產(chǎn)物水回收率。期望降低巧、硫酸根和/或金屬離 子的水平，W保護(hù)脫鹽設(shè)備，例如反向電滲析單元。
[0013] 處理邸R進(jìn)料流W除去巧、硫酸根和/或金屬離子，與再循環(huán)的邸R輸出流的納濾 組合，W除去硫酸根和其它多價(jià)離子，降低通過(guò)邸R單元處理的硫酸根離子的量，從而降低 結(jié)垢和提高回收速率。
[0014] 本說(shuō)明書(shū)描述了一種脫鹽系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括脫鹽單元，所述脫鹽單元接受第一 流用于脫鹽和第二流W帶走從第一流除去的離子。沉淀單元與脫鹽單元流體連通并且將第 二流循環(huán)至脫鹽單元。所述系統(tǒng)還（a)在脫鹽單元的上游包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單 元接受進(jìn)料流和至少一種預(yù)處理化學(xué)劑，并且產(chǎn)生離子-降低的第一流用于脫鹽單元；化） 在沉淀單元中或在經(jīng)過(guò)沉淀單元的第二流中加入石灰；和/或（C)包括基于膜的純化裝置， 所述純化裝置接受來(lái)自脫鹽單元的脫鹽輸出流。
[0015] 所述脫鹽單元優(yōu)選為反向電滲析單元。
[0016] 所述脫鹽系統(tǒng)優(yōu)選使廢水脫鹽，所述廢水包括酸性礦山排水，或者富含硫酸根離 子但是基于摩爾濃度，巧濃度低于硫酸根濃度，例如低于硫酸鹽濃度的一半。
[0017] 任選，可將來(lái)自脫鹽單元的多于90%的濃縮物再循環(huán)至預(yù)處理反應(yīng)器。特別是，在 使沉淀器渺渣脫水之后產(chǎn)生的液體可返回至預(yù)處理反應(yīng)器。
[001引本說(shuō)明書(shū)還描述了一種方法，所述方法包括通過(guò)使用第二流從第一流除去離子， 在脫鹽單元中使第一流脫鹽。將第二流從沉淀單元循環(huán)至脫鹽單元。所述方法還包括；（a) 在使經(jīng)處理的進(jìn)料流脫鹽之前，使用至少一種預(yù)處理化學(xué)劑處理進(jìn)料流；(b)在沉淀單元 中或在經(jīng)過(guò)沉淀單元的第二流中加入石灰；和/或（C)使用基于膜的純化裝置純化來(lái)自脫 鹽單元的脫鹽輸出流。
[0019] 本說(shuō)明書(shū)還描述了一種方法，其中在脫鹽單元中處理進(jìn)料水，其中濃縮物再循環(huán) 通過(guò)沉淀單元，其中在沉淀單元中投料石灰。所述方法可例如用于處理酸性礦山排水，或富 含硫酸根離子但是巧濃度小于硫酸根濃度的一半的另一種進(jìn)料水。石灰投料有助于除去儀 和其它殘余的金屬W及硫酸根。
[0020] 本說(shuō)明書(shū)還描述了一種方法，其中在脫鹽單元中處理進(jìn)料水，濃縮物再循環(huán)通過(guò) 沉淀單元，其中脫鹽產(chǎn)物水在反滲透（RO)或納濾（NFO膜單元中進(jìn)一步處理。膜單元有助 于滿(mǎn)足嚴(yán)格的排放規(guī)定。任選，膜單元濃縮物可再循環(huán)至預(yù)處理反應(yīng)器。膜單元優(yōu)選為NF 單元，特別是當(dāng)進(jìn)料水為酸性礦山排水，或富含硫酸根離子但是巧濃度小于硫酸根濃度的 一半的另一種進(jìn)料水時(shí)。
[0021] 本說(shuō)明書(shū)還描述了一種脫鹽系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元接 受進(jìn)料流和至少一種預(yù)處理化學(xué)劑，并且產(chǎn)生離子-降低的第一流和離子-濃縮的排放流。 該脫鹽系統(tǒng)包括脫鹽單元，所述脫鹽單元接受來(lái)自預(yù)處理單元的第一流用于脫鹽。至少一 種預(yù)處理化學(xué)劑包括堿和氧化劑。
[0022] 本說(shuō)明書(shū)還描述了一種脫鹽方法，所述方法包括使用至少堿和氧化劑預(yù)處理進(jìn)料 流，隨后使經(jīng)處理的流通過(guò)脫鹽單元用于脫鹽。
[0023] 本說(shuō)明書(shū)還描述了一種用于處理廢水的組合物，所述廢水具有濃度超過(guò)100 ppb 的鐵離子、濃度超過(guò)100 ppb的侶離子和濃度超過(guò)50 ppb的儀離子。所述組合物包括；堿； 氧化劑；和水溶性、支化的、聚合二硫代氨基甲酸鹽。
[0024] 本發(fā)明包括W下項(xiàng)目： 項(xiàng)目1. 一種脫鹽系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含： 脫鹽單元，其設(shè)置用于接受第一流用于脫鹽和第二流W帶走從所述第一流除去的離 子； 沉淀單元，其與所述脫鹽單元流體連通并且設(shè)置用于使所述第二流在它們之間循環(huán)； 和W下至少之一： (a)在所述脫鹽單元的上游的預(yù)處理單元并且設(shè)置用于： 接受進(jìn)料流和至少一種預(yù)處理化學(xué)劑，和 產(chǎn)生離子-降低的第一流用于在所述脫鹽單元中脫鹽，和離子-濃縮的排放流； 化）所述脫鹽系統(tǒng)設(shè)置用于在所述沉淀單元中或在經(jīng)過(guò)所述沉淀單元的第二流中加 入石灰訊 (C)基于膜的純化裝置，其設(shè)置用于接受來(lái)自所述脫鹽單元的脫鹽輸出流。
[0025] 項(xiàng)目2.項(xiàng)目1的脫鹽系統(tǒng)，其中所述脫鹽單元為反向電滲析單元。
[0026] 項(xiàng)目3.項(xiàng)目1或2的脫鹽系統(tǒng)，其中所述沉淀單元包含具有沉淀區(qū)域和固-液分 離區(qū)域的沉淀裝置。
[0027] 項(xiàng)目4.項(xiàng)目3的脫鹽系統(tǒng)，其中所述沉淀單元從所述固-液分離區(qū)域的上部提供 所述第二流。
[002引項(xiàng)目5.項(xiàng)目1-4中任一項(xiàng)的脫鹽系統(tǒng)，其中所述脫鹽系統(tǒng)使廢水脫鹽，所述廢水 包括酸性礦山排水，或者富含硫酸根離子但是巧濃度小于硫酸根濃度的一半。
[0029] 項(xiàng)目6.項(xiàng)目1-5中任一項(xiàng)的脫鹽系統(tǒng)，其中所述脫鹽系統(tǒng)在所述脫鹽單元的上 游包含預(yù)處理單元。
[0030] 項(xiàng)目7.項(xiàng)目6的脫鹽系統(tǒng)，其中所述至少一種預(yù)處理化學(xué)劑包括堿。
[0031] 項(xiàng)目8.項(xiàng)目7的脫鹽系統(tǒng)，其中所述堿為生石灰、熟石灰、石灰石或白云石，其加 入得到約50-約1000 ppm堿。
[0032] 項(xiàng)目9.項(xiàng)目7或8的脫鹽系統(tǒng)，其中所述至少一種預(yù)處理化學(xué)劑包括氧化劑。
[0033] 項(xiàng)目10.項(xiàng)目9的脫鹽系統(tǒng)，其中所述氧化劑為次氯酸鋼，其加入得到約50-約 200 ppm次氯酸鋼。
[0034] 項(xiàng)目11.項(xiàng)目9或10的脫鹽系統(tǒng)，其中所述至少一種預(yù)處理化學(xué)劑包括水溶性、 支化的、聚合二硫代氨基甲酸鹽。
[0035] 項(xiàng)目12.項(xiàng)目11的脫鹽系統(tǒng)，其