一种膜法选择性除硬的方法技术

一种膜法选择性除硬的方法，它涉及一种使用开放式流道的膜系统选择性去除钙硬或者镁硬的方法。本发明专利技术解决了溶液进膜系统之前钙硬、镁硬难以实现有效分离，硬度脱除难度大，药剂费用高的缺点，本发明专利技术成功的将除硬与膜系统结合起来，在膜系统中实现钙、镁分离，不仅降低了运行费用，而且利于高纯度钙盐、镁盐的资源化回收。本发明专利技术的运行方法如下：向开放式流道膜系统中引入晶种，溶液中结垢物质沉淀析出时会倾向于吸附在结构类似的晶种上，而不吸附在膜表面，有效避免了膜的结垢污染。膜系统中晶种的加入量为0.05%~10%，晶种的引入并不会造成膜性能的变化，或者影响开放式流道膜的正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种膜法选择性除硬的方法
本专利技术涉及一种利用膜法选择性除硬的方法，将膜系统与除硬技术结合起来，膜系统在起到分离作用的同时也去除了溶液中的硬度。该方法可用于钙硬、镁硬分离、或者是由硬度造成结垢污染的各种膜系统当中，属于水处理
和膜工艺

技术介绍
随着工业的发展和社会的进步，工业用水越来越多，排出的废水量也越来越大，废水中含有的污染物种类也越来越复杂，同时水资源越来越紧缺，因此，将处理后的污水用于中水回用的技术或者废水零排技术受到了越来越多的企业的关注。在众多水处理技术中膜工艺是用于中水回用或者零排放技术的关键工艺，而废水中的高硬度造成的膜结垢污染影响了膜技术的正常运行，或者是增加了处理成本。目前用于水处理领域比较成熟、普遍的方法是利用化学沉淀法去除水中的钙、镁离子，通常使用的药剂为氢氧化钙、氢氧化钠、碳酸钠等碱性药剂。这些药剂的使用存在药剂加入量大，药剂成本高；所需沉淀反应时间长、处理设备占地体积大；反应进行不彻底、钙镁离子残留浓度高；产水pH显著升高等特点。并且该工艺不能选择性的去除钙、镁，只能同时去除，而多数情况下结垢对设备运行造成影响的只有单一的钙离子、或者镁离子，另外一种产生硬度的离子并不需要去除，甚至可以作为资源回收利用。因此化学沉淀法的无选择性去除不仅增加了药剂成本，还可能影响钙镁资源的回收利用。针对上述问题，本专利技术实现了将膜技术与除硬技术的结合，在利用膜技术进行物质分离的同时实现了钙、镁的选择性去除，在中水回用和废水零排放工艺中具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种膜法选择性除硬的方法，在实现膜的分离效果的同时，防止膜表面结垢污染，同时还可以实现选择性去除钙、镁硬度。本专利技术在于向膜系统内引入晶种，膜系统在起到分离作用的同时也去除了溶液中的硬度，避免了膜的结垢污染。以下种类的膜适用于该方法：所选膜的流道可以是开放式膜流道，包括管式膜、高压平板式（DT）膜、板框式平板膜、网管式（ST）膜；也可以是经过特殊设计的具有抗污染性、防止固体沉积的其他形式的流道，如瓦棱流道、平行流道、管式流道等。所选膜可以是有机膜或无机膜，包括纳滤膜、反渗透膜、超滤膜和微滤膜、电渗析膜、膜蒸馏膜、陶瓷膜、金属膜等所有具备分离性能的膜。所选膜是卷式膜、板框式膜、管式膜、中空纤维膜中的任何一种。本方法中采用的外加晶种包括一切不溶或微溶于进水溶液的钙盐、镁盐或任何其他可以促进结垢物质沉淀并吸附在其上的不溶或微溶物质。本方法中晶种的初始加入量为0.05%~10%，且膜系统运行过程中，晶种不会透过膜进入产水侧而影响产水侧水质，加入的晶种和吸附的结垢物质在浓水侧随溶液排出膜系统，并经沉淀或离心后与溶液分离，分离后得到的晶种可以重复利用。本方法中在晶种存在的条件下，膜组件可以正常运行，运行压力为0.01~20MPa，温度为0~120℃，回收率为0~90%。本方法取消膜工艺前端的除硬工艺或者降低膜工艺前端用于除硬的预处理药剂加入量，降低预处理成本；有效减缓或避免膜的结垢污染，提高膜系统的回收率，减小浓水侧溶液量，降低浓水侧溶液的深度处理成本；适用于各种开放式流道膜除硬的领域，包括水处理
但不限于该领域。本方法具有以下优点：本方法可以选择性的去除溶液中的钙硬或者镁硬，解决了常规除硬工艺中镁硬和钙硬无法分别去除，必须同时去除的问题。本方法只需在开始时加入少量晶种即可，无需加入过多的化学药剂，降低了除硬的药剂成本，并且不会改变溶液除硬度外的成分，不会引入新的杂质到溶液中，可以应用于水处理等多种行业。本方法可以解决硬度造成的膜结垢问题，有效减缓或避免膜的结垢污染，提高膜系统的回收率，减小浓水侧溶液量，利于膜工艺的推广应用。附图说明图1是该膜法选择性除硬的一种实施方式。附图1标记说明A含硬度的溶液B初次引入系统的晶种C回收后循环使用的晶种D从溶液中回收的晶种盐E产水F浓液图2为该说明在脱硫废水选择性除硬中的实施情况。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种膜法选择性除硬的方法，该方法包括引晶系统，膜法系统和晶种分离系统。在本专利技术中，引晶系统中需根据溶液中需要去除的硬度的种类及对应易结垢阴离子的种类确定要引入的晶种盐，晶种盐的引入量为0.05%~10%，在该系统中需要有搅拌混匀装置，保证固液混合均匀，为溶液进入膜系统做好准备。在本专利技术中，引入晶种后的溶液用泵打入膜系统，在膜系统浓缩分离浓缩溶液的过程中选择性去除溶液中的硬度，去除的硬度的种类与加入的晶种一致或相似，本系统所选的膜为开放式流道的膜，流道可以是开放式膜流道，包括管式膜、高压平板式（DT）膜、板框式平板膜、网管式（ST）膜；也可以是经过特殊设计的具有抗污染性、防止固体沉积的其他形式的流道，如瓦棱流道、平行流道、管式流道等。膜系统的运行压力为0.01~20MPa，温度为0~120℃，回收率为0~90%。膜系统的产水侧溶液物质较纯或水质较好，可以根据具体情况进行回收或回用；浓水侧溶液为溶液与加入晶种及系统中产生的晶种的固液混合物，进入晶种分离系统进行固液分离。在本专利技术中的晶种分离系统可以根据具体情况采用常规的分离工艺即可，本系统分离出的固体，部分可以作为晶种回用于引晶系统，其余部分可以根据实际情况回收或者是处理；本系统分离出的浓水可以根据实际情况进行回用或进一步处理。本专利技术所提供的方法利用晶种法在膜系统中选择性的去除溶液中的硬度，既降低了膜结垢的风险，又能够单独去除钙硬或镁硬，大大降低了除硬的药剂成本，具有很大的应用市场。下面结合实施例和附图来详细说明本专利技术。实施例1：本实施例为该专利技术用于脱硫废水选择性去除钙硬的方法。本案例中脱硫废水硬度很高，钙离子浓度为728mg/L，镁离子浓度为4510mg/L，本废水中钙离子是引起结垢的主要物质，需要去除至100mg/L以下防止膜系统的结垢，而镁离子不会对膜系统造成影响，无需去除。传统的除硬方法无法分别去除钙、镁离子，即在添加化学药剂的过程中或离子交换的过程中钙、镁离子同时去除，造成药剂和树脂消耗过大，且钙离子难以达到去除要求。本案例中该脱硫废水经过混凝沉淀系统去除水中携带的悬浮物后，进入引晶系统，在引晶系统内加入去除钙硬的晶种硫酸钙，晶种的加入量为1%，混合均匀，通过高压泵进入膜系统。本案例中所用的膜为具有开放式流道的高压平板膜，运行压力为5MPa，温度为25℃，初始通量为14LMH，回收率为60%，即浓缩2.5倍。连续运行72h，系统运行稳定通量基本保持不变，浓水侧钙离子浓度由728mg/L降为100mg/L，镁离子浓度由4510mg/L浓缩至11200mg/L，浓水测晶种硫酸钙的量由1%增加至约3%，运行情况见附图2。系统运行稳定，浓水侧硫酸钙浓度增大说明水中的钙离子未在该膜系统内结构造成膜的污堵，而是析出在加入的晶种硫酸钙上，随浓水排出膜系统。本案例中采用离心机进行固液分离，离心机转速为800RPM，分离出的固体为纯度很高的硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜法选择性除硬的方法，其特征在于向膜系统内引入晶种，膜系统在起到分离作用的同时也去除了溶液中的硬度，避免了膜的结垢污染。

【技术特征摘要】
1.一种膜法选择性除硬的方法，其特征在于向膜系统内引入晶种，膜系统在起到分离作用的同时也去除了溶液中的硬度，避免了膜的结垢污染。2.根据权利要求1所述的一种膜法选择性除硬的方法，其特征在于，所选膜的流道可以是开放式膜流道，包括管式膜、高压平板式（DT）膜、板框式平板膜、网管式（ST）膜；也可以是经过特殊设计的具有抗污染性、防止固体沉积的其他形式的流道，如瓦棱流道、平行流道、管式流道等。3.根据权利要求1所述的一种膜法选择性除硬的方法，其特征在于，所选膜可以是有机膜或无机膜，包括纳滤膜、反渗透膜、超滤膜和微滤膜、电渗析膜、膜蒸馏膜、陶瓷膜、金属膜等所有具备分离性能的膜。4.根据权利要求1所述的一种膜法选择性除硬的方法，其特征在于，所选膜是卷式膜、板框式膜、管式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君占，王自斌，刘培娟，张杰，
申请(专利权)人：北京鑫佰利科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11