水净化处理所产生的废水的利用方法技术

本发明专利技术涉及水净化处理所产生的废水的利用方法。本发明专利技术涉及处理不需要的中度盐水以制造可用水。处理过的水也适用于人和牲畜饮用。所述方法包括使其中Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｌ、ＳＯ↓［４］或ＣＯ↓［３］或其组合的盐的重量为０．０５％以上且小于１．００％的中度盐水流经离子交换介质（图２）。对该离子交换介质进行预处理，使其被诸如钙离子（Ｃａ↑［２＋］）或镁离子（Ｍｇ↑［２＋］）等多价阳离子饱和（图２）。流经离子交换介质后，与处理前的中度盐水相比，流出物的钠离子减少并且钙离子和／或镁离子增加（图２）。当中度盐水流经离子交换介质时，介质的钠含量升高，同时多价阳离子含量降低，直到介质不再适用于水处理并必须再生为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及水净化处理方法和水净化处理所产生的废水的经济利用。
技术介绍
10 盐水的处置已成为花费巨大的社会问题。例如，单从加利福尼亚州的水处理操作和油田就产生约16.1亿加仑的水，其中含有约800,000吨 的钠、钙、镁的氯化物和硫酸盐的混合物。必须对这些盐水进行处置， 这每年花费加利福尼亚州数百万美元。同时，美国地质勘测最近探明新 墨西哥州有令人震惊的150亿英亩-英寸的含盐地下水，发现西得克萨斯15的单独一个盆地就有7.6亿英亩-英寸的含盐地下水。许多煤层位于不能进行传统采矿的地方。相反，需要从煤层中将水 抽出以除去煤层伴生的甲烷。将甲烷转移到天然气井，然后从中抽出并 输送，以作公用。除去的水的总溶盐量(TDS) —般是900 1500ppm。 不幸的是，所述的水中一般有高含量的钠和碳酸盐和/或碳酸氢盐。20 同时，盐水处置在世界上的其他地方己变得更加棘手。所以，每年都花费数十亿美元用于处置盐水。因此，提供处置盐水的改进方法将是 非常有利的。提供利用盐水的方法将会更加有利，因为这对社会有益而 不是简单地处置不需要的水。水净化一般产生相对纯净的"净水(clean water)"作为第一流出物，25和含有不需要的污染物的"废水"作为第二流出物。在此，将净水定义为所 含Na、 K、 Ca、 Mg、 Fe、 Cl、 S04或003或其组合的盐的重量小于0.05% 的水。此处将废水定义为所含Na、 K、 Ca、 Mg、 Fe、 Cl、 S04或C03或 其组合的盐的重量大于0.15%的水。除了废水外，世界上还有实质量的 "中度盐水"，其盐度比废水低，但通常不能用于灌溉或动物饮用。因此，所述的中度盐水在其应用和使用上严重受限。按此处定义，"中度盐水"指所含Na、 K、 Ca、 Mg、 Fe、 Cl、 S04或C03或其组合的盐的重量为 0.05%以上但小于1.00%的水。已知的水净化方法通过多种方法进行，包括离子交换、膜软化、电 5解、蒸发和沉淀。硬水软化是通过除去工业和家庭使用都需要的钙和镁 来实现的。已知的水软化方法通过离子交换、膜软化或者沉淀的方式来 进行。在离子交换方法中，钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)被交换成钠 (Na+)，并用过量的NaCl来实现离子交换介质的再生。该方法所产生的 再生流出物是必须被排弃的氯化钠、氯化钙和氯化镁的相对浓縮的水溶 io液。因此，采用这种方式，必须处置溶液中大量的钠盐、钙盐和镁盐。 作为选择，可以通过利用弱酸树脂以氢(H")来交换钙(Ca2+)和镁 (Mg2+)，从而将水软化，并用无机酸来再生失效的树脂。虽然该方法制 造出含盐较少的水，但更加昂贵，而且制造出的相对酸性的软水具有腐 蚀性。同时，膜软化可浓縮钙盐、镁盐和其他二价离子的盐，但产生的 15盐水需要进行代价高昂的处置。通常，沉淀方法通过"石灰-苏打"法进行，其中在硬水中加入石灰 以将水溶性的碳酸氢钙转化为不溶于水的碳酸钙。该方法所产生的废水 难以过滤并且需要繁琐的处理。申请人在先公开的美国专利第5,300,123号涉及不纯的固体盐的纯 20化。在该过程中也产生了必须加以处置的含盐废水。申请人后来公开的 美国专利第6,071,411号、第6,374,539号和第6,651,383号涉及加工后的 废水的处理和利用。这些方法优选使用离子交换，优选使用水溶性钠盐 或钙盐，来改变处理过的水的盐含量。此外，所得的盐、净水流出物和 废水流出物可用于不同的用途，包括用于改善粉尘控制的土壤处理、土 25壤稳定化、调节土壤的钠吸附率(SAR)和医治根腐病(rootrot)。不幸的是，即使有了所有在先技术的各种各样的水处理方法，仍有 数十亿加仑的中度盐水被排弃或未被利用，因为用已知的水处理方法纯 化这些水非常昂贵。过多的盐水令人烦恼，因为对水有压倒一切的、全 球性的需求，尤其对人和牲畜饮用来说。联合国最近的报告称，到2025 年，世界上超过50%的国家将面临缺水(water stress)或水短缺(water shortage)。到2050年，世界人口的75%会面临水荒(water scarcity)。更麻烦的是，在贫困国家，即便附近可能有数百万加仑的盐水，人 和动物仍经常患有钙和镁缺乏症。这些盐水一般含有一些钙和镁，但所 5含的钠过多使其无法饮用。不幸的是，由于设备的费用和难以获得，无 法对这些水进行处理以供人或动物饮用。尽管建议以牛奶来提供钙和镁的适当摄入，但发展中国家的儿童甚 至发达国家贫困地区的儿童通常买不起或无法获得足量的牛奶以满足他 们的需要。因此，如果能处理盐水以降低钠含量但提高或维持钙和镁的 io水平直至适于人畜饮用，将是一个惊人的发展。土壤处理尤其是灌溉对水也有大量的需求。不幸的是，中度盐水经 常具有不适于附近的灌溉的含盐量。因此，如果开发出花费低廉的方法 来处理中度盐水以产生适于灌溉的流出物，将格外有利。土壤的风蚀也是全世界的重大难题。细碎的土壤因为粒径小且缺乏 15粘结力，容易受风的影响。这样的细碎土壤可见于农业用地、沙丘、湖 床、建筑工地和正在建造的道路。风蚀使得大量土壤以灰尘的形式漂移。 风蚀造成灰尘的形成等不便和诸如种子、肥料和幼苗等有用物质的损失。 沙尘暴危害交通，并威胁居住在附近的居民的健康。此外，风蚀对土壤的作用可受阳光和雨水的影响而加强。阳光使得20土壤中的湿气蒸发从而降低细碎土壤的粘结力。土壤的雨蚀是由于雨水冲走土壤造成的。由此造成的一个具体问题是，当耕种土壤被冲走时， 会危害植物生命并且使得土壤无法用于农业。并且，由于雨蚀的影响， 沟渠、水道、沙丘和道路的未保护的斜坡可能塌陷或被冲走。因此，防止阳光、风和水在侵蚀土壤方面的作用是极为重要的。此25处所述的土壤稳定化是指用化学品处理土壤，在其实现土壤的可塑化的 同时，抵消土壤易受土壤水分中离子的类型的微小变化影响的趋势。例 如，膨胀粘土具有"结合"水分子层，较易于在负荷下移动。膨胀粘土 的土壤稳定化可以通过改变土壤混合物中离子的类型和/或数量来实现。 己提出，可以通过用天然的或合成的水分散性高聚物来处理土壤表层以防止土壤的移动、漂移和侵蚀。这些高聚物的实例包括淀粉醚、水解聚丙烯腈、聚乙烯醇和羧甲基纤维素。美国专利第3,077,054号公开了 聚乙酸乙烯酯作为抗侵蚀剂的应用。美国专利第3,224,867号教导用磷酸 单淀粉酯来对土壤进行调湿。美国专利第5,125,770号指出用预胶化淀粉 5和表面活性剂化合物来处理土壤。此外，已知可用相对纯的固体氯化钠 (NaCl)、氯化l丐(CaCl2)和两者的混合物处理泥土路。前述的土壤处理用化合物有几个缺陷。所述的聚合物价格相对高， 具有潜在有害的环境特性。此外，已证实淀粉醚易于被雨水冲走。因此， 它们作为抗侵蚀剂的效力严重受限。 io 全世界面临的另一个问题是真菌。在加利福尼亚州、亚利桑那州、新墨西哥州、德克萨斯州和墨西哥的索诺拉州(Sonom)和锡那罗亚州 (Sinalos)有几百万英亩国土几乎不能发展种植业，这是由于在这些地 区真菌攻击几乎所有的超过2,000种的双子叶植物。这些植物包括棉花、 紫花苜蓿和柑桔树。生产力的缺乏是由于在土壤中有过量的碳酸钙，其 15使膨胀最小化，本文档来自技高网...

【技术保护点】
处理水的方法，所述方法包括以下步骤：提供中度盐水，该中度盐水中的Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｌ、ＳＯ↓［４］或ＣＯ↓［３］或其组合的盐的重量实质上为０．０５％以上，且实质上小于１．００％；提供以多价阳离子饱和的离子交换介质；使所述中度盐水流经所述离子交换介质，从而产生与所述中度盐水相比含更多的多价阳离子和更少的钠的可用流出物；提供盐水溶液，该盐水溶液中的Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｌ、ＳＯ↓［４］或ＣＯ↓［３］的盐的重量大于１．００％；使所述盐水溶液流经所述离子交换介质，从而冲洗该离子交换介质并提高该离子交换介质上带有的多价阳离子的量；和利用所述的可用流出物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德J格罗特，
申请(专利权)人：杰拉尔德J格罗特，
类型：发明
国别省市：US[美国]