申请日2004.07.26
公开(公告)日2008.10.01
IPC分类号C02F1/52; C02F1/44; C02F9/00; C02F1/66; C02F1/60; C02F1/62; C02F1/58
摘要
一种包含分离单元操作的废水处理系统，通过控制进入分离单元操作的待处理废水的pH来抑制或促进物质的形成和沉淀。分离单元操作包含第一和第二反渗透设备。第一反渗透设备处理pH低于约3.5的废水，第二反渗透设备处理来自第一反渗透装置的pH约为6或更高的废水。
权利要求书
1. 一种从流入液废水除去氟化物的方法，包含：
a.将废水引入第一反渗透系统，从废水除去氟化物;
b.在废水进入第一反渗透系统之前，调节或保持废水的pH 低于3.5，将废水的pH保持在3.5或之下，直至废水离 开第一反渗透系统;
c.将来自第一反渗透系统的废水引向第二反渗透系统，从废 水除去氟化物;
d.在废水经历了第一反渗透系统中的处理之后而在第二反渗 透系统中处理之前，将废水的pH调高;以及
e.用第一和第二反渗透系统从废水除去至少90%的氟化 物。
2. 权利要求1的方法，其中流入液废水还包含钙、硫酸盐、磷 酸盐以及氧化硅，并且其中至少90%的钙、硫酸盐、磷酸盐以及氧化 硅通过第一和第二反渗透系统除去。
3. 权利要求1的方法，包括在将废水引向第一反渗透系统之前 将废水过滤。
4. 权利要求1的方法，包括在将废水引向第一反渗透系统之前 引导废水通过砂压载式絮凝系统。
5. 权利要求4的方法，其中砂压载式絮凝系统生成澄清的流出 物，并且该方法包括将来自砂压载式絮凝系统的澄清流出物过滤并将 来自压载式絮凝系统的经过滤流出物引向第一反渗透系统。
6. 权利要求1的方法，其中流入液废水包含pH为3.5或低于 3.5，并且其中该方法包括将废水的pH保持在或低于3.5，至少至废 水已被第一反渗透系统处理过了为止。
7. 权利要求1的方法，包括在引导废水通过第二反渗透系统之 前将废水的pH调高至至少6。
8. 权利要求1的方法，其中废水包含氧化硅、磷酸盐、钙和硫 酸盐;并且其中该方法包括在废水进入第一反渗透系统之前调节其 pH，从而将废水调整至利于形成氧化硅与氟化物的络合物，其进一步 利于形成硫酸氢盐，从而降低因氧化硅、氟化钙、碳酸钙、硫酸钙、 磷酸钙或金属结垢而在第一反渗透系统中结垢的趋势。
9. 权利要求8的方法，其中来自第一反渗透系统的废水流出物 pH的调高在废水中形成利于氟化物和硅酸盐离子形成的条件，或者 将各种弱电离酸转化为盐的形式。
10. 权利要求1的方法，其中废水包含钙、氨和磷酸盐或金属; 并且其中该方法包括在废水进入第一反渗透系统之前对其pH的控制 将废水调整至利于形成磷酸和铵离子，这降低第一反渗透系统中因磷 酸钙而结垢的趋势，并且改善第一反渗透系统中氨的去除;并且其中 来自第一反渗透系统的废水流出物pH的提高将废水调整至利于形成 磷酸盐离子，其利于第二反渗透系统中磷酸盐的去除，并进一步将废 水调整至提高有机物的溶解度，从而利于第二反渗透系统中有机物的 去除。
11. 权利要求1的方法，其中废水包含藻类，并且该方法包括使 氯或氯副产物与废水混合来杀死藻类，并使膨润土与废水混合来吸收 或使藻类失稳。
12. 权利要求1的方法，包括在将废水引向第一反渗透系统之前 引导废水通过砂压载式絮凝系统，并且其中废水包含藻类，并且该方 法使氯或氯副产物与废水混合来杀死藻类，以及其中在所述压载式絮 凝系统中去除所述藻类。
13. 权利要求1的方法，其中废水包含氧化硅，和该方法包括在 引导废水通过第一反渗透系统之前在废水中形成氟硅酸，并用第一反 渗透系统除去氟化物和硅酸盐。
14. 权利要求1的方法，其中废水包含钙、磷酸盐和硫酸盐，和 该方法包括通过降低形成氟化钙、磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙的趋势来 降低反渗透系统中的结垢，并进一步降低因氧化硅的结垢趋势而导致 的结垢。
15. 权利要求13的方法，其中调高来自第一反渗透系统的废水流 出物的pH致使废水中的氟化物和氧化硅呈现氟化物和硅酸盐离子的 形式，其在第二反渗透系统中从废水中除去。
16. 权利要求13的方法，其中废水还包含硫酸盐、磷酸盐和氨， 其中在进入第一反渗透系统之前控制废水的pH水平利于在较低pH 水平下硫酸氢盐、磷酸和铵离子的形成，其中调高来自第一反渗透系 统的废水流出物的pH将废水调整至利于形成磷酸盐离子并提高一些 有机物的电离，这利于从废水中除去磷酸盐、有机物和氨。
17. 权利要求1的方法，其中废水pH的第一次调高在废水离开 第一反渗透系统之后进行。
18. 权利要求1的方法，其中将来自第一反渗透系统的废水流出 物的pH调高至6或更高。
19. 权利要求1的方法，其中所述废水源自具有3.5或更低的pH 的流入液废水流，其中废水经历一步或多步第一反渗透系统上游的预 处理，其中该方法包括当废水经过一步或多步预处理时以及在废水进 入第一反渗透系统之前将废水的pH保持在3.5或之下。
20. 权利要求19的方法，其中废水pH的第一次调高在废水离开 第一反渗透系统之后进行。
21. 一种用于除去污染物的废水处理系统，包含：
a.砂压载式絮凝系统，具有一个或多个用以将压载物与待处 理废水混合的的混合罐和设置在一个或多个混合罐下游的 沉降罐，该沉降罐生成澄清的流出物和淤浆;
b.第一反渗透系统，设置在砂压载式絮凝系统下游，用以处 理压载式絮凝系统生成的澄清流出物;
c.第二反渗透系统，设置在第一反渗透系统的下游，用以处 理来自第一反渗透的流出物;
d.酸注入口，设置在第一反渗透系统的上游并用于与酸源可 操作地连接以在废水到达第一反渗透系统之前选择性地将 酸注入废水中;以及
e.碱注入口，设置在第一和第二反渗透系统之间并用于与碱 源可操作地连接以选择性地将碱注入来自第一反渗透系统 的废水流出物中，以调节来自第一反渗透系统的废水流出 物的pH。
22. 权利要求21的废水处理系统，包括设置在砂压载式絮凝系 统与第一反渗透系统之间的过滤器，用以在澄清流出物进入第一反渗 透系统之前过滤来自砂压载式絮凝系统的澄清流出物。
23. 权利要求21的废水处理系统，进一步包含设置在第二反渗 透系统下游的混合床离子交换脱盐器。
24. 权利要求22的废水处理系统，其中过滤器是多种介质型过 滤器。
25. 权利要求21的废水处理系统，其中所述污染物选自氟化物、 氧化硅、磷酸盐、硫酸盐、氨和金属的污染物。
说明书
处理酸性废水的系统和方法
1.技术领域
本发明总体上涉及酸性工业废水的处理，具体而言，涉及使得用以处 理废水的反渗透系统中的沉淀最小化。
2.相关技术的内容
伴随磷酸盐生产操作的废水通常为酸性，并且通常带有氟化物、氨、 二氧化硅、硫酸盐、钙、重金属和磷酸盐物质。已经将多种技术用以在废 水可以排放之前降低这类污染物的含量。例如，双浸灰法以及随后气提是 一种常用技术。该方法采用在两个阶段中添加石灰来促进氟化物物质和磷 酸盐物质的沉淀，随后经高pH空气汽提来除去氨。在另一种技术中，用 包含化学沉淀后反渗透的技术处理废水。与双浸灰法类似，这种技术提高 流入废水的pH以在反渗透步骤之前促进沉淀和固体分离。通常伴随升高 废水pH值的高化学成本使这类方法在经济上无吸引力。
发明内容
本发明提供了一种从流入液废水除去氟化物的方法，包含：
a.将废水引入第一反渗透系统，从废水除去氟化物;
b.在废水进入第一反渗透系统之前，调节或保持废水的pH低于 3.5，将废水的pH保持在3.5或之下，直至废水离开第一反渗 透系统;
c.将来自第一反渗透系统的废水引向第二反渗透系统，从废水 除去氟化物;
d.在废水经历了第一反渗透系统中的处理之后而在第二反渗透 系统中处理之前，将废水的pH调高;以及
e.用第一和第二反渗透系统从废水除去至少90%的氟化物。
本发明还提供一种一种用于除去污染物的废水处理系统，包含：
a.砂压载式絮凝系统，具有一个或多个用以将压载物与待处理 废水混合的的混合罐和设置在一个或多个混合罐下游的沉降 罐，该沉降罐生成澄清的流出物和淤浆;
b.第一反渗透系统，设置在砂压载式絮凝系统下游，用以处理 压载式絮凝系统生成的澄清流出物;
c.第二反渗透系统，设置在第一反渗透系统的下游，用以处理 来自第一反渗透的流出物;
d.酸注入口，设置在第一反渗透系统的上游并用于与酸源可操 作地连接以在废水到达第一反渗透系统之前选择性地将酸注 入废水中;以及
e.碱注入口，设置在第一和第二反渗透系统之间并用于与碱源可 操作地连接以选择性地将碱注入来自第一反渗透系统的废水流出物中，以 调节来自第一反渗透系统的废水流出物的pH。
根据一种或多种实施方案，本发明提供一种废水处理系统，包含流入 液源，该流入液源包含pH低于约3.5的待处理废水;与流入液源流体连接 的第一反渗透系统;设置成在第一反渗透系统下游引入碱的碱源;与第一 反渗透系统的下游以及碱源流体连接的第二反渗透系统。
根据一种或多种实施方案，本发明提供一种处理pH低于约3.5的废水 的方法。该方法包含以下步骤：在第一分离系统中从废水除去至少部分各 种污染物;在第一分离系统中从废水除去至少部分各种污染物之后，将第 一分离系统流出物的pH调节为至少约6或更高;以及将第一分离系统流 出物的pH调节为至少约6或更高之后，在第二分离系统中从废水除去至 少部分各种污染物。
根据一种或多种实施方案，本发明提供一种处理废水的方法。该方法 包含以下步骤：抑制在废水中促进氟化物离子和硅酸盐离子至少一种形成 的条件;在第一分离系统中从废水除去各种污染物;促进氟化物离子和硅 酸盐离子至少一种形成;在促进氟化物离子和硅酸盐离子至少一种形成之 后，从废水除去任何污染物来生产经处理的流出物。
根据一种或多种实施方案，本发明提供一种处理废水的方法。该方法 包含以下步骤：保持废水中任何沉淀污染物的平衡条件;从废水除去磷酸 盐、溶解的固体、氨、有机的及胶态材料中任一种;在从废水除去溶解的 固体、氨、有机的及胶态材料中任一种之后，调节废水中至少一种沉淀污 染物的平衡条件;调节废水中至少一种沉淀污染物的平衡条件之后，从废 水除去任何残存的氟化物、氨或溶解的固体来生产经处理的流出物。
本发明提供一种用反渗透系统从废水除去氟化物和二氧化硅的方法， 该方法降低反渗透系统中结垢的趋势。在本发明这种方式的情形中，该方 法能够促进废水中利于氟硅酸形成的条件并将含有氟硅酸的废水引向反渗 透系统。当废水穿过反渗透系统时，从废水中除去氟硅酸形式的氟化物和 二氧化硅。第二阶段反渗透系统可用于除去另外的氟化物和二氧化硅。这 种情形中，保持第一反渗透系统的废水流出物中利于氟化物和硅酸盐离子 形成的条件。由此，当废水穿过第二反渗透系统时，氟化物和硅酸盐离子 形式的另外的氟化物和二氧化硅被除去。
此外，本发明能实现从废水除去藻类。在一种具体实施方案中，废水 为酸性。为从废水除去藻类，将氯或氯副产物添加到废水中以杀死藻类。 另外，在经历了用氯或氯副产品处理之后，添加膨润土，藻类被膨润土吸 附和或失稳。然后可用常规处理方法除去藻类。
在本发明的一个具体实施方案中，通过压载式(ballasted)絮凝分离 系统除去藻类和/或悬浮物。在这种方法中，被吸附的藻类和膨润 土在废水中形成固体。在压载式絮凝方法中，将絮凝剂和不溶颗粒物添加 到废水中以形成絮凝混合物。絮凝混合物构成从废水沉淀的包括被吸附藻 类和膨润土的絮状物。
当结合附图考虑时，本发明的其它优点、新特征和目标将从以下本发 明的详细描述变得明显，附图中的一些是示意性的，并不意在按比例绘制。 图中，多幅图中图解的每个相同或几乎相同的组件用单一的数字表示。为 清楚起见，当不需要图解来使本领域普通技术人员理解本发明时，既未在 每幅图中标注每个组件，也未标注本发明每种实施方案所示的每个组件。
