[发明专利]一种含浓缩易结垢离子的水溶液处理系统及其处理方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种水溶液处理系统及其处理方法，尤其涉 及一种含浓缩易结垢离子的水溶液处理系统及其处理方法。

背景技术

在海水淡化、苦咸水处理、污水与工业废水深度处理以及电厂循环水处理 等领域，普遍存在着水中溶解性固体总量较高，且二价离子(代表性的有钙和 镁等二价阳离子，硫酸根和碳酸根等二价阴离子)和一些有机大分子离子浓度 也较高的问题。由于相当一部分的二价盐和有机大分子盐在水中溶解度较低， 在浓缩时容易结垢，这严重阻碍了上述领域中水回收率的提高。另外，在零排 放或近零排放系统中，反渗透、电渗析和蒸馏/蒸发系统易形成二价盐和有机盐 的结垢，严重影响设备的正常运行和使用寿命。

结垢对反渗透的影响主要有以下几方面，结垢后会造成膜通量减小、反渗透能耗增加、产水的质量下降以及膜寿命的缩短。Ch.Tzotzi(TzotziC,etal.AstudyofCaCO₃scaleformationandinhibitioninROandNFmembraneprocessesJournalofmembranescience,2007,296(1):171-184.)等研究发现，CaCO₃结垢会使反渗透中不同种类膜的通量减小。Wen-YiShi(ShihWY,etal.Morphometriccharacterizationofcalciumsulfatedihydrate(gypsum)scaleonreverseosmosismembranes.JournalofMembraneScience,2005,252(1):253-263.)等人则研究了CaSO₄·2H₂O对反渗透膜通量的减小作用和不同用量的阻垢剂对膜通量减小的改善程度。Zaviska(ZaviskaF,etal.UsingFOaspre-treatmentofROforhighscalingpotentialbrackishwater:Energyandperformanceoptimisation.JournalofMembraneScience,2015,492:430-438.)等人则发现在无预处理情况下，由于结垢使渗透阻力增大，进而使能耗明显增大。

结垢同样会对蒸馏、MVR和多效蒸发过程产生危害。Gryta(GrytaM. Applicationofmembranedistillationprocessfortapwaterpurification.Membrane WaterTreatment,2010,1(1):1-12.)在研究直接接触式膜蒸馏时发现，CaCO₃沉 淀会增大传热阻力和减小温度极化系数，最终使膜通量减小。He(HeF,etal. Studiesonscalingofmembranesindesalinationbydirectcontactmembrane distillation:CaCO₃andmixedCaCO₃/CaSO₄systems.ChemicalEngineeringScience, 2009,64(8):1844-1859.)等人则发现CaCO₃与CaSO₄混合的沉淀相比于单独的 CaCO₃更容易减小膜通量。赵军(赵军.蒸发器结垢的危害及防止.中国油脂, 2002,27(4):94-96.)在研究蒸发结晶器结垢问题时发现，当蒸发器结垢厚度为 5mm时，传热效率约为原来的1/3，蒸汽热能利用效率降低。罗刚(罗刚等.多 效蒸发器结垢机理及预防措施.甘肃科技,2014,30(19):50-51.)等人认为多效蒸 发器的结垢会降低设备的传热性能，严重时使蒸发量减小，需要停机处理。

为了提高盐水浓缩的水回收率，防止结垢对反渗透、电渗析和蒸馏/蒸发系 统的危害，需运用一些防止此类结垢的方法。目前减少结垢的方法主要有运用 离子交换树脂，添加阻垢剂或分散剂，预处理添加碳酸钠或生石灰和提高酸性 等方法，然而这些方法各有其缺陷和限制，主要如下：

(1)离子交换树脂。水处理用离子交换树脂存在树脂破碎、有机物污染、 铁污染、粒度不均、树脂板结等问题(桑俊珍等.水处理用离子交换树脂运行中 存在的问题及预防措施.河北电力技术,2009(1).)。同时，离子交换树脂需要再 生，树脂再生费用高，不环保，且易形成二次污染；