脫鹽系統和方法
【專利說明】脫鹽系統和方法 發明領域
[0001] 本公開設及脫鹽系統和使用脫鹽裝置（例如反向電滲析巧DR)單元，優選與沉淀 裝置組合）的方法，用于產物水回收。
[000引發明背景 在工業過程中，產生大量的廢水，例如含水鹽水溶液。通常，該樣的鹽水溶液不適于在 家庭或工業應用中直接消耗。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（通常稱為脫鹽）變為生產用于在家庭或工業應用中直接消耗的合格水的一個 選項。
[0003] 由采礦（例如酸性礦山排水）、礦物加工和金屬生產工業產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 方在地下水中也發現高水平的硫酸鹽。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、領和鎖的硫酸鹽）的溶液）的去離子受到該些鹽的沉淀和結垢的限 制。
[0004] 由于相對較高的效率和產物水較高的回收率，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，用于產物水回收。
[0005] 在通過采礦、礦物加工和金屬生產而產生的廢水中存在的金屬離子在EDR膜中引 起結垢。該導致降低的水回收率和低膜壽命和提高的操作費用。通常，在流的脫鹽期間，沉 淀單元用于將液體循環至相應的邸R單元。該循環的液體使從經邸R處理的流除去的帶電 荷物類濃縮。然而，在液體中鹽或其它雜質的濃度隨著在邸R單元和相應的沉淀單元之間 液體的循環而提高。該導致在沉淀單元中發生顆粒沉淀。所得到的顆粒可通過再循環的液 體被帶至邸R單元中，并且所得到的結垢或污損可破壞邸R設備。
[0006] 已試圖避免向邸R設備中引入顆粒沉淀。例如，可在沉淀單元和相應的邸R單元 之間布置柱過濾器，W過濾顆粒沉淀，隨后將液體引入到邸R設備。然而，柱過濾器遭受低 效率和高更換頻率，該導致提高的操作成本。
[0007] 或者，可使得沉淀單元足夠大，W提供另外的沉降區域用于固-液分離，該降低在 液體的循環期間在邸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施。
[000引與其它脫鹽系統（例如反滲透和蒸饋）相比，來自邸R單元的產物水可具有較高 的溶解的固體。因此，在許多地方，來自邸R單元的產物水可能不滿足排放或再利用規定。
[0009] 需要新的和改進的基于邸R的脫鹽系統和方法。
[0010] 發明概述 來自采礦、礦物加工和金屬生產工業的廢水可包括在邸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、儀和侶的量可高達幾千口口111。 總溶解固體可超過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產生的廢水，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 中降低結垢。
[0012] 基于邸R的系統的回收取決于在沉淀單元中不溶性鹽的去除，進而取決于進料流 的離子平衡。例如，具有高硫酸鹽和低巧的流不能產生足夠的要除去的硫酸巧鹽，特別是在 預處理步驟中。該導致降低整個系統的產物水回收率。期望降低巧、硫酸根和/或金屬離 子的水平，W保護脫鹽設備，例如反向電滲析單元。
[0013] 處理邸R進料流W除去巧、硫酸根和/或金屬離子，與再循環的邸R輸出流的納濾 組合，W除去硫酸根和其它多價離子，降低通過邸R單元處理的硫酸根離子的量，從而降低 結垢和提高回收速率。
[0014] 本說明書描述了一種脫鹽系統，所述系統包括脫鹽單元，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 二流循環至脫鹽單元。所述系統還（a)在脫鹽單元的上游包括預處理單元，所述預處理單 元接受進料流和至少一種預處理化學劑，并且產生離子-降低的第一流用于脫鹽單元；化） 在沉淀單元中或在經過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自脫鹽單元的脫鹽輸出流。
[0015] 所述脫鹽單元優選為反向電滲析單元。
[0016] 所述脫鹽系統優選使廢水脫鹽，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，可將來自脫鹽單元的多于90%的濃縮物再循環至預處理反應器。特別是，在 使沉淀器渺渣脫水之后產生的液體可返回至預處理反應器。
[001引本說明書還描述了一種方法，所述方法包括通過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至脫鹽單元。所述方法還包括；（a) 在使經處理的進料流脫鹽之前，使用至少一種預處理化學劑處理進料流；(b)在沉淀單元 中或在經過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自脫 鹽單元的脫鹽輸出流。
[0019] 本說明書還描述了一種方法，其中在脫鹽單元中處理進料水，其中濃縮物再循環 通過沉淀單元，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] 本說明書還描述了一種方法，其中在脫鹽單元中處理進料水，濃縮物再循環通過 沉淀單元，其中脫鹽產物水在反滲透（RO)或納濾（NFO膜單元中進一步處理。膜單元有助 于滿足嚴格的排放規定。任選，膜單元濃縮物可再循環至預處理反應器。膜單元優選為NF 單元，特別是當進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 一半的另一種進料水時。
[0021] 本說明書還描述了一種脫鹽系統，所述系統包括預處理單元，所述預處理單元接 受進料流和至少一種預處理化學劑，并且產生離子-降低的第一流和離子-濃縮的排放流。 該脫鹽系統包括脫鹽單元，所述脫鹽單元接受來自預處理單元的第一流用于脫鹽。至少一 種預處理化學劑包括堿和氧化劑。
[0022] 本說明書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處理進料 流，隨后使經處理的流通過脫鹽單元用于脫鹽。
[0023] 本說明書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100 ppb 的鐵離子、濃度超過100 ppb的侶離子和濃度超過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] 本發明包括W下項目： 項目1. 一種脫鹽系統，所述系統包含： 脫鹽單元，其設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置用于使所述第二流在它們之間循環； 和W下至少之一： (a)在所述脫鹽單元的上游的預處理單元并且設置用于： 接受進料流和至少一種預處理化學劑，和 產生離子-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）所述脫鹽系統設置用于在所述沉淀單元中或在經過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，其設置用于接受來自所述脫鹽單元的脫鹽輸出流。
[0025] 項目2.項目1的脫鹽系統，其中所述脫鹽單元為反向電滲析單元。
[0026] 項目3.項目1或2的脫鹽系統，其中所述沉淀單元包含具有沉淀區域和固-液分 離區域的沉淀裝置。
[0027] 項目4.項目3的脫鹽系統，其中所述沉淀單元從所述固-液分離區域的上部提供 所述第二流。
[002引項目5.項目1-4中任一項的脫鹽系統，其中所述脫鹽系統使廢水脫鹽，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] 項目6.項目1-5中任一項的脫鹽系統，其中所述脫鹽系統在所述脫鹽單元的上 游包含預處理單元。
[0030] 項目7.項目6的脫鹽系統，其中所述至少一種預處理化學劑包括堿。
[0031] 項目8.項目7的脫鹽系統，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] 項目9.項目7或8的脫鹽系統，其中所述至少一種預處理化學劑包括氧化劑。
[0033] 項目10.項目9的脫鹽系統，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] 項目11.項目9或10的脫鹽系統，其中所述至少一種預處理化學劑包括水溶性、 支化的、聚合二硫代氨基甲酸鹽。
[0035] 項目12.項目11的脫鹽系統，其