1.本发明属于废水处理领域，涉及一种循环利用海藻酸钠的废水预处理系统。
背景技术：
2.反渗透技术是一种以压力差为推动力，从含盐水中分离出纯净水的膜分离技术，具有脱盐效率高、运行成本低、操作简单、占地面积小等优点。但反渗透对进水水质要求极高，系统运行过程中，预处理不达标、运行监测不及时、药剂投加不足或过量均会引起反渗透系统污染。
3.目前燃煤电厂湿法脱硫系统每年产生大量脱硫废水，其中含有高硬度离子、高浊度的悬浮物等。采用反渗透技术处理脱硫废水的燃煤电厂频繁出现设备出力衰减、盐脱除率下降、设备污堵等故障，造成反渗透清洗频率升高、清洗周期缩短、清洗用药剂量增大等问题，直接缩短了反渗透的使用寿命，影响了反渗透膜的出水水质，不仅增加了系统的运行维护成本，更为严重的是有可能影响电厂的正常运行。
4.因此，许多火电厂在反渗透处理的前端增加预处理单元，通过预处理减少料液中钙等无机盐、杂质颗粒等悬浮物、可溶性有机物的浓度，从而减轻膜处理过程的污染负荷。预处理过程通常先会使用含
铝含铁的混凝剂，通过沉淀澄清工艺对废水进行软化絮凝，去除一些金属离子和悬浮物质及胶体颗粒；再在进入反渗透设备之前使用含磷阻垢剂防止膜面结垢。含铝含铁混凝剂、含磷阻垢剂不仅效果有限，导致反渗透膜频繁被污堵，而且给水体中引入了新的杂质，导致排出的水体中含有较多金属元素和磷元素无法回收。磷元素会造成水体的富营养化，水体被二次污染，与目前所提倡的绿色环保型理念相违背。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，该系统能够实现火电厂高硬度脱硫废水的预处理，降低反渗透膜污堵频率，同时无污染。
6.为达到上述目的，本发明所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统包括反应沉淀池、超滤反洗系统、脱硫废水添加装置、超滤系统、加酸装置、水洗装置、海藻酸凝胶分离装置、加碱装置及海藻酸钠储存罐；
7.反应沉淀池分为反应区及沉淀区，其中，反应区与沉淀区相连通，海藻酸钠储存罐的出口及脱硫废水添加装置的出口与反应区的入口相连通，沉淀区的沉淀出口与加酸装置的出口通过管道并管后与水洗装置的入口相连通，水洗装置的出口与海藻酸凝胶分离装置的入口相连通，海藻酸凝胶分离装置的海藻酸凝胶出口与加碱装置的出口通过管道并管后与海藻酸钠储存罐的入口相连通。
8.还包括超滤系统；沉淀区的上清液出口与超滤系统的入口相连通。
9.超滤反洗系统，超滤反洗系统的出口与超滤系统的反洗水出口相连通，超滤系统的杂质出口与反应区的入口相连通。
10.脱硫废水添加装置输出的脱硫废水进入到反应区，同时通过海藻酸钠储存罐向反应区中投入海藻酸钠溶液，超滤系统输出的杂质进入到反应区中，脱硫废水中的金属离子、杂质及海藻酸钠在反应区混合，其中，脱硫废水中的金属离子与海藻酸钠反应形成长链网状的海藻酸盐凝胶，海藻酸盐凝胶络合二氧化硅并包覆夹带杂质，反应区输出的产物进入到沉淀区中沉淀，其中，沉淀后的上清液进入到超滤系统中，通过超滤系统过滤废液中残余的海藻酸盐及杂质，其中，超滤出水外排后进行净化，超滤系统中超滤膜上形成可逆的网状海藻酸盐凝胶持续吸附交联，逐渐形成海藻酸盐凝胶层，为防止海藻酸盐凝胶层在超滤膜表面压实，通过超滤系统对超滤膜进行定期反洗，其中，从超滤膜上反洗下来的杂质进入到反应区中；
11.沉淀区底部输出的海藻酸盐凝胶与加酸装置输出的盐酸进行混合，然后进入到水洗装置中，其中，在酸性条件下，海藻酸盐凝胶转换为海藻酸凝胶及金属离子，同时，包覆的杂质被清除出来，通过水洗装置利用中性洗涤水对海藻酸凝胶进行洗涤，以清除海藻酸凝胶中的金属物质及杂质，同时将海藻酸凝胶水洗至中性，水洗装置输出的产物进入到海藻酸凝胶分离装置中进行分离，其中，分离出来的海藻酸钠凝胶通过加减装置加入氢氧化钠，海藻酸钠凝胶和氢氧化钠反应生成海藻酸钠溶液，其中，生成的海藻酸钠溶液存储于海藻酸钠储存罐中。
12.海藻酸钠溶液与脱硫废水中金属离子含量的比例为4:1。
13.通过超滤系统对超滤膜进行定期反洗，具体的，在中性、低压高流速状态下，每运行1小时，则反洗1min。
14.本发明具有以下有益效果：
15.本发明所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统在具体操作时，运用海藻酸钠和金属离子接触时瞬时凝胶化的特性，将海藻酸钠视作预处理助剂，海藻酸钠能够自发地和水中钙等金属离子交联络合形成胶体，不仅能够去除钙等高硬度金属离子，还能够解决目前市面上絮凝剂含铝含铁、阻垢剂含磷，不环保的缺陷。同时，海藻酸盐凝胶为长链大分子结构，是一种疏松、拉长的三维立体网状结构，网络结构可捕捉夹带其他杂质(二氧化硅、有机物、悬浮物等)共沉淀去除，具有无需添加其他药剂、可处理范围广泛、简单方便的优势。另外，从产出液中分离出的海藻酸盐凝胶通过调节ph，可以将盐藻酸钠回收循环再利用，能够降低药剂用量、节约成本。并且，超滤系统中形成的长链网状海藻酸盐滤饼层，不仅可包裹卷扫废水中未处理干净的无机物和有机物，再一定程度上阻止其他污染物堵塞超滤膜和反渗透膜，而且该滤饼层结构是可逆阻力，通过定时反洗可解除并清除，减缓不可逆污染的形成，防止跨膜压差过大，降低反渗透膜清洗频率，为开发绿色环保节能型预处理助剂、降低反渗透膜污堵风险提供一条新思路。
附图说明
16.图1为本发明的结构图；
17.图2为本发明中海藻酸盐凝胶滤饼层及超滤膜的反洗图。
18.其中，1为脱硫废水添加装置、2为反应区、3为沉淀区、4为超滤系统、5为加酸装置、6为水洗装置、7为海藻酸凝胶分离装置、8为加碱装置、9为海藻酸钠储存罐。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
20.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
21.参考图1，本发明所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统包括反应沉淀池、超滤反洗系统、脱硫废水添加装置1、超滤系统4、加酸装置5、水洗装置6、海藻酸凝胶分离装置7、加碱装置8及海藻酸钠储存罐9；
22.反应沉淀池分为反应区2及沉淀区3，其中，反应区2与沉淀区3相连通，海藻酸钠储存罐9的出口及脱硫废水添加装置1的出口与反应区2的入口相连通，沉淀区3的上清液出口与超滤系统4的入口相连通，超滤反洗系统的出口与超滤系统4的反洗水出口相连通，超滤系统4的杂质出口与反应区2的入口相连通，沉淀区3的沉淀出口与加酸装置5的出口通过管道并管后与水洗装置6的入口相连通，水洗装置6的出口与海藻酸凝胶分离装置7的入口相连通，海藻酸凝胶分离装置7的海藻酸凝胶出口与加碱装置8的出口通过管道并管后与海藻酸钠储存罐9的入口相连通。
23.本发明的具体工作过程为：
24.脱硫废水添加装置1输出的脱硫废水进入到反应区2，同时通过海藻酸钠储存罐9向反应区2中投入海藻酸钠溶液，超滤系统4输出的杂质进入到反应区2中，其中，海藻酸钠溶液与脱硫废水中金属离子含量的比例为4:1，脱硫废水中的金属离子、杂质及海藻酸钠在反应区2混合，其中，脱硫废水中的金属离子与海藻酸钠反应形成长链网状的海藻酸盐凝胶，海藻酸盐凝胶络合二氧化硅并包覆夹带杂质，反应区2输出的产物进入到沉淀区3中沉淀，其中，沉淀后的上清液进入到超滤系统4中，通过超滤系统4过滤废液中残余的海藻酸盐及杂质，其中，超滤出水外排后进行净化，超滤系统4中超滤膜上形成可逆的网状海藻酸盐凝胶持续吸附交联，逐渐形成海藻酸盐凝胶层，为防止海藻酸盐凝胶层在超滤膜表面压实，通过超滤系统4对超滤膜进行定期反洗，具体的，在中性、低压高流速状态下，每运行1小时，则反洗1min，其中，从超滤膜上反洗下来的杂质进入到反应区2中；
25.沉淀区3底部输出的海藻酸盐凝胶与加酸装置5输出的盐酸进行混合，然后进入到水洗装置6中，其中，在酸性条件下，海藻酸盐凝胶转换为海藻酸凝胶及金属离子，同时，包覆的杂质被清除出来，通过水洗装置6利用中性洗涤水对海藻酸凝胶进行洗涤，以清除海藻酸凝胶中的金属物质及杂质，同时将海藻酸凝胶水洗至中性，水洗装置6输出的产物进入到海藻酸凝胶分离装置7中进行分离，其中，分离出来的海藻酸钠凝胶通过加减装置加入氢氧化钠，海藻酸钠凝胶和氢氧化钠反应生成海藻酸钠溶液，其中，生成的海藻酸钠溶液存储于
海藻酸钠储存罐9中，以形成海藻酸钠循环回收体系的闭环。
26.参考图2，图2为海藻酸盐凝胶滤饼层及超滤膜反洗图，a为海藻酸盐凝胶滤饼层，其为以海藻酸钙为主的海藻酸盐凝胶，包裹二氧化硅等无机物及有机物，形成线性网状长链的凝胶层，其中，该凝胶层为可逆阻力，可通过反洗超滤膜去除，被去除物为凝胶状含杂质的海藻酸盐，可投入继续使用；同时该凝胶层不断吸附包裹杂质，起到超滤膜前预过滤作用，一定程度上阻止杂质堵塞超滤膜；b为不断给超滤膜施加压力过程中，超滤膜表面逐渐形成海藻酸盐凝胶。c为超滤膜在中性、低压高流速状态下，每运行1小时，反洗1分钟，超滤膜上的海藻酸盐和包覆的杂质逐渐被分离及去除，其中，分离后形成含杂质的海藻酸盐凝胶和无污堵物。技术特征：
1.一种循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，其特征在于，包括反应沉淀池、超滤反洗系统、脱硫废水添加装置(1)、超滤系统(4)、加酸装置(5)、水洗装置(6)、海藻酸凝胶分离装置(7)、加碱装置(8)及海藻酸钠储存罐(9)；反应沉淀池分为反应区(2)及沉淀区(3)，其中，反应区(2)与沉淀区(3)相连通，海藻酸钠储存罐(9)的出口及脱硫废水添加装置(1)的出口与反应区(2)的入口相连通，沉淀区(3)的沉淀出口与加酸装置(5)的出口通过管道并管后与水洗装置(6)的入口相连通，水洗装置(6)的出口与海藻酸凝胶分离装置(7)的入口相连通，海藻酸凝胶分离装置(7)的海藻酸凝胶出口与加碱装置(8)的出口通过管道并管后与海藻酸钠储存罐(9)的入口相连通。2.根据权利要求1所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，其特征在于，还包括超滤系统(4)；沉淀区(3)的上清液出口与超滤系统(4)的入口相连通。3.根据权利要求2所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，其特征在于，超滤反洗系统，超滤反洗系统的出口与超滤系统(4)的反洗水出口相连通，超滤系统(4)的杂质出口与反应区(2)的入口相连通。4.根据权利要求3所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，其特征在于，在工作时，脱硫废水添加装置(1)输出的脱硫废水进入到反应区(2)，同时通过海藻酸钠储存罐(9)向反应区(2)中投入海藻酸钠溶液，超滤系统(4)输出的杂质进入到反应区(2)中，脱硫废水中的金属离子、杂质及海藻酸钠在反应区(2)混合，其中，脱硫废水中的金属离子与海藻酸钠反应形成长链网状的海藻酸盐凝胶，海藻酸盐凝胶络合二氧化硅并包覆夹带杂质，反应区(2)输出的产物进入到沉淀区(3)中沉淀，其中，沉淀后的上清液进入到超滤系统(4)中，通过超滤系统(4)过滤废液中残余的海藻酸盐及杂质，其中，超滤出水外排后进行净化，超滤系统(4)中超滤膜上形成可逆的网状海藻酸盐凝胶持续吸附交联，逐渐形成海藻酸盐凝胶层，为防止海藻酸盐凝胶层在超滤膜表面压实，通过超滤系统(4)对超滤膜进行定期反洗，其中，从超滤膜上反洗下来的杂质进入到反应区(2)中；沉淀区(3)底部输出的海藻酸盐凝胶与加酸装置(5)输出的盐酸进行混合，然后进入到水洗装置(6)中，其中，在酸性条件下，海藻酸盐凝胶转换为海藻酸凝胶及金属离子，同时，包覆的杂质被清除出来，通过水洗装置(6)利用中性洗涤水对海藻酸凝胶进行洗涤，以清除海藻酸凝胶中的金属物质及杂质，同时将海藻酸凝胶水洗至中性，水洗装置(6)输出的产物进入到海藻酸凝胶分离装置(7)中进行分离，其中，分离出来的海藻酸钠凝胶通过加减装置加入氢氧化钠，海藻酸钠凝胶和氢氧化钠反应生成海藻酸钠溶液，其中，生成的海藻酸钠溶液存储于海藻酸钠储存罐(9)中。5.根据权利要求4所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，其特征在于，海藻酸钠溶液与脱硫废水中金属离子含量的比例为4:1。6.根据权利要求4所述的循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，其特征在于，通过超滤系统(4)对超滤膜进行定期反洗，其中，在中性、低压高流速状态下，每运行1小时，则反洗1min。
技术总结
本发明公开了一种循环利用海藻酸钠的废水预处理系统，反应沉淀池分为反应区及沉淀区，其中，反应区与沉淀区相连通，海藻酸钠储存罐的出口及脱硫废水添加装置的出口与反应区的入口相连通，沉淀区的沉淀出口与加酸装置的出口通过管道并管后与水洗装置的入口相连通，水洗装置的出口与海藻酸凝胶分离装置的入口相连通，海藻酸凝胶分离装置的海藻酸凝胶出口与加碱装置的出口通过管道并管后与海藻酸钠储存罐的入口相连通，该系统能够实现火电厂高硬度脱硫废水的预处理，降低反渗透膜污堵频率，同时无污染。同时无污染。同时无污染。
技术研发人员：李钰颖 刘亚鹏 毛进 郭娉 连坤宙 王璟 周明飞 强雪妮 吴火强 冯倩 高亚楠 张明宽 李子奇
受保护的技术使用者：西安西热水务环保有限公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/1/14
声明：
“循环利用海藻酸钠的废水预处理系统的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：西安西热水务环保有限公司
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