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CN115448525A - 一种高盐矿井水资源化处理工艺 - Google Patents

一种高盐矿井水资源化处理工艺 Download PDF

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CN115448525A
CN115448525A CN202211156773.XA CN202211156773A CN115448525A CN 115448525 A CN115448525 A CN 115448525A CN 202211156773 A CN202211156773 A CN 202211156773A CN 115448525 A CN115448525 A CN 115448525A
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CN
China
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membrane
salt
mine water
chamber
repeating
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CN202211156773.XA
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李福勤
何立新
薛甜丽
高珊珊
豆硕超
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Hebei University of Engineering
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Hebei University of Engineering
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Abstract

本发明属于水处理技术领域，公开了一种高盐矿井水资源化处理工艺。工艺流程为预处理、膜浓缩、一级双极膜电渗析、二级双极膜电渗析、吹脱，本发明的高盐矿井水资源化处理工艺，较传统工艺省去了纳滤分盐过程，简化了工艺流程，采用了单价选择性离子交换膜与双极膜的巧妙结合，提高了产出酸碱液的纯净度，扩大了产物的利用范围，提高了利用率，实现了高盐矿井水无相变条件下的资源化回收利用，加入化学药剂大大减少，节约企业生产成本的同时也可很好的保护煤矿生产地的自然环境。

Description

一种高盐矿井水资源化处理工艺
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种高盐矿井水资源化处理工艺。
背景技术
我国属于贫水的国家，煤矿矿井水是重要的水资源之一，而矿井水中近40％的为高盐矿井水，致使高盐矿井水的排放问题凸显。直接排放会造成流域的生态环境污染，主要表现为河流水含盐量上升、土壤滋生盐碱化、不耐盐碱类林木种势削弱，农作物减产等，还会造成有限的水资源难以合理地利用。
高盐矿井水回用除了采用常规工艺进行预处理去除悬浮物外，关键是要进行除盐处理，达到满足生产或生活要求的水质，除盐的主要方法有蒸馏法、离子交换法、电渗析和反渗透法，目前应用最多的是反渗透法。高盐矿井水采用反渗透法除盐，淡水回收率在50～70％，同时产生大量浓度更高的高盐废水，通常是将浓盐水加热蒸发结晶，产生大量杂盐，按照固体废物进行处理处置，存在着工艺过程各种酸碱化学药剂用量大、运行成本高、资源浪费、杂盐处置困难和二次污染的风险。随着日益严峻的环保压力，关于矿井水处理的政策也越来越严格，这就迫切需要一种能够有效、低成本的方法来处理高盐矿井水。为此，关于高盐矿井水零排放的系统方法成为近年来的研究热点。
CN113896370A公开了一种新型矿井水零排放系统及方法，系统包括深度除镁反应单元、第一过滤单元、第一超滤单元、反渗透单元、深度除钙单元、第二过滤单元、第二超滤单元、高盐反渗透单元、蒸发结晶单元及浓盐水固化单元。该工艺仍然属于传统工艺，存在着工艺过程各种酸碱化学药剂用量大、能耗大、运行成本高的问题。CN114212938A公开了一种矿井水资源化零排放系统及方法，系统包括预处理单元、纳滤分盐单元、反渗透浓缩单元、高压纳滤单元和双极膜电渗析单元。CN114349207A公开了一种面向零排放的高盐高氟矿井水净化系统及工艺，采用双极膜装置制备混合酸液和碱液，采用滤液-混合物制备装置制得酸性混合物和碱性滤液，将碱性滤液添加到高密度沉淀池中，将酸性混合物添加至膜混凝反应器中，再通过脱碳和电去离子处理，最终制得混合净出水。CN215855456U公开了一种含盐矿井水高效复用处理系统，系统依次包括中空纤维纳滤膜系统、浓缩系统和纳滤分盐系统，浓缩系统包括一级反渗透装置、化学诱导结晶装置和储水水箱，最后利用双极膜技术处理高盐浓缩液同时获得可回用的酸碱溶液。这几种工艺都用到了双极膜电渗析技术，或采用纳滤分盐技术或产生混合酸液，产出的酸碱液不够纯净，回用范围受到限制。
因此，如何提供一种可得到高纯酸碱液、且零排放的高盐矿井水的处理工艺对煤矿矿井水的资源化利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高盐矿井水资源化处理工艺，解决现有技术的矿井水处理方法存在的上述问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高盐矿井水资源化处理工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：将高盐矿井水依次进行混凝沉淀、过滤、离子交换软化除硅，得到预处理高盐矿井水；
(2)膜浓缩：将预处理高盐矿井水依次进行反渗透、高压反渗透、电渗析，得到浓缩高盐矿井水；
(3)一级双极膜电渗析：将浓缩高盐矿井水进行一级双极膜电渗析，分别得到盐酸液、氢氧化钠碱液和混合盐液；
(4)二级双极膜电渗析：将混合盐液进行二级双极膜电渗析，分别得到混合酸液、氢氧化钠碱液和低盐液；
(5)吹脱：将混合酸液进行吹脱，得到二氧化碳气体和硫酸液。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(1)中进行混凝沉淀的同时还包括加入软化药剂；离子交换软化除硅使用离子交换树脂；离子交换树脂的再生方法为先使用酸液再生，再使用碱液中和。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(1)中软化药剂为步骤(3)的氢氧化钠碱液和/或步骤(4)的氢氧化钠碱液；离子交换树脂的再生方法中的酸液为步骤(3)的盐酸液；离子交换树脂的再生方法中的碱液为步骤(3)的氢氧化钠碱液和/或步骤(4)的氢氧化钠碱液。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(2)中浓缩高盐矿井水中盐的浓度和预处理高盐矿井水中盐的浓度之比为8～12：1。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(3)中一级双极膜电渗析的膜堆组成包括依次设置的阳极、阳极室、重复膜组单元、单价选择性阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、阴极室、阴极；
其中，所述重复膜组单元包括依次设置的单价选择性阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、碱室、双极膜、酸室；重复膜组单元中的双极膜的阴极膜与单价选择性阳离子交换膜构成碱室；重复膜组单元中的双极膜的阳极膜与单价选择性阴离子交换膜构成酸室；重复膜组单元的重复组数为10～100组。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(3)中单价选择性阴离子交换膜的分离功能为：在电场作用下，一价阴离子通过，二价阴离子被截留；
单价选择性阳离子交换膜的分离功能为：在电场作用下，一价阳离子通过，二价阳离子被截留。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(4)中二级双极膜电渗析的膜堆组成包括依次设置的阳极、阳极室、重复膜组单元、阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、阴极室、阴极；
其中，所述重复膜组单元包括依次设置的阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、碱室、双极膜、酸室；重复膜组单元中的双极膜的阴极膜与单价选择性阳离子交换膜构成碱室；重复膜组单元中的双极膜的阳极膜与阴离子交换膜构成酸室；重复膜组单元的重复组数为10～100组。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(4)中单价选择性阳离子交换膜的分离功能为：在电场作用下，一价阳离子通过，二价阳离子被截留。
优选的，在上述一种高盐矿井水资源化处理工艺中，所述步骤(4)中低盐液回流到步骤(2)进行膜浓缩。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的高盐矿井水资源化处理工艺，较传统工艺省去了纳滤分盐过程，简化了工艺流程，采用了单价选择性离子交换膜与双极膜的巧妙结合，提高了产出酸碱液的纯净度，扩大了产物的利用范围，提高了利用率，实现了高盐矿井水无相变条件下的资源化回收利用，加入化学药剂大大减少，节约企业生产成本的同时也可很好的保护煤矿生产地的自然环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明高盐矿井水资源化处理工艺流程图；
图2为本发明一级双极膜电渗析膜堆示意图；
图3为本发明二级双极膜电渗析膜堆示意图；
图4为本发明一级双极膜电渗析工艺流程图；
图5为本发明二级双极膜电渗析工艺流程图；
图6为本发明高盐矿井水资源化处理的具体工艺流程图；
其中，1-预处理，2-膜浓缩，3-一级双极膜电渗析，4-二级双极膜电渗析，5-吹脱，21-阳极，22-单价选择性阴离子交换膜，23-单价选择性阳离子交换膜，24-双极膜，25-阴极，32-阴离子交换膜，41-阳极室，42-盐室，43-碱室，44-酸室，45-阴极室，51-阳极室，52-盐室，53-碱室，54-酸室，55-阴极室，56-极水循环水箱，57-盐水循环水箱，58-碱液循环水箱，59-酸液循环水箱，60-直流电源，61-极水循环泵，62-盐水循环泵，63-碱液循环泵，64-酸液循环泵，66-极水循环水箱，67-盐水循环水箱，68-碱液循环水箱，69-酸液循环水箱，70-直流电源，71-极水循环泵，72-盐水循环泵，73-碱液循环泵，74-酸液循环泵。
具体实施方式
本发明提供了一种高盐矿井水资源化处理工艺，如图1所示，处理工艺的次序依次为：预处理1、膜浓缩2、一级双极膜电渗析3、二级双极膜电渗析4、吹脱5。
处理工艺的具体工艺流程如图6所示，包括以下步骤：
(1)预处理：将高盐矿井水依次进行混凝沉淀、过滤、离子交换软化除硅，得到预处理高盐矿井水；
(2)膜浓缩：将预处理高盐矿井水依次进行反渗透、高压反渗透、电渗析，得到浓缩高盐矿井水；
(3)一级双极膜电渗析：将浓缩高盐矿井水进行一级双极膜电渗析，分别得到盐酸液、氢氧化钠碱液和混合盐液；
(4)二级双极膜电渗析：将混合盐液进行二级双极膜电渗析，分别得到混合酸液、氢氧化钠碱液和低盐液；
(5)吹脱：将混合酸液进行吹脱，得到二氧化碳气体和硫酸液。
在本发明中，所述步骤(1)的预处理可去除高盐矿井水中的悬浮物和钙镁硬度，避免其进入后续处理工序设备。悬浮物的去除采用传统工艺混凝沉淀过滤，同时与软化工艺有机结合，即在混凝的同时投加碱液，高盐矿井水中碳酸盐硬度与碱反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化镁沉淀。高盐矿井水中一般含有阳离子为Ca2+、Mg2+、Na+，在预处理中通过药剂软化和离子交换软化将钙镁99％以上去除，预处理后水中阳离子主要为Na+。高盐矿井水中含有的阴离子为SO4 2-、Cl-、HCO3 -，预处理过程对阴离子去除较少，只有少量HCO3 -被去除，因药剂软化后水的pH值升高，水中HCO3 -转换为CO3 2-。
在本发明中，所述步骤(1)中混凝沉淀加入的药剂为PAC。本发明对混凝沉淀和过滤不进行限定，本领域技术人员熟知的方法即可。
在本发明中，所述步骤(1)中进行混凝沉淀的同时还包括加入软化药剂；离子交换软化除硅使用离子交换树脂；离子交换树脂为适用于高盐条件下的耦合型树脂；离子交换树脂的再生方法为先使用酸液再生，再使用碱液中和。
在本发明中，所述步骤(1)中软化药剂为步骤(3)的氢氧化钠碱液和/或步骤(4)的氢氧化钠碱液；离子交换树脂的再生方法中的酸液为步骤(3)的盐酸液；离子交换树脂的再生方法中的碱液为步骤(3)的氢氧化钠碱液和/或步骤(4)的氢氧化钠碱液。
在本发明中，所述步骤(2)的膜浓缩将高盐矿井水的盐度浓缩10倍左右，浓缩过程中得到的淡水回用至一级双极膜电渗析和二级双极膜电渗析，提高资源化利用率。本发明对反渗透、高压反渗透、电渗析的方法不进行限定，本领域技术人员熟知的可达到浓缩目的的方法即可。
在本发明中，所述步骤(2)中反渗透产生的淡水用于一级双极膜电渗析和二级双极膜电渗析；高压反渗透产生的浓缩液用于一级双极膜电渗析和二级双极膜电渗析。
在本发明中，所述步骤(2)中浓缩高盐矿井水中盐的浓度和预处理高盐矿井水中盐的浓度之比优选为8～12：1，进一步优选为8.7～11.2：1，更优选为10.3：1。
在本发明中，所述步骤(3)中一级双极膜电渗析的膜堆组成如图2所示，具体为：
一级双极膜电渗析的膜堆组成包括依次设置的阳极21、阳极室41、重复膜组单元、单价选择性阴离子交换膜22、盐室42、单价选择性阳离子交换膜23、阴极室45、阴极25；
其中，所述重复膜组单元包括依次设置的单价选择性阴离子交换膜22、盐室42、单价选择性阳离子交换膜23、碱室43、双极膜24、酸室44；重复膜组单元中的双极膜24的阴极膜与单价选择性阳离子交换膜23构成碱室43；重复膜组单元中的双极膜24的阳极膜与单价选择性阴离子交换膜22构成酸室44；重复膜组单元的重复组数为10～100组，可根据处理的水量来调节重复膜组单元的重复组数。
在本发明中，所述步骤(3)中单价选择性阴离子交换膜22的分离功能为：在电场作用下，一价阴离子通过，二价阴离子被截留；单价选择性阳离子交换膜23的分离功能为：在电场作用下，一价阳离子通过，二价阳离子被截留。本发明对单价选择性阴离子交换膜和单价选择性阳离子交换膜的来源不进行限定，本领域技术人员可购买的市售产品或发明人的前期研究(如专利202110156619.1、202011610615.8)均可。
在本发明中，所述步骤(3)中进行一级双极膜电渗析的工艺流程如图4所示，具体为：
将步骤(2)膜浓缩得到的浓缩高盐矿井水引入一级双极膜电渗析的盐水循环水箱57；将步骤(2)膜浓缩中高压反渗透产生的浓缩液引入一级双极膜电渗析的极水循环水箱56，相当于配置5％左右的盐水作为极水；将步骤(2)膜浓缩中反渗透产生的淡水分别引入一级双极膜电渗析的碱液循环水箱58和酸液循环水箱59；同时开启极水循环泵61、盐水循环泵62、碱液循环泵63、酸液循环泵64、直流电源60进行电渗析；在电场作用下，高盐矿井水中离子发生定向迁移：氯离子透过单价选择性阴离子交换膜22进入双极膜24的阳膜侧流道，与双极膜24水解离产生的H+，最终以一定浓度的HCl液流出；钠离子透过单价选择性阳离子交换膜23进入双极膜24的阴膜侧流道，与双极膜24水解离产生的OH-，最终以一定浓度的NaOH液流出；由于单价选择性阴阳离子交换膜22、23的截留作用，高盐矿井水中的SO4 2-、CO3 2-二价阴离子以及软化后残留的少量Ca2+、Mg2+阳离子被截留在盐室42内，从而提高了HCl和NaOH液的纯净度；运行一定时间后，盐水循环水箱57中的盐浓度下降，碱液循环水箱58中NaOH浓度达到5％以上即可回用于步骤(1)的预处理和下游产业链，酸液循环水箱59中HCl浓度达到5％以上即可回用于步骤(1)的预处理和下游产业链；运行一段时间后当盐水循环水箱57中的盐浓度不再下降，这时高盐矿井水中剩余主要阴离子为SO4 2-、CO3 2-，得到混合盐液。
在本发明中，所述步骤(4)中二级双极膜电渗析的膜堆组成如图3所示，具体为：
二级双极膜电渗析的膜堆组成包括依次设置的阳极21、阳极室41、重复膜组单元、阴离子交换膜32、盐室42、单价选择性阳离子交换膜23、阴极室45、阴极25；
其中，所述重复膜组单元包括依次设置的阴离子交换膜32、盐室42、单价选择性阳离子交换膜23、碱室43、双极膜24、酸室44；重复膜组单元中的双极膜24的阴极膜与单价选择性阳离子交换膜23构成碱室43；重复膜组单元中的双极膜24的阳极膜与阴离子交换膜32构成酸室44；重复膜组单元的重复组数为10～100组，可根据处理的水量来调节重复膜组单元的重复组数。
在本发明中，所述步骤(4)中单价选择性阳离子交换膜23的分离功能为：在电场作用下，一价阳离子通过，二价阳离子被截留。
在本发明中，所述步骤(4)中进行二级双极膜电渗析的工艺流程如图5所示，具体为：
将步骤(3)一级双极膜电渗析产生的混合盐液引入二级双极膜电渗析的盐水循环水箱67；将步骤(2)膜浓缩中高压反渗透产生的浓缩液引入二级双极膜电渗析的极水循环水箱66，相当于配置5％左右的盐水作为极水；将步骤(2)膜浓缩中反渗透产生的淡水分别引入二级双极膜电渗析的碱液循环水箱68和酸液循环水箱69；同时开启极水循环泵71、盐水循环泵72、碱液循环泵73、酸液循环泵74、直流电源70进行电渗析；在电场作用下，混合盐液中的SO4 2-、CO3 2-二价阴离子透过阴离子交换膜32进入双极膜24的阳膜侧流道，与双极膜24水解离产生的H+，最终以一定浓度的H2SO4、CO2的混合酸液流出；钠离子透过单价选择性阳离子交换膜23进入双极膜24的阴膜侧流道，与双极膜24水解离产生的OH-，最终以一定浓度的NaOH液流出；由于单价选择性阳离子交换膜23的截留作用，残留的少量Ca2+、Mg2+阳离子被截留在盐室42内，从而提高了H2SO4和NaOH液的纯净度；运行一定时间后，盐水循环水箱67中的盐浓度下降，碱液循环水箱68中NaOH浓度达到5％以上即可回用于步骤(1)的预处理和下游产业链，酸液循环水箱69中混合酸液的浓度达到5％以上即可进入吹脱塔进行吹脱；盐水循环水箱67中的盐浓度下降到1％以下回流到步骤(2)膜浓缩的前端进行膜浓缩。
在本发明中，所述步骤(5)中在酸性条件下混合酸液中的H2CO3以CO2形式存在，在吹脱塔内被吹入大气，最终得到纯净的H2SO4溶液。本发明的吹脱较传统吹脱方法省去了pH值的调节，避免加入大量的酸和碱。
下面将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实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种高盐矿井水资源化处理工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：某高盐矿井水含盐量3172mg/L，其中Ca2+、Mg2+、Na+含量分别为212mg/L、48mg/L、675mg/L，HCO3 -、SO4 2-、Cl-含量分别为582mg/L、991mg/L、664mg/L；
将高盐矿井水加入PAC和氢氧化钠进行混凝沉淀，过滤后进行离子交换软化除硅，得到预处理高盐矿井水，其中Ca2+、Mg2+、Na+含量分别为<1mg/L、<1mg/L、1382mg/L，CO3 2-、SO4 2-、Cl-含量分别为276mg/L、984mg/L、665mg/L；
(2)膜浓缩：将预处理高盐矿井水依次进行反渗透、高压反渗透、电渗析，得到浓缩高盐矿井水，其中Ca2+、Mg2+、Na+含量分别为8mg/L、3.5mg/L、11350mg/L，CO3 2-、SO4 2-、Cl-含量分别为2730mg/L、9710mg/L、6540mg/L；
(3)一级双极膜电渗析：将浓缩高盐矿井水进行一级双极膜电渗析，膜堆中重复膜组单元的重复组数为10组，运行120min后碱液循环水箱58中NaOH的浓度达到5.2％，酸液循环水箱59中HCl的浓度达到5.1％，盐水循环水箱57中剩余的主要阴离子为SO4 2-、CO3 2-，得到混合盐液；
(4)二级双极膜电渗析：将混合盐液进行二级双极膜电渗析，膜堆中重复膜组单元的重复组数为10组，运行120min后碱液循环水箱68中NaOH的浓度达到5.1％，酸液循环水箱69中混合酸液的浓度达到5.4％，盐水循环水箱67中剩余的主要阳离子为Ca2+、Mg2+，得到低盐液，将低盐液回流到步骤(2)进行膜浓缩；
(5)吹脱：将混合酸液引入吹脱塔进行吹脱，在酸性条件下混合酸液中的H2CO3以CO2形式存在，在吹脱塔内被吹入大气，最终得到3.4％纯净的H2SO4溶液。
由于单价选择性阴阳离子交换膜的作用，一级双极膜电渗析和二双极膜电渗析产出的NaOH溶液中Ca2+、Mg2+含量未检出，一级双极膜电渗析产出的HCl溶液中SO4 2-含量占比小于5％。
实施例2
本实施例提供一种高盐矿井水资源化处理工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：某高盐矿井水含盐量4115mg/L，其中Ca2+、Mg2+、Na+含量分别为340mg/L、83mg/L、736mg/L，HCO3 -、SO4 2-、Cl-含量分别为915mg/L、1008mg/L、1030mg/L；
将高盐矿井水加入PAC和氢氧化钠进行混凝沉淀，过滤后进行离子交换软化除硅，得到预处理高盐矿井水，其中Ca2+、Mg2+、Na+含量分别为<1mg/L、<1mg/L、1560mg/L，CO3 2-、SO4 2-、Cl-含量分别为460mg/L、992mg/L、1010mg/L；
(2)膜浓缩：将预处理高盐矿井水依次进行反渗透、高压反渗透、电渗析，得到浓缩高盐矿井水，其中Ca2+、Mg2+、Na+含量分别为7mg/L、3mg/L、16170mg/L，CO3 2-、SO4 2-、Cl-含量分别为4675mg/L、10700mg/L、10990mg/L；
(3)一级双极膜电渗析：将浓缩高盐矿井水进行一级双极膜电渗析，膜堆中重复膜组单元的重复组数为15组，运行120min后碱液循环水箱58中NaOH的浓度达到5.5％，酸液循环水箱59中HCl的浓度达到5.3％，盐水循环水箱57中剩余的主要阴离子为SO4 2-、CO3 2-，得到混合盐液；
(4)二级双极膜电渗析：将混合盐液进行二级双极膜电渗析，膜堆中重复膜组单元的重复组数为15组，运行120min后碱液循环水箱68中NaOH的浓度达到5.2％，酸液循环水箱69中混合酸液的浓度达到5.6％，盐水循环水箱67中剩余的主要阳离子为Ca2+、Mg2+，得到低盐液，将低盐液回流到步骤(2)进行膜浓缩；
(5)吹脱：将混合酸液引入吹脱塔进行吹脱，在酸性条件下混合酸液中的H2CO3以CO2形式存在，在吹脱塔内被吹入大气，最终得到3.6％纯净的H2SO4溶液。
由于单价选择性阴阳离子交换膜的作用，一级双极膜电渗析和二双极膜电渗析产出的NaOH溶液中Ca2+、Mg2+含量未检出，一级双极膜电渗析产出的HCl溶液中SO4 2-含量占比小于5％。
实施例3
本实施例提供一种高盐矿井水资源化处理工艺，包括以下步骤：
(1)预处理：某高盐矿井水含盐量2270mg/L，电导率3.24mS/cm；
将高盐矿井水加入PAC和氢氧化钠进行混凝沉淀，过滤后进行离子交换软化除硅，得到预处理高盐矿井水，电导率3.53mS/cm；
(2)膜浓缩：将预处理高盐矿井水依次进行反渗透、高压反渗透、电渗析，得到浓缩高盐矿井水，电导率90.5mS/cm；
(3)一级双极膜电渗析：将浓缩高盐矿井水进行一级双极膜电渗析，运行120min后碱液循环水箱58中NaOH的浓度达到5.6％，酸液循环水箱59中HCl的浓度达到5.1％，盐水循环水箱57中剩余的主要阴离子为SO4 2-、CO3 2-，得到混合盐液；
(4)二级双极膜电渗析：将混合盐液进行二级双极膜电渗析，运行120min后碱液循环水箱68中NaOH的浓度达到5.1％，酸液循环水箱69中混合酸液的浓度达到5.0％，盐水循环水箱67中剩余的主要阳离子为Ca2+、Mg2+，得到低盐液，将低盐液回流到步骤(2)进行膜浓缩；
(5)吹脱：将混合酸液引入吹脱塔进行吹脱，在酸性条件下混合酸液中的H2CO3以CO2形式存在，在吹脱塔内被吹入大气，最终得到3.3％纯净的H2SO4溶液。
由于单价选择性阴阳离子交换膜的作用，一级双极膜电渗析和二双极膜电渗析产出的NaOH溶液中Ca2+、Mg2+含量未检出，一级双极膜电渗析产出的HCl溶液中SO4 2-含量占比小于5％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将高盐矿井水依次进行混凝沉淀、过滤、离子交换软化除硅，得到预处理高盐矿井水；
(2)膜浓缩：将预处理高盐矿井水依次进行反渗透、高压反渗透、电渗析，得到浓缩高盐矿井水；
(3)一级双极膜电渗析：将浓缩高盐矿井水进行一级双极膜电渗析，分别得到盐酸液、氢氧化钠碱液和混合盐液；
(4)二级双极膜电渗析：将混合盐液进行二级双极膜电渗析，分别得到混合酸液、氢氧化钠碱液和低盐液；
(5)吹脱：将混合酸液进行吹脱，得到二氧化碳气体和硫酸液。
2.根据权利要求1所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中进行混凝沉淀的同时还包括加入软化药剂；离子交换软化除硅使用离子交换树脂；离子交换树脂的再生方法为先使用酸液再生，再使用碱液中和。
3.根据权利要求2所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中软化药剂为步骤(3)的氢氧化钠碱液和/或步骤(4)的氢氧化钠碱液；离子交换树脂的再生方法中的酸液为步骤(3)的盐酸液；离子交换树脂的再生方法中的碱液为步骤(3)的氢氧化钠碱液和/或步骤(4)的氢氧化钠碱液。
4.根据权利要求1或2所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中浓缩高盐矿井水中盐的浓度和预处理高盐矿井水中盐的浓度之比为8～12：1。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)中一级双极膜电渗析的膜堆组成包括依次设置的阳极、阳极室、重复膜组单元、单价选择性阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、阴极室、阴极；
其中，所述重复膜组单元包括依次设置的单价选择性阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、碱室、双极膜、酸室；重复膜组单元中的双极膜的阴极膜与单价选择性阳离子交换膜构成碱室；重复膜组单元中的双极膜的阳极膜与单价选择性阴离子交换膜构成酸室；重复膜组单元的重复组数为10～100组。
6.根据权利要求5所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)中单价选择性阴离子交换膜的分离功能为：在电场作用下，一价阴离子通过，二价阴离子被截留；
单价选择性阳离子交换膜的分离功能为：在电场作用下，一价阳离子通过，二价阳离子被截留。
7.根据权利要求1所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中二级双极膜电渗析的膜堆组成包括依次设置的阳极、阳极室、重复膜组单元、阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、阴极室、阴极；
其中，所述重复膜组单元包括依次设置的阴离子交换膜、盐室、单价选择性阳离子交换膜、碱室、双极膜、酸室；重复膜组单元中的双极膜的阴极膜与单价选择性阳离子交换膜构成碱室；重复膜组单元中的双极膜的阳极膜与阴离子交换膜构成酸室；重复膜组单元的重复组数为10～100组。
8.根据权利要求7所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中单价选择性阳离子交换膜的分离功能为：在电场作用下，一价阳离子通过，二价阳离子被截留。
9.根据权利要求1或7所述的一种高盐矿井水资源化处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中低盐液回流到步骤(2)进行膜浓缩。
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