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離子交換法和反滲透技術應用比較

2012-05-25

  離子交換法和反滲透技術應用比較

  1、前言

  由于水處理設備的工藝是根據不同的入水水質和出水要求而設計的,針對不同的原水水質特點而設計水處理方案才是最經濟有效的方案,同時也是出水水質長期穩定達到要求的保證。除鹽處理工藝的要求是多樣的,用戶對不同技術的看法也是不同。例如有些用戶希望用反滲透技術,而有些用戶則希望用更傳統的技術如離子交換,另外有些用戶則以低投資為主要考慮因素。在70年到80年代末離子交換法在我國除鹽水處理領域得到廣泛應用。

  離子交換法處理有以下特點

  優點:

  預處理要求簡單、工藝成熟,出水水質穩定、設備初期投入低。

  由于制水原理類同于用酸堿置換水中離子,所以在原水低含鹽量的應用區域運行成本較低。

  缺點:

  由于離子交換床閥門眾多,操作復雜煩瑣。

  離子交換法自動化操作難度大,投資高。

  需要酸堿再生,再生廢水必須經處理合格后排放,存在環境污染隱患。

  細菌易在床層中繁殖,且離子交換樹脂會長期向純水中滲溶有機物。

  在含鹽量高的區域,運行成本高。

  從80年末開始,膜法水處理在我國得到了廣泛應用,反滲透就是除鹽處理工藝的膜法水處理工藝之一。

  反滲透法處理有以下特點:

  優點:

  反滲透技術是當今較先進、穩定、有效的除鹽技術。

  與傳統的水處理技術相比,膜技術具有工藝簡單、操作方便、易于自動控制、無污染、運行成本低等優點,特別是幾種膜技術的配合使用,再輔之經其他水處理工藝,如石英砂、活性炭吸附、脫氣、離子交換、UV殺菌等。

  原水含鹽量較高時對運行成本影響不大。

  缺點:

  預處理要求較高、初期投資較大

  本文以地下水為原水,生產250m3/h除鹽水(5MΩ.cm)為例,就離子交換和反滲透兩種處理方法在工藝、占地方面、和運行成本作簡要比較。

反滲透設備.jpg

  2 工藝比較

  2.1離子交換法

  1)離子交換處理工藝流程

  2)流程簡介:

  原水首先進入無閥濾池進行預處理直流入過濾水槽,再通過過濾水泵送水至陽床上部,在床中與強酸陽樹脂接觸,樹脂將Ca2+、Mg2+、Na+、K+、等陽離子從水中置換到樹脂上,除去陽離子后的水從塔下流出并送入脫CO2塔上部,在塔內與塑料多面空心球接觸形成水膜, HCO3-很快分解成CO2和H2O,通過風機將CO2從塔頂吹除,從而大大減輕陰床的負荷。脫除CO2的水進入中間水池,中間水泵將水送入陰床,在床中與強堿陰樹脂接觸,樹脂將水中SO42-、Cl-、NO3-等陰離子置換到樹脂上,水中的陰離子被除去。經一級除鹽后的水再進入混床除去少量殘存陽、陰離子和SiO3,經混床處理制得合格的的除鹽水。交換過程中,陽床、陰床和混床因交換劑飽合而失效,這時由再生系統對陽床、陰床和混床進行再生。再生結束進入下一周期,再生廢水經處理合格后外排。

  3)流程單元說明:

  預處理

  無閥濾池:地下水經采集后在無閥濾器中將濁度降低至5NTU,避免污泥在后續床層上積聚,影響樹脂交換能力。

  預除鹽

  陽床:經陽床交換后,原水中98%的陽離子將被除掉,而變成軟水,陽床出水呈酸性。陽床運行周期一般設計為24-48小時,若要更長時間,則設備和樹脂將增大,不經濟。在運行周期內一般要設計小反洗,避免水流將樹脂層壓實,而影響樹脂交換能力。失效后的陽樹脂可以用鹽酸或硫酸進行再生,本例以鹽酸為再生劑。

  脫碳塔:一般來說地下水堿度都在100mg/l以上,所以經陽床脫除金屬離子后,碳酸氫根轉化成大量的CO2,設置脫碳塔的目的就是將CO2去除。經脫碳塔后的CO2含量會在5mg/l,這樣大大降低陰床的負荷。

  陰床:陰床的作用原理與使用要求與陽床類似,只是去的是陰離子。陰樹脂失效后選用氫氧化鈉再生。上述過程為一級除鹽水,它的電導率<10μs/cm,SiO2<0.2mg/l,能滿足中壓鍋爐給水要求。但是若需更高品質除鹽水,就得在一級除鹽水的基礎上進行深化處理。

  精除鹽

  混床:離子交換法精除鹽的方法有二級除鹽、多級除鹽及混床除鹽。常用的經濟有效的方法是混床除鹽。經混床處理過的除鹽水,它的電導率<0.2μs/cm,SiO2<0.01mg/l;齑彩Ш,需用酸堿同時對陽、陰樹脂進行再生。

  廢水處理

  廢水池:陽床、陰床和混床再生的過程都會產生酸堿廢水,直接外排將對環境造成污染,所以必須收集起來,經處理合格后外排。廢水池起到收集廢水、調節廢水、中和廢水的作用。

  再生系統:酸、堿貯槽和計量泵及混合器共同完成再生過程供液、計量的作用。整個工藝過程比較煩瑣的是陽床、陰床和混床再生時要多次倒換閥門,而且一般每天或間隔一天就需再生,所以操作難度大,通常須配置經驗豐富的操作人員。若采用自動控制,則控制點多、閥門要求高,投資很大。同時酸堿耗量大,再生廢水也多。另外由于樹脂對非極性的大分子沒有去除能力,所以制水過程中可能會出現細菌殖生。

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