除鹽水處理工藝介紹
1 前言
目前除鹽水處理工藝主要有蒸餾法、離子交換法及膜分離法等，除鹽水處理工藝是根據(jù)不同的入水水質(zhì)和出水要求而設(shè)計(jì)的，針對(duì)不同的原水水質(zhì)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)水處理方案才是*經(jīng)濟(jì)有效的方案，同時(shí)也是出水水質(zhì)長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)到要求的保證。本文就除鹽水處理工藝（離子交換法和RO膜分離法）對(duì)比介紹各自的特點(diǎn)：
在70年到80年代末離子交換法在我國(guó)除鹽水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
離子交換法處理有以下特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
◇預(yù)處理要求簡(jiǎn)單、工藝成熟，出水水質(zhì)穩(wěn)定、設(shè)備初期投入低；
◇由于制水原理類(lèi)同于用酸堿置換水中離子，所以在原水低含鹽量的應(yīng)用區(qū)域運(yùn)行成本較低。
缺點(diǎn)：
◇由于離子交換床閥門(mén)眾多，操作復(fù)雜煩瑣；
◇離子交換法自動(dòng)化操作難度大，投資高；
◇需要酸堿再生，再生廢水必須經(jīng)處理合格后排放，存在環(huán)境污染隱患；
◇**易在床層中繁殖，且離子交換樹(shù)脂會(huì)長(zhǎng)期向純水中滲溶有機(jī)物
◇在含鹽量高的區(qū)域，運(yùn)行成本高
從80年末開(kāi)始，膜法水處理在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)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(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
◇反滲透技術(shù)是當(dāng)今較、穩(wěn)定、有效的除鹽技術(shù)；
◇與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、易于自動(dòng)控制、無(wú)污染、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別是幾種膜技術(shù)的配合使用，再輔之經(jīng)其他水處理工藝，如石英砂、活性炭吸附、脫氣、離子交換、UV**等
◇原水含鹽量較高時(shí)對(duì)運(yùn)行成本影響不大
◇缺點(diǎn)：
◇預(yù)處理要求較高、初期投資較大
本文以地下水為原水，生產(chǎn)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(yùn)行成本作簡(jiǎn)要比較。
2 除鹽水處理工藝比較
2.1離子交換法
1）離子交換處理工藝流程：
2）流程簡(jiǎn)介：
原水首入無(wú)閥濾池進(jìn)行預(yù)處理直流入過(guò)濾水槽，再通過(guò)過(guò)濾水泵送水至陽(yáng)床上部，在床中與強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂接觸，樹(shù)脂將Ca2+、Mg2+、Na+、K+、等陽(yáng)離子從水中置換到樹(shù)脂上，除去陽(yáng)離子后的水從塔下流出并送入脫CO2塔上部，在塔內(nèi)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(guò)風(fēng)機(jī)將CO2從塔頂吹除，從而大大減輕陰床的負(fù)荷。脫除CO2的水進(jìn)入中間水池，中間水泵將水送入陰床，在床中與強(qiáng)堿陰樹(shù)脂接觸，樹(shù)脂將水中SO42-、Cl-、NO3-等陰離子置換到樹(shù)脂上，水中的陰離子被除去。經(jīng)上等除鹽后的水再進(jìn)入混床除去少量殘存陽(yáng)、陰離子和SiO3，經(jīng)混床處理制得合格的的除鹽水。
交換過(guò)程中，陽(yáng)床、陰床和混床因交換劑飽合而失效，這時(shí)由再生系統(tǒng)對(duì)陽(yáng)床、陰床和混床進(jìn)行再生。再生結(jié)束進(jìn)入下一周期，再生廢水經(jīng)處理合格后外排。
3）流程單元說(shuō)明：
預(yù)處理：
無(wú)閥濾池：
地下水經(jīng)采集后在無(wú)閥濾器中將濁度降低至5NTU，避免污泥在后續(xù)床層上積聚，影響樹(shù)脂交換能力。
預(yù)除鹽
陽(yáng)床：
經(jīng)陽(yáng)床交換后，原水中98%的陽(yáng)離子將被除掉，而變成軟水，陽(yáng)床出水呈酸性。陽(yáng)床運(yùn)行周期一般設(shè)計(jì)為24-48小時(shí)，若要更長(zhǎng)時(shí)間，則設(shè)備和樹(shù)脂將增大，不經(jīng)濟(jì)。在運(yùn)行周期內(nèi)一般要設(shè)計(jì)小反洗，避免水流將樹(shù)脂層壓實(shí)，而影響樹(shù)脂交換能力。失效后的陽(yáng)樹(shù)脂可以用鹽酸或硫酸進(jìn)行再生，本例以鹽酸為再生劑。
脫碳塔：
一般來(lái)說(shuō)地下水堿度都在100mg/l以上，所以經(jīng)陽(yáng)床脫除金屬離子后，碳酸氫根轉(zhuǎn)化成大量的CO2，設(shè)置脫碳塔的目的就是將CO2去除。經(jīng)脫碳塔后的CO2含量會(huì)在5mg/l，這樣大大降低陰床的負(fù)荷。
陰床：
陰床的作用原理與使用要求與陽(yáng)床類(lèi)似，只是去的是陰離子。陰樹(shù)脂失效后選用氫氧化鈉再生。
上述過(guò)程為上等除鹽水，它的電導(dǎo)率＜10μs/cm，SiO2＜0.2mg/l，能滿(mǎn)足中壓鍋爐給水要求。但是若需更高品質(zhì)除鹽水，就得在上等除鹽水的基礎(chǔ)上進(jìn)行深化處理。
精除鹽
混床：離子交換法精除鹽的方法有二級(jí)除鹽、多級(jí)除鹽及混床除鹽。常用的經(jīng)濟(jì)有效的方法是混床除鹽。經(jīng)混床處理過(guò)的除鹽水，它的電導(dǎo)率＜0.2μs/cm，SiO2＜0.01mg/l?；齑彩Ш螅栌盟釅A同時(shí)對(duì)陽(yáng)、陰樹(shù)脂進(jìn)行再生。
廢水處理
廢水池：陽(yáng)床、陰床和混床再生的過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生酸堿廢水，直接外排將對(duì)環(huán)境造成污染，所以必須收集起來(lái)，經(jīng)處理合格后外排。廢水池起到收集廢水、調(diào)節(jié)廢水、中和廢水的作用。
再生系統(tǒng)
酸、堿貯槽和計(jì)量泵及混合器共同完成再生過(guò)程供液、計(jì)量的作用。
整個(gè)工藝過(guò)程比較煩瑣的是陽(yáng)床、陰床和混床再生時(shí)要多次倒換閥門(mén)，而且一般每天或間隔**就需再生，所以操作難度大，通常須配置經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員。若采用自動(dòng)控制，則控制點(diǎn)多、閥門(mén)要求高，投資很大。同時(shí)酸堿耗量大，再生廢水也多。另外由于樹(shù)脂對(duì)非極性的大分子沒(méi)有去除能力，所以制水過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)**殖生。
2.2反滲法
1）反滲透處理工藝流程：
2）流程簡(jiǎn)介
原水經(jīng)原水泵送到石英砂過(guò)濾器降低濁度，在活性炭過(guò)器中降低COD，膠體及有機(jī)大分子的含量?；钚蕴砍鏊偎椭帘０策^(guò)濾器進(jìn)行*后的預(yù)處理，使原水SDI＜5mg/l，滿(mǎn)足反滲透（RO）主機(jī)的進(jìn)水要求。經(jīng)保安過(guò)濾器后的合格水由高壓泵送至RO主機(jī)反滲透進(jìn)行除鹽處理。反滲透膜截留下的有機(jī)物、膠體和鹽無(wú)機(jī)鹽由濃水側(cè)直接排掉，不會(huì)給環(huán)境造成污染。產(chǎn)品水由膜清水側(cè)送出至脫碳塔，除去滲透至清水的二氧化碳?xì)怏w。脫氣后的上等除鹽水送至混床進(jìn)行*后的精除鹽。由于膜的運(yùn)行與溫度有關(guān)，在溫度低時(shí)會(huì)降低產(chǎn)水量，所以在冬季原水須由加熱器加熱至25℃左右。另外反滲透膜運(yùn)行4-8月需進(jìn)行一次化學(xué)清洗，以保證膜的透水量。
3）流程單元說(shuō)明：
預(yù)處理
反滲透的預(yù)處理要求比離子交換法嚴(yán)格，主要目的是解決如下問(wèn)題：
（1）防止反滲透膜面結(jié)垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、鐵、鋁氧化物等在膜面沉積）；
（2）防止膠體物質(zhì)及懸浮固體微粒污堵；
（3）防止有機(jī)物的污堵；
（4）防止氧化性物質(zhì)對(duì)膜的氧化破壞；
（5）保證進(jìn)水水溫，保持反滲透裝置產(chǎn)水量穩(wěn)定。
該過(guò)程主要包括加熱器、加藥裝置、多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、保安濾器等設(shè)備。
換熱器：
由于反滲透裝置產(chǎn)水量隨水溫變化較大（一般溫度每變化一度，反滲透膜元件產(chǎn)水量變化2.5%），因而為保證冬季系統(tǒng)供水量，本工藝配置一臺(tái)換熱器。
石英砂過(guò)濾器：
配制石英砂過(guò)濾器，用于截留水中的懸浮物和膠體雜質(zhì)，降低反滲透進(jìn)水濁度，過(guò)濾器一般出水濁度≤1NTU。當(dāng)出水大于1NTU或進(jìn)出口壓差大二0.01Mpa，過(guò)濾器需進(jìn)行反洗。所以反洗周期及反洗時(shí)間視原水濁度而定。反洗時(shí)在進(jìn)水同時(shí)送入壓縮空氣，擦洗濾料。
活性炭過(guò)濾器：
濾器內(nèi)裝填凈水專(zhuān)用顆?；钚蕴?，用于吸附水中余氯和有機(jī)物，降低進(jìn)水COD含量，活性碳過(guò)濾器出水的余氯（PPm）<0.1。活性炭過(guò)濾器反洗以設(shè)備運(yùn)行時(shí)間（或壓差）來(lái)控制反沖洗周期。
阻垢劑投加系統(tǒng)：為防止硬度離子及膠體等雜質(zhì)在反滲透膜面上結(jié)垢，特在反滲透裝置進(jìn)水中添加阻垢劑，加藥量一般為3～4 mg/l，具體由進(jìn)水水質(zhì)決定。
保安過(guò)濾器：
反滲透裝置前配置保安過(guò)濾器，以防止顆粒進(jìn)入高壓泵及RO膜組件，損傷高壓泵部件和劃傷反滲透膜表面.保安過(guò)濾器濾芯采用外層精度為10μm，內(nèi)層精度為3-5μm；這樣不僅提高了過(guò)濾精度，還提高了濾芯使用壽命。因?yàn)槠胀V芯為均一精度，在外表層堵塞后，就需更換;由于內(nèi)外層精度不一，對(duì)進(jìn)水不同粒徑的大小粒子進(jìn)行分層截留，充分利用了濾芯的內(nèi)外表層，提高了粒子的截留效果。在正常工作條件下，濾芯可維持6-8個(gè)月以上的使用壽命，比普通濾芯壽命提高50％。當(dāng)過(guò)濾器進(jìn)出口壓差達(dá)到1.0Kg/cm2時(shí)需更換濾器內(nèi)濾芯。
以上預(yù)處理也可采用超濾（UF）等其它膜法處理方式。
上等除鹽：
高壓泵：
高壓泵是反滲透膜實(shí)現(xiàn)物理分離過(guò)程的動(dòng)力源，目前低壓膜的運(yùn)行壓力在1.5Mpa以?xún)?nèi)。
反滲透（RO）主機(jī)：
反滲透（RO）主機(jī)是上等除鹽的心臟部分，由滲透膜、膜殼和輔助閥門(mén)和儀器組成。反滲透膜已發(fā)展到超低壓、低污染的復(fù)合膜，單根膜脫鹽率達(dá)99.5%。在RO裝置運(yùn)行期間，設(shè)間斷自動(dòng)快沖沖洗。在RO裝置停運(yùn)時(shí)，用產(chǎn)品水自動(dòng)沖洗，擠排膜和不銹鋼管道中的高TDS殘水，使停運(yùn)膜浸泡在淡水中，可以防止膜的自然滲透造成的膜損傷，去污除垢，使裝置和RO膜得到有效保養(yǎng)。經(jīng)反滲透處理，原水中絕大部分無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物、微生物、**被截留。經(jīng)反滲透處理的產(chǎn)品水可達(dá)到電導(dǎo)率＜10μs/cm，SiO2＜0.2mg/l。
反滲透裝置清洗：
在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，反滲透膜面上總會(huì)日積月累水中存在的各種污染物。從而使裝置的性能（產(chǎn)水量和脫鹽率）下降，組件進(jìn)、出口壓差升高。為此，除日常啟停裝置前，進(jìn)行低壓沖洗外，還需進(jìn)行定期化學(xué)清洗。
化學(xué)清洗流程如下：
清洗水箱→清洗泵→清洗過(guò)濾器→反滲透裝置
↑-------------------------------↓
除碳器：
由于反滲透對(duì)二氧化碳等氣體去除率低，所在在RO的產(chǎn)品水送到脫碳器是必要的，這樣可大大提高混床的使用周期。當(dāng)然脫二氧化碳也可以脫氣膜來(lái)實(shí)現(xiàn)。
精除鹽
混床：
反滲透產(chǎn)水經(jīng)混床內(nèi)陽(yáng)陰樹(shù)脂進(jìn)一步脫鹽，去除殘存的離子，出水電導(dǎo)率≤0.2μs/cm，SiO2＜0.01mg/l?；齑策\(yùn)行周期長(zhǎng)，所以一般設(shè)置為手動(dòng)再生。再生廢水也較少。 目前實(shí)現(xiàn)精除鹽過(guò)程還可以選用EDI技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)無(wú)再生廢水產(chǎn)生，因此市場(chǎng)前看好，但是由于預(yù)期投入較大，所以在國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)例不多。
反滲透法制取除鹽水是一個(gè)物理過(guò)程，所以比離子交換法環(huán)保。同時(shí)處理過(guò)程簡(jiǎn)單，易操作，自動(dòng)程度化高，人工干預(yù)量小。同時(shí)系統(tǒng)的管理與維護(hù)簡(jiǎn)單。
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