RO、ED等膜法水处理的几个问题的探讨
2010-04-16 10:08 分类：行业标准 来源：谷腾水网
[关键词]RO（反渗透）；ED（电渗析）；混床；离子交换树脂
1RO、ED等膜法水处理的问题
反渗透（RO）、电渗析（ED）等膜法主要适用于高含盐量的水。
国外及国内山东省某企业的资料表明，从一次投资费用和运行费用总费用看，离子交换法低于反渗透（RO）、电渗析（ED）法；离子交换法的酸碱废水的处理比反渗透（RO）、电渗析（ED）法排出的浓盐水好处理，因此，所谓反渗透（RO）、电渗析（ED）法避免了使用酸碱，但是另外会有浓盐水对环境的污染，且不易处理。
2除盐系统的RO、ED等膜法直接加混床的问题
除盐系统混床的混合与出水显酸性的问题。
试验表明，混床出水最好、阳床—阴床串联其次、阴床—阳床串联最差。
补给水处理混床在两种树脂的交叉污染严重得多等较恶劣的条件下，其出水水质基本都能合格，主要原因是因为该混床的进水是经过“阳床—除碳器--阴床”组成的一级除盐后的水，其水质很好，只含几十μg/L的SiO2和Na+，pH值为中性（7左右），电导率≦5μs/cm。
此时的离子交换反应即使在上层为强碱阴树脂、下层为强酸阳树脂的极端情况下也能进行：
上层强碱阴树脂的离子交换为：
NaHSiO3+ROH=RHSiO3+NaOH（1）
反应（1）较难进行，有部分NaHSiO3会泄漏到下层与RH发生离子交换反应。
下层的强酸阳树脂的离子交换为：
NaOH+RH=RNa+H2O（2）
NaHSiO3+RH=RNa+H2SiO3（3）
反应（2）很容易进行，所以，混床出水的水质应该较好；但是，反应（3）生成H2SiO3，使得混床出水呈微酸性，pH值在6.0--6.5之间，SiO2≦20μg/L，电导率≦0.3μs/cm。交叉污染生成的RCl、RNa树脂与进水中的NaHSiO3的离子交换反应，由于是动态离子交换反应，所以，虽然NaHSiO3浓度很低、HSiO3-的离子选择性差，但是NaHSiO3+RCl=RHSiO3+NaCl也能部分进行，生成的NaCl与下层阳离子交换树脂RH发生离子交换反应产生HCl，会影响混床的出水的pH值。
将取自运行混床且已再生好的D001MB强酸阳树脂（RH）和D201MB强碱阴树脂（ROH）以1∶2的体积比，按下层为D201MB强碱阴树脂、上层为D001MB强酸阳树脂和下层为D001MB强酸阳树脂、上层为D201MB强碱阴树脂分别装入2个有机玻璃交换柱中，并并联到阴床出水口，投入运行，测定出水pH、DD、SiO2与Na+。测试结果如表2-1。
表2-1两种极端情况的混床运行结果对比
注：1.上层为RH、下层为ROH。2.上层为ROH、下层为RH。
但是，如果没有前面的阳床—除碳器—阴床的一级除盐，当预处理（包括RO（反渗透）等）来的水达不到一级除盐水水质要求而直接进入混床时，由于上层主要是强碱阴树脂（ROH），基本不与中性水发生离子交换反应，而直接进入下层的主要是强酸阳树脂（RH），则发生如下离子交换反应：
Ca(Mg、Na)Cl(SO4、NO3、SiO3)+RH=RNa(Ca、Mg)+HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)
生成的HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)会使出水电导率、SiO2和Na+大大提高、pH值大大下降，严重恶化出水水质。尤其当除盐系统运行半年以上，树脂发生污染后更为严重。因此，反渗透直接加混床的水处理方法要慎重。如要采用反渗透直接加混床的水处理方法，必须采取措施，保证混床的阳树脂和阴树脂每次都能充分混合。
3凝结水处理系统的问题
3.1双塔、三塔混床系统
都是在阳再生塔中分离二种树脂，由于沉降速度大的强碱阴树脂和沉降速度小的强酸阳树脂总会在二种树脂交叉层互相混杂，因此，总是分离不净，再生时发生交叉污染。从而降低二种树脂的再生度，恶化混床出水水质。
3.2三层床混床系统
三层混床主要是由强碱阴树脂、惰性树脂和强酸阳树脂组成。由于对三种树脂的密度和颗粒大小有一定的要求，所以树脂在反洗、沉降后，能清晰地分为三层。
当在体内再生时，中间排水装置位于反洗后惰性树脂层的中间，惰性树脂成为缓冲层，可避免酸和阴树脂或碱和阳树脂接触，从而消除了交叉污染。
在体外再生时，惰性树脂层可防止输送阴树脂过程中将阳树脂带走，也可避免交叉污染。普通凝结水处理混床的出水Na+为1.5~2.8μg/L，氢电导率为0.11~0.15μs/cm（25℃）；三层混床的出水Na+为0.1~0.2μg/L，氢电导率为0.08~0.10μs/cm（25℃）。三层混床的周期制水量比普通混床增加25%~38%。
由于惰性树脂易吸附油等杂质，密度发生变化，惰性树脂污染后就起不到将二种树脂隔离的作用，同样也会发生交叉污染。
3.3T塔混床系统
在体外再生系统中，当混床的失效树脂在阳再生分离塔中反洗分层时，在阴、阳树脂分界面处有一层混脂层。将上层的阴树脂输送到阴树脂再生塔，将中间的混脂输送到空塔，阳树脂则留在阳再生分离塔，这样，可使阴树脂输送时不携带阳树脂、阳再生塔中的阳树脂层也不残留阴树脂，保证阴、阳树脂得到良好的分离，减少再生时的交叉污染。
采用中间抽出法的凝结水处理混床的出水电导率为0.07~0.09μs/cm（25℃）。
这种将双塔、三塔混床系统中阳再生塔中会给再生和运行带来麻烦的二种树脂交叉层取出的方法，是解决交叉污染的好方法。但是，由于阳再生塔直径较大，存在二个问题：一是在输送强碱阴树脂时不可能完全水平输送，因此，塔体周围的强碱阴树脂不易输送干净，可能会残留到下面的强酸阳树脂中，仍然导致交叉污染；二是如反洗分层的反洗速度太大，部分强碱阴树脂会冲出去，如反洗分层的反洗速度太小，部分强碱阴树脂会夹杂在强酸阳树脂中，也会导致交叉污染。
表2-1两种极端情况的混床运行结果对比
注：1.上层为RH、下层为ROH。2.上层为ROH、下层为RH。
但是，如果没有前面的阳床—除碳器—阴床的一级除盐，当预处理（包括RO（反渗透）等）来的水达不到一级除盐水水质要求而直接进入混床时，由于上层主要是强碱阴树脂（ROH），基本不与中性水发生离子交换反应，而直接进入下层的主要是强酸阳树脂（RH），则发生如下离子交换反应：
Ca(Mg、Na)Cl(SO4、NO3、SiO3)+RH=RNa(Ca、Mg)+HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)
生成的HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)会使出水电导率、SiO2和Na+大大提高、pH值大大下降，严重恶化出水水质。尤其当除盐系统运行半年以上，树脂发生污染后更为严重。因此，反渗透直接加混床的水处理方法要慎重。如要采用反渗透直接加混床的水处理方法，必须采取措施，保证混床的阳树脂和阴树脂每次都能充分混合。
3凝结水处理系统的问题
3.1双塔、三塔混床系统
都是在阳再生塔中分离二种树脂，由于沉降速度大的强碱阴树脂和沉降速度小的强酸阳树脂总会在二种树脂交叉层互相混杂，因此，总是分离不净，再生时发生交叉污染。从而降低二种树脂的再生度，恶化混床出水水质。
3.2三层床混床系统
三层混床主要是由强碱阴树脂、惰性树脂和强酸阳树脂组成。由于对三种树脂的密度和颗粒大小有一定的要求，所以树脂在反洗、沉降后，能清晰地分为三层。
当在体内再生时，中间排水装置位于反洗后惰性树脂层的中间，惰性树脂成为缓冲层，可避免酸和阴树脂或碱和阳树脂接触，从而消除了交叉污染。
在体外再生时，惰性树脂层可防止输送阴树脂过程中将阳树脂带走，也可避免交叉污染。普通凝结水处理混床的出水Na+为1.5~2.8μg/L，氢电导率为0.11~0.15μs/cm（25℃）；三层混床的出水Na+为0.1~0.2μg/L，氢电导率为0.08~0.10μs/cm（25℃）。三层混床的周期制水量比普通混床增加25%~38%。
由于惰性树脂易吸附油等杂质，密度发生变化，惰性树脂污染后就起不到将二种树脂隔离的作用，同样也会发生交叉污染。
3.3T塔混床系统
在体外再生系统中，当混床的失效树脂在阳再生分离塔中反洗分层时，在阴、阳树脂分界面处有一层混脂层。将上层的阴树脂输送到阴树脂再生塔，将中间的混脂输送到空塔，阳树脂则留在阳再生分离塔，这样，可使阴树脂输送时不携带阳树脂、阳再生塔中的阳树脂层也不残留阴树脂，保证阴、阳树脂得到良好的分离，减少再生时的交叉污染。
采用中间抽出法的凝结水处理混床的出水电导率为0.07~0.09μs/cm（25℃）。
这种将双塔、三塔混床系统中阳再生塔中会给再生和运行带来麻烦的二种树脂交叉层取出的方法，是解决交叉污染的好方法。但是，由于阳再生塔直径较大，存在二个问题：一是在输送强碱阴树脂时不可能完全水平输送，因此，塔体周围的强碱阴树脂不易输送干净，可能会残留到下面的强酸阳树脂中，仍然导致交叉污染；二是如反洗分层的反洗速度太大，部分强碱阴树脂会冲出去，如反洗分层的反洗速度太小，部分强碱阴树脂会夹杂在强酸阳树脂中，也会导致交叉污染。
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