離子交換與反滲透比較

1、1為什么會有離子交換和反滲透？ 2離子交換法處理有以下特點 3反滲透法處理有以下特點 4工藝比較 離子交換法流程簡介：流程單元說明反滲法流程簡介流程單元說明：5占地面積比較 6經濟運行比較 1為什么會有離子交換和反滲透？由于水處理設備的工藝是根據(jù)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(wěn)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(tǒng)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。2離子交換法處理有以下特點優(yōu)點：預處理要求簡

2、單、工藝成熟，出水水質穩(wěn)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(qū)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(huán)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(qū)域，運行成本高3 反滲透法處理有以下特點優(yōu)點：反滲透技術是當今較先進、穩(wěn)定、有效的除鹽技術；與傳統(tǒng)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(yōu)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

3、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4 工藝比較離子交換法流程簡介：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 C02塔上部，在塔內與塑料多面空心球接 觸形成水膜，HC03很快分解成C02和H20通過風機將C02從塔頂吹除，從而大大減輕 陰床的負荷。脫除C02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S042- Cl-、N03等陰離子

4、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Si03,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(tǒng)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。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(xù)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

5、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C02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v 10卩s/cm, SiO2vl，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

6、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，它的電導率卩s/cm, SiO2v 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(huán)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(jié)廢水、中和 廢水的作用。再生系統(tǒng)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

7、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(xiàn)細菌殖生。反滲法流程簡介原水經原水泵送到石英砂過濾器降低濁度， 在活性炭過器中降低COD膠體及有機大 分子的含量?；钚蕴砍鏊偎椭帘０策^濾器進行最后的預處理，使原水SDIv5mg/l ，滿足反滲透（R0主機的進水要求。經保安過濾器后的合格水由高壓泵送至 R0主機反滲透 進行除鹽處理。反滲透膜截留下的有機物、膠體和鹽無機鹽由濃水側直接排掉，不會給 環(huán)境造成污染。產品水由膜清水側送出至脫碳塔，除去滲透至清水的二氧化碳氣體。脫 氣后的一級除鹽水送至混床進行最后的精除鹽。另外反滲透膜運行 12-18

8、月需進行一次 化學清洗，以保證膜的透水量。流程單元說明：預處理反滲透的預處理要求比離子交換法嚴格，主要目的是解決如下問題：（1）防止反滲透膜面結垢（包括 CaCO3 CaSO4 SrS04 CaF2 Si02、鐵、鋁氧化物 等在膜面沉積）；（2）防止膠體物質及懸浮固體微粒污堵；（3）防止有機物的污堵；（4）防止氧化性物質對膜的氧化破壞；（5）保證進水水溫，保持反滲透裝置產水量穩(wěn)定。該過程主要包括加熱器、加藥裝置、多介質過濾器、活性炭過濾器、保安濾器等設 備。石英砂過濾器： 配制石英砂過濾器，用于截留水中的懸浮物和膠體雜質，降低反滲透進水濁度，過 濾器一般出水濁度w 1NTU當出水大于1NTU或

9、進出口壓差大二，過濾器需進行反洗。所 以反洗周期及反洗時間視原水濁度而定。反洗時在進水同時送入壓縮空氣，擦洗濾料?；钚蕴窟^濾器：濾器內裝填凈水專用顆?；钚蕴?，用于吸附水中余氯和有機物，降低進水CO冶量， 活性碳過濾器出水的余氯（ppm ?；钚蕴窟^濾器反洗以設備運行時間（或壓差）來控 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在反滲透膜面上結垢，特在反滲透 裝置進水中添加阻垢劑，加藥量一般為 34 mg/l，具體由進水水質決定。保安過濾器：反滲透裝置前配置保安過濾器，以防止顆粒進入高壓泵及ROS組件，損傷高壓泵部件和劃傷反滲透膜表面保安過濾器濾芯采用外層精度為10卩m內層精度為3-

10、5卩m這 樣不僅提高了過濾精度，還提高了濾芯使用壽命。因為普通濾芯為均一精度，在外表層 堵塞后，就需更換 ;由于內外層精度不一，對進水不同粒徑的大小粒子進行分層截留，充 分利用了濾芯的內外表層， 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 個月以上的使用壽命，比普通濾芯壽命提高 50%。當過濾器進出口壓差達到cm2時需更 換濾器內濾芯。以上預處理也可采用超濾（UF等其它膜法處理方式。一級除鹽：高壓泵： 高壓泵是反滲透膜實現(xiàn)物理分離過程的動力源，目前低壓膜的運行壓力在以內。反滲透（RO主機：反滲透（RO主機是一級除鹽的心臟部分，由滲透膜、膜殼和輔助閥門和儀器組成。 反滲透膜已

11、發(fā)展到超低壓、低污染的復合膜，單根膜脫鹽率達%在RO裝置運行期間，設間斷自動快沖沖洗。在RO裝置停運時，用產品水自動沖洗，擠排膜和不銹鋼管道中的 高TDS殘水，使停運膜完全浸泡在淡水中，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)。經反滲透處理，原水中絕大部分無機鹽、有機物、 微生物、細菌被截留。經反滲透處理的產品水可達到電導率v10卩s/cm，SiO2vl。反滲透裝置清洗： 在長期運行過程中，反滲透膜面上總會日積月累水中存在的各種污染物。從而使裝 置的性能（產水量和脫鹽率）下降， 組件進、出口壓差升高。為此，除日常啟停裝置前， 進行低壓沖洗外，還需進行定期化學清洗

12、。化學清洗流程如下：清洗水箱一清洗泵一清洗過濾器一反滲透裝置反滲透法制取除鹽水是一個物理過程， 所以比離子交換法環(huán)保。 同時處理過程簡單， 易操作，自動程度化高，人工干預量小。同時系統(tǒng)的管理與維護簡單。5 占地面積比較（以地下水為原水，生產 250m3/h除鹽水（5MQ .cm）為例）離子交換法（ m2）反滲透法（ m2）預處理、一級除鹽部分415485 精除鹽部分375315廢水處理部分400125其它445425合計16351350離子交換法比反滲法占地面積大，原因是離子交換法需要酸、堿再生需要酸、堿貯槽和 廢水處理池6 經濟運行比較（以地下水為原水，生產 250m3/h除鹽水（5MIQ

13、.cm）為例）1）設備投資（包含土建） 離子交換法（萬元） 反滲透法（萬元） 噸水投資額總投資（ 250 噸） 625-750750-1000本投資為初略估算，工藝路線和自動化程度不同，投資也不一樣2）工藝酸堿、酸耗量：（8000h計） 離子交換法（ t ） 反滲透法（ t ） 陽床酸平均耗量（ 30%計）925 陰床堿平均耗量 （20%計） 1430 混床酸平均耗量（ 30%計）1010混床堿平均耗量（ 20%計）2525噸水耗酸量（ 10-3kg/t ） 噸水耗堿量（ 10-3kg/t ）離子交換法全年要消耗大量的酸和堿，在酸、堿貯運、樹脂再生過程中要產生大量 的酸堿廢水，所以反滲透法在環(huán)保方面比離子交換法有更大的優(yōu)勢3）裝機容量及運轉負荷：離子交換法反滲透法裝機容量（） 運轉負荷 噸水耗電量 t）反滲透法比離子交換法電耗稍高。4）水利用率：離子交換法反滲透法系統(tǒng)回收率88%75%由于陽床、陰床和混床再生需要水，所以整個過程原水會一定損失，據(jù)經驗回收率在 88%左右。而反滲透的回收率在 75%，但反滲透濃水的只是在鹽份上較高，其濁度都比 原水好。對水重復利用較好的廠家通常都將濃水引入到其它系統(tǒng)可以實現(xiàn)對很高的系統(tǒng) 回收率。5）水運行成本