反滲透(RO)、電滲析(ED)等膜法主要適用于高含鹽量的水。
國外及國內山東省某企業(yè)的資料表明,從一次投資費用和運行費用總費用看,離子交換法低于反滲透(RO)、電滲析(ED)法;離子交換法的酸堿廢水的處理比反滲透(RO)、電滲析(ED)法排出的濃鹽水好處理,因此,所謂反滲透(RO)、電滲析(ED)法避免了使用酸堿,但是另外會有濃鹽水對環(huán)境的污染,且不易處理。
除鹽系統(tǒng)混床的混合與出水顯酸性的問題。
試驗表明,混床出水*好、陽床—陰床串聯(lián)其次、陰床—陽床串聯(lián)*差。
補給水處理混床在兩種樹脂的交叉污染嚴重得多等較惡劣的條件下,其出水水質基本都能合格,主要原因是因為該混床的進水是經過“陽床—除碳器--陰床”組成的一級除鹽后的水,其水質很好,只含幾十μg/L的SiO2和Na+,pH值為中性(7左右),電導率≦5μs/cm。
此時的離子交換反應即使在上層為強堿陰樹脂、下層為強酸陽樹脂的極端情況下也能進行:
上層強堿陰樹脂的離子交換為:
NaHSiO3+ROH=RHSiO3+NaOH(1)
反應(1)較難進行,有部分NaHSiO3會泄漏到下層與RH發(fā)生離子交換反應。
下層的強酸陽樹脂的離子交換為:
NaOH+RH=RNa+H2O(2)
NaHSiO3+RH=RNa+H2SiO3(3)
反應(2)很容易進行,所以,混床出水的水質應該較好;但是,反應(3)生成H2SiO3,使得混床出水呈微酸性,pH值在6.0--6.5之間,SiO2≦20μg/L,電導率≦0.3μs/cm。交叉污染生成的RCl、RNa樹脂與進水中的NaHSiO3的離子交換反應,由于是動態(tài)離子交換反應,所以,雖然NaHSiO3濃度很低、HSiO3-的離子選擇性差,但是NaHSiO3+RCl=RHSiO3+NaCl也能部分進行,生成的NaCl與下層陽離子交換樹脂RH發(fā)生離子交換反應產生HCl,會影響混床的出水的pH值。
將取自運行混床且已再生好的D001MB強酸陽樹脂(RH)和D201MB強堿陰樹脂(ROH)以1∶2的體積比,按下層為D201MB強堿陰樹脂、上層為D001MB強酸陽樹脂和下層為D001MB強酸陽樹脂、上層為D201MB強堿陰樹脂分別裝入2個有機玻璃交換柱中,并并聯(lián)到陰床出水口,投入運行,測定出水pH、DD、SiO2與Na+。
注:1.上層為RH、下層為ROH。2.上層為ROH、下層為RH。
但是,如果沒有前面的陽床—除碳器—陰床的一級除鹽,當預處理(包括RO(反滲透)等)來的水達不到一級除鹽水水質要求而直接進入混床時,由于上層主要是強堿陰樹脂(ROH),基本不與中性水發(fā)生離子交換反應,而直接進入下層的主要是強酸陽樹脂(RH),則發(fā)生如下離子交換反應:
Ca(Mg、Na)Cl(SO4、NO3、SiO3)+RH=RNa(Ca、Mg)+HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)
生成的HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)會使出水電導率、SiO2和Na+大大提高、pH值大大下降,嚴重惡化出水水質。尤其當除鹽系統(tǒng)運行半年以上,樹脂發(fā)生污染后更為嚴重。因此,反滲透直接加混床的水處理方法要慎重。如要采用反滲透直接加混床的水處理方法,須采取措施,保證混床的陽樹脂和陰樹脂每次都能充分混合。
凝結水處理系統(tǒng)的問題
雙塔、三塔混床系統(tǒng)
都是在陽再生塔中分離二種樹脂,由于沉降速度大的強堿陰樹脂和沉降速度小的強酸陽樹脂總會在二種樹脂交叉層互相混雜,因此,總是分離不凈,再生時發(fā)生交叉污染。從而降低二種樹脂的再生度,惡化混床出水水質。
三層床混床系統(tǒng)
三層混床主要是由強堿陰樹脂、惰性樹脂和強酸陽樹脂組成。由于對三種樹脂的密度和顆粒大小有一定的要求,所以樹脂在反洗、沉降后,能清晰地分為三層。
當在體內再生時,中間排水裝置位于反洗后惰性樹脂層的中間,惰性樹脂成為緩沖層,可避免酸和陰樹脂或堿和陽樹脂接觸,從而消除了交叉污染。
在體外再生時,惰性樹脂層可防止輸送陰樹脂過程中將陽樹脂帶走,也可避免交叉污染。普通凝結水處理混床的出水Na+為1.5~2.8μg/L,氫電導率為0.11~0.15μs/cm(25℃);三層混床的出水Na+為0.1~0.2μg/L,氫電導率為0.08~0.10μs/cm(25℃)。三層混床的周期制水量比普通混床增加25%~38%。
由于惰性樹脂易吸附油等雜質,密度發(fā)生變化,惰性樹脂污染后就起不到將二種樹脂隔離的作用,同樣也會發(fā)生交叉污染。
T塔混床系統(tǒng)
在體外再生系統(tǒng)中,當混床的失效樹脂在陽再生分離塔中反洗分層時,在陰、陽樹脂分界面處有一層混脂層。將上層的陰樹脂輸送到陰樹脂再生塔,將中間的混脂輸送到空塔,陽樹脂則留在陽再生分離塔,這樣,可使陰樹脂輸送時不攜帶陽樹脂、陽再生塔中的陽樹脂層也不殘留陰樹脂,保證陰、陽樹脂得到良好的分離,減少再生時的交叉污染。
采用中間抽出法的凝結水處理混床的出水電導率為0.07~0.09μs/cm(25℃)。
這種將雙塔、三塔混床系統(tǒng)中陽再生塔中會給再生和運行帶來麻煩的二種樹脂交叉層取出的方法,是解決交叉污染的好方法。但是,由于陽再生塔直徑較大,存在二個問題:一是在輸送強堿陰樹脂時不可能完全水平輸送,因此,塔體周圍的強堿陰樹脂不易輸送干凈,可能會殘留到下面的強酸陽樹脂中,仍然導致交叉污染;二是如反洗分層的反洗速度太大,部分強堿陰樹脂會沖出去,如反洗分層的反洗速度太小,部分強堿陰樹脂會夾雜在強酸陽樹脂中,也會導致交叉污染。
電滲析法的特點:
?、倏梢酝瑫r對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用;
②可以用于蔗糖等非電解質的提純,以除去其中的電解質;
③在原理上,電滲析器是一個帶有隔膜的電解池,可以利用電極上的氧化還原效率高。
①同名離子的遷移,離子交換膜的選擇透過性往往不可能是*的,因此總會有少量的相反離子透過交換膜;
?、陔x子的濃差擴散,由于濃縮室和淡化室中的溶液中存在著濃度差,總會有少量的離子由濃縮室向淡化室擴散遷移,從而降低了滲析效率;
③水的滲透,盡管交換膜是不允許溶劑分子透過的,但是由于淡化室與濃縮室之間存在濃度差,就會使部分溶劑分子(水)向濃縮室滲透;
?、芩碾姖B析,由于離子的水合作用和形成雙電層,在直流電場作用下,水分子也可從淡化室向濃縮室遷移;
?、菟臉O化電離,有時由于工作條件不良,會強迫水電離為氫離子和氫氧根離子,它們可透過交換膜進入濃縮室;
?、匏膲簼B,由于濃縮室和淡化室之間存在流體壓力的差別,迫使水分子由壓力大的一側向壓力小的一側滲透。顯然,這些次要過程對電滲析是不利因素,但是它們都可以通過改變操作條件予以避免或控制。