离子交换与反渗透比较

目录1为什么会有离子交换和反渗透？................................................................................................12离子交换法处理有以下特点........................................................................................................13反渗透法处理有以下特点............................................................................................................24工艺比较........................................................................................................................................24.1离子交换法.........................................................................................................................24.1.1流程简介：..............................................................................................................24.1.2流程单元说明..........................................................................................................24.2反渗法.................................................................................................................................34.2.1流程简介..................................................................................................................34.2.2流程单元说明：......................................................................................................45占地面积比较................................................................................................................................56经济运行比较................................................................................................................................61为什么会有离子交换和反渗透？由于水处理设备的工艺是根据不同的入水水质和出水要求而设计的，针对不同的原水水质特点而设计水处理方案才是最经济有效的方案，同时也是出水水质长期稳定达到要求的保证。除盐处理工艺的要求是多样的，用户对不同技术的看法也是不同。例如有些用户希望用反渗透技术，而有些用户则希望用更传统的技术如离子交换，另外有些用户则以低投资为主要考虑因素。2离子交换法处理有以下特点优点：◇预处理要求简单、工艺成熟，出水水质稳定、设备初期投入低；◇由于制水原理类同于用酸碱置换水中离子，所以在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。缺点：◇由于离子交换床阀门众多，操作复杂烦琐；◇离子交换法自动化操作难度大，投资高；◇需要酸碱再生，再生废水必须经处理合格后排放，存在环境污染隐患；◇细菌易在床层中繁殖，且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物◇在含盐量高的区域，运行成本高3反渗透法处理有以下特点优点：◇反渗透技术是当今较先进、稳定、有效的除盐技术；◇与传统的水处理技术相比，膜技术具有工艺简单、操作方便、易于自动控制、无污染、运行成本低等优点，特别是几种膜技术的配合使用，再辅之经其他水处理工艺，如石英砂、活性炭吸附、脱气、离子交换、UV杀菌等◇原水含盐量较高时对运行成本影响不大◇缺点：◇预处理要求较高、初期投资较大4工艺比较4.1离子交换法4.1.1流程简介：原水首先进入无阀滤池进行预处理直流入过滤水槽，再通过过滤水泵送水至阳床上部，在床中与强酸阳树脂接触，树脂将Ca2+、Mg2+、Na+、K+、等阳离子从水中置换到树脂上，除去阳离子后的水从塔下流出并送入脱CO2塔上部，在塔内与塑料多面空心球接触形成水膜，HCO3-很快分解成CO2和H2O，通过风机将CO2从塔顶吹除，从而大大减轻阴床的负荷。脱除CO2的水进入中间水池，中间水泵将水送入阴床，在床中与强碱阴树脂接触，树脂将水中SO42-、Cl-、NO3-等阴离子置换到树脂上，水中的阴离子被除去。经一级除盐后的水再进入混床除去少量残存阳、阴离子和SiO3，经混床处理制得合格的的除盐水。交换过程中，阳床、阴床和混床因交换剂饱合而失效，这时由再生系统对阳床、阴床和混床进行再生。再生结束进入下一周期，再生废水经处理合格后外排。4.1.2流程单元说明预处理：无阀滤池：地下水经采集后在无阀滤器中将浊度降低至5NTU，避免污泥在后续床层上积聚，影响树脂交换能力。预除盐阳床：经阳床交换后，原水中98%的阳离子将被除掉，而变成软水，阳床出水呈酸性。阳床运行周期一般设计为24-48小时，若要更长时间，则设备和树脂将增大，不经济。在运行周期内一般要设计小反洗，避免水流将树脂层压实，而影响树脂交换能力。失效后的阳树脂可以用盐酸或硫酸进行再生，本例以盐酸为再生剂。脱碳塔：一般来说地下水碱度都在100mg/l以上，所以经阳床脱除金属离子后，碳酸氢根转化成大量的CO2，设置脱碳塔的目的就是将CO2去除。经脱碳塔后的CO2含量会在5mg/l，这样大大降低阴床的负荷。阴床：阴床的作用原理与使用要求与阳床类似，只是去的是阴离子。阴树脂失效后选用氢氧化钠再生。上述过程为一级除盐水，它的电导率＜10μs/cm，SiO2＜0.2mg/l，能满足中压锅炉给水要求。但是若需更高品质除盐水，就得在一级除盐水的基础上进行深化处理。精除盐混床：离子交换法精除盐的方法有二级除盐、多级除盐及混床除盐。常用的经济有效的方法是混床除盐。经混床处理过的除盐水，它的电导率＜0.2μs/cm，SiO2＜0.01mg/l。混床失效后，需用酸碱同时对阳、阴树脂进行再生。废水处理废水池：阳床、阴床和混床再生的过程都会产生酸碱废水，直接外排将对环境造成污染，所以必须收集起来，经处理合格后外排。废水池起到收集废水、调节废水、中和废水的作用。再生系统酸、碱贮槽和计量泵及混合器共同完成再生过程供液、计量的作用。整个工艺过程比较烦琐的是阳床、阴床和混床再生时要多次倒换阀门，而且一般每天或间隔一天就需再生，所以操作难度大，通常须配置经验丰富的操作人员。若采用自动控制，则控制点多、阀门要求高，投资很大。同时酸碱耗量大，再生废水也多。另外由于树脂对非极性的大分子没有去除能力，所以制水过程中可能会出现细菌殖生。4.2反渗法4.2.1流程简介原水经原水泵送到石英砂过滤器降低浊度，在活性炭过器中降低COD，胶体及有机大分子的含量。活性炭出水再送至保安过滤器进行最后的预处理，使原水SDI＜5mg/l，满足反渗透（RO）主机的进水要求。经保安过滤器后的合格水由高压泵送至RO主机反渗透进行除盐处理。反渗透膜截留下的有机物、胶体和盐无机盐由浓水侧直接排掉，不会给环境造成污染。产品水由膜清水侧送出至脱碳塔，除去渗透至清水的二氧化碳气体。脱气后的一级除盐水送至混床进行最后的精除盐。另外反渗透膜运行12-18月需进行一次化学清洗，以保证膜的透水量。4.2.2流程单元说明：预处理反渗透的预处理要求比离子交换法严格，主要目的是解决如下问题：（1）防止反渗透膜面结垢（包括CaCO3、CaSO4、SrSO4、CaF2、SiO2、铁、铝氧化物等在膜面沉积）；（2）防止胶体物质及悬浮固体微粒污堵；（3）防止有机物的污堵；（4）防止氧化性物质对膜的氧化破坏；（5）保证进水水温，保持反渗透装置产水量稳定。该过程主要包括加热器、加药装置、多介质过滤器、活性炭过滤器、保安滤器等设备。石英砂过滤器：配制石英砂过滤器，用于截留水中的悬浮物和胶体杂质，降低反渗透进水浊度，过滤器一般出水浊度≤1NTU。当出水大于1NTU或进出口压差大二0.01Mpa，过滤器需进行反洗。所以反洗周期及反洗时间视原水浊度而定。反洗时在进水同时送入压缩空气，擦洗滤料。活性炭过滤器：滤器内装填净水专用颗粒活性炭，用于吸附水中余氯和有机物，降低进水COD含量，活性碳过滤器出水的余氯（PPm）0.1。活性炭过滤器反洗以设备运行时间（或压差）来控制反冲洗周期。阻垢剂投加系统：为防止硬度离子及胶体等杂质在反渗透膜面上结垢，特在反渗透装置进水中添加阻垢剂，加药量一般为3～4mg/l，具体由进水水质决定。保安过滤器：反渗透装置前配置保安过滤器，以防止颗粒进入高压泵及RO膜组件，损伤高压泵部件和划伤反渗透膜表面.保安过滤器滤芯采用外层精度为10μm，内层精度为3-5μm；这样不仅提高了过滤精度，还提高了滤芯使用寿命。因为普通滤芯为均一精度，在外表层堵塞后，就需更换;由于内外层精度不一，对进水不同粒径的大小粒子进行分层截留，充分利用了滤芯的内外表层，提高了粒子的截留效果。在正常工作条件下，滤芯可维持6-8个月以上的使用寿命，比普通滤芯寿命提高50％。当过滤器进出口压差达到1.0Kg/cm2时需更换滤器内滤芯。以上预处理也可采用超滤（UF）等其它膜法处理方式。一级除盐：高压泵：高压泵是反渗透膜实现物理分离过程的动力源，目前低压膜的运行压力在1.5Mpa以内。反渗透（RO）主机：反渗透（RO）主机是一级除盐的心脏部分，由渗透膜、膜壳和辅助阀门和仪器组成。反渗透膜已发展到超低压、低污染的复合膜，单根膜脱盐率达99.5%。在RO装置运行期间，设间断自动快冲冲洗。在RO装置停运时，用产品水自动冲洗，挤排膜和不锈钢管道中的高TDS残水，使停运膜完全浸泡在淡水中，可以防止膜的自然渗透造成的膜损伤，去污除垢，使装置和RO膜得到有效保养。经反渗透处理，原水中绝大部分无机盐、有机物、微生物、细菌被截留。经反渗透处理的产品水可达到电导率＜10μs/cm，SiO2＜0.2mg/l。反渗透装置清洗：在长期运行过程中，反渗透膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物。从而使装置的性能（产水量和脱盐率）下降，组件进、出口压差升高。为此，除日常启停装置前，进行低压冲洗外，还需进行定期化学清洗。化学清洗流程如下：清洗水箱→清洗泵→清洗过滤器→反渗透装置反渗透法制取除盐水是一个物理过程，所以比离子交换法环保。同时处理过程简单，易操作，自动程度化高，人工干预量小。同时系统的管理与维护简单。5占地面积比较（以地下水为原水，生产250m3/h除盐水（5MΩ.cm）为例）离子交换法（m2）反渗透法（m2）预处理、一级除盐部分415485精除盐部分375315废水处理部分400125其它445425合计16351350离子交换法比反渗法占地面积大，原因是离子交换法需要酸、碱再生需要酸、碱贮槽和废水处理池6经济运行比较（以地下水为原水