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当前化学水处理的几个问题的探讨

[摘    要]  本文对化学水处理的几个问题的进行了探讨：RO、ED等膜法水处理的浓盐水对环境产生污染，且不易处理。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。凝结水处理混床系统中，树脂的分离采用“高塔分离法（Funsep法）”“锥体分离法（Conesep法）”最好，但是混床的混合问题应尽量设计有二次混合装置；如有足够的投资和土地，则采用阳床、阴床、阳床串联运行，可以将混床的树脂分离、混合的矛盾较彻底地克服。粉末树脂过滤器的“交换速度快”、“交换容量大”、“出水水质好”等优点都是在运行中几个小时的行为，而离子交换树脂混床可运行数天、甚至数星期；粉末树脂过滤器的“再生度高”、“可在高温下运行”、“无再生设备，投资低”、  “可去除腐蚀产物”等优点，离子交换树脂混床也是可以达到的。
[关键词]    RO（反渗透）；ED（电渗析）；混床；离子交换树脂
  
1    RO、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
项目
名称    pH    DD（μs/cm）    SiO2（μg/L）    Na+（μg/L）
    最大    最小    平均值    最大    最小    平均值    最大    最小    平均值    最大    最小    平均值
1    7.9    6.5    7.1    0.28    0.17    0.19    6.6    2.4    5.0    5.0    0.2    2.4
2    6.3    5.2    5.6    0.45    0.28    0.34    8.1    3.4    5.7    8.6    0.2    3.1
差值    +1.6    +1.3    +1.5    -0.17    -0.11    -0.15    -1.5    -1.0    -0.7    -3.6    0    -0.5
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