CN117228866A - 一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，除盐处理系统包括依次相连的预处理系统、强型阳离子交换器及再生系统、除碳器、强型阴离子交换器及再生系统、保安过滤器、反渗透系统、混合离子交换器及再生系统。通过依次相连的上述设备的吸附、拦截作用，解决了保安过滤器滤芯、反渗透膜污堵的问题。通过依次相连的上述设备的除盐作用，去除水中碳酸盐硬度、碳酸盐碱度及大部分阳阴离子，一方面可以免除后续反渗透流程添加阻垢剂的防垢目的，且反渗透设备入口不需要加碱来调节pH值；另一方面实现了反渗透的高效运行。

Description

一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法

技术领域

本发明涉及一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，属于水处理除盐技术领域。

背景技术

原水预处理系统、反渗透膜法除盐处理系统及混合离子交换器除盐处理系统都广泛应用于水处理除盐领域中。原水预处理系统能部分除去水中的胶体、有机物及非溶解性杂质；反渗透系统可以不仅以一定脱盐率去除水中的阴、阳离子，达到除盐作用，而且基本能除去全部的胶体、有机物及非溶解性杂质；混合离子交换器是在一级除盐处理系统之后设置，即未除盐水先经过强型阳离子交换器、除碳器、强型阴离子交换器除去一定比例的阴、阳离子，或未除盐水先经过反渗透系统以实现初步除盐。经过强型阳离子交换器、强型阴离子交换器或直接经反渗透膜处理后的除盐水为一级除盐水。为了达到进一步除盐的目的，一级除盐水再经过混合离子交换器进行深度除盐，使混合离子交换器出水达到二级除盐水水质的要求。

常规的预处理系统、反渗透膜法与离子交换器相结合的除盐处理方式多为：原水→混凝澄清设备、过滤器等预处理系统→超滤→保安过滤器→反渗透系统→强型阳离子交换器→除碳器→强型阴离子交换器→混合离子交换器，这种除盐处理方式从产水水质上是能够满足二级除盐处理水质要求的，但在组合运行中却存在非常突出的缺陷：首先，一来由于预处理系统只能除去部分胶体、有机物及非溶解性杂质，致使紧接其后的超滤、保安过滤器、反渗透膜经常性地受到水中未去除的胶体、有机物及非溶解性杂质的污堵；二来是预处理系统反应产生的副产物如矾花、非溶解性杂质等也是造成紧接其后的超滤、保安过滤器、反渗透膜经常性污堵的主要原因。上述两种情况严重时只能以频繁更换超滤膜、保安过滤器滤芯以及反渗透膜来得到解决。其次则是这种方式运行的反渗透系统的回收率在75%左右，且还需要对反渗透系统添加阻垢剂以防止反渗透膜结垢，并且必须对反渗透膜定期进行化学清洗以解决膜污堵的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，能够产出达到二级除盐水水质要求的除盐水的同时，一方面可以很好地解决预处理设备运行造成的反渗透膜污堵的问题，另一方面又能实现反渗透系统的高效运行。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，其特征是，除盐处理系统包括依次相连的预处理系统、强型阳离子交换器及再生系统、除碳器、强型阴离子交换器及再生系统、保安过滤器、反渗透系统、混合离子交换器及再生系统。

具体流程为：原水→混凝澄清设备→过滤器→强型阳离子交换器→除碳器→强型阴离子交换器→保安过滤器→反渗透系统→混合离子交换器→二级除盐水；其中，反渗透浓水回收到混凝澄清设备入口回用。

原水先经过预处理系统进行混凝澄清处理，以除去水中部分胶体、有机物及非溶解性杂质，然后经过强型阳离子交换器去除水中大部分阳离子，再经过除碳器处理，将碳酸氢盐转化成的游离二氧化碳去除，以降低碳酸盐碱度，之后，再经过强型阴离子交换器以继续去除水中大部分阴离子，后成为反渗透入口水，再经过保安过滤器、反渗透膜处理，以基本去除水中全部的胶体、有机物及非溶解性杂质及更进一步去除阴、阳离子，最后，反渗透产品水进入混合离子交换器进行深度除盐处理，产出达到二级除盐水水质要求的除盐水。而反渗透浓水回收到混凝澄清设备入口回用。

由于预处理系统后面直接连接强型阳离子交换器以及强型阴离子交换器，原水中预处理系统未能完全去除的胶体、有机物及非溶解性杂质或预处理系统产生的副产物如矾花、非溶解性杂质等物质可以由抗污染的强型阳离子交换树脂和抗污染的强型阴离子交换树脂负责进行吸附、拦截而得以部分或全部去除；而此吸附、拦截在强型阳离子交换树脂及强型阴离子交换树脂表面的杂质可以在每次对强型阳离子交换树脂和强型阴离子交换树脂进行酸、碱树脂再生还原时，利用酸、碱的化学性质和水力擦洗得到解析去除，使强型阳离子交换树脂和强型阴离子交换树脂得到完全的再生。除非树脂表面污染严重，否则不需要进行专门的化学清洗。

由于保安过滤器和反渗透系统是直接连接在强型阳离子交换器以及强型阴离子交换器之后，一方面解决了保安过滤器的滤芯以及反渗透膜污堵的问题，另一方面，原水中能引起反渗透膜浓缩产生结垢的碳酸根离子以及硅酸根离子经过强型阳离子交换器和强型阴离子交换器后得到了大量缩减，所以不存在结垢的问题，反渗透系统入口不需要加碱来调节pH值，使得反渗透膜回收率可达96％以上。且完全可以设置化学清洗频率为1 次/a的保护性清洗。高效反渗透技术能有效解决有机物污染和微生物滋生的问题，并且能实现较高的回收率、脱盐率。

由于二级除盐水中有TOC的指标要求，所以，组合方式中加入反渗透系统，是利用反渗透膜能够基本去除水中全部的胶体、有机物及非溶解性杂质的优势，而这一点是超滤和离子交换法无法达到的。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

通过依次相连的混凝澄清、过滤器等预处理设备、强型阳离子交换器及再生系统、除碳器、强型阴离子交换器及再生系统等设备的吸附、拦截作用，解决了保安过滤器滤芯、反渗透膜污堵的问题。

通过依次相连的强型阳离子交换器及再生系统、除碳器、强型阴离子交换器及再生系统等设备的除盐作用，去除水中碳酸盐硬度、碳酸盐碱度及大部分阳阴离子，一方面可以免除后续反渗透流程添加阻垢剂的防垢目的，且反渗透设备入口不需要加碱来调节pH值；另一方面实现了反渗透的高效运行。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例

本实施例中，一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，除盐处理系统包括依次相连的预处理系统、强型阳离子交换器及再生系统、除碳器、强型阴离子交换器及再生系统、保安过滤器、反渗透系统、混合离子交换器及再生系统。

具体流程为：原水→混凝澄清设备→过滤器→强型阳离子交换器→除碳器→强型阴离子交换器→保安过滤器→反渗透系统→混合离子交换器→二级除盐水；其中，反渗透浓水回收到混凝澄清设备入口回用。

原水先经过预处理系统进行混凝澄清处理，以除去水中部分胶体、有机物及非溶解性杂质，然后经过强型阳离子交换器去除水中大部分阳离子，再经过除碳器处理，将碳酸氢盐转化成的游离二氧化碳去除，以降低碳酸盐碱度，之后，再经过强型阴离子交换器以继续去除水中大部分阴离子，后成为反渗透入口水，再经过保安过滤器、反渗透膜处理，以基本去除水中全部的胶体、有机物及非溶解性杂质及更进一步去除阴、阳离子，最后，反渗透产品水进入混合离子交换器进行深度除盐处理，产出达到二级除盐水水质要求的除盐水。而反渗透浓水回收到混凝澄清设备入口回用。

本实施例中，将保安过滤器及反渗透系统设置在离子交换除盐处理系统中的强型阴离子交换器和混合离子交换器之间，形成与传统膜法与离子交换法除盐处理的不同方式；充分利用强型阳阴离子交换器完成对水中胶体、有机物及非溶解性杂质的吸附、截留作用，以解决后续保安过滤器滤芯、反渗透膜污堵的问题。

反渗透系统可以采用不加阻垢剂并且回收率达到≥96%的方式运行，即反渗透系统为高效反渗透组合模式，且反渗透系统入口不需要加碱来调节pH值。另外，反渗透浓水回收到混凝澄清设备入口回用。

根据原水水质分析及需要达到的产水指标等情况，依据数学模型及相关运行经验等确定预处理系统的运行控制参数、强型阳阴离子交换器的运行及再生控制参数、反渗透系统的运行控制参数、混床运行失效及再生控制参数等指标。

混凝澄清设备：利用泥渣循环进行混凝澄清处理。泥渣循环式澄清池的特征为，设备中有若干泥渣作循环运行，即泥渣区中有部分泥渣回流到进水区，与进水混合后共同流动，待流至泥渣分离区，进行澄清分离后，这些泥渣又返回原处。

过滤器：天然水经过混凝处理后，虽然已经将其中大部分悬浮物除掉，从外观上看也常常是清澈透明的，但实际上水中免不了残留少量细小的悬浮颗粒，所以还需要用过滤方式进一步对悬浮物进行处理，以满足离子交换系统进水水质要求。最简单的过滤器是用单层滤料、下向流式，即单流式过滤器。

强型阳离子交换器及再生系统：强型阳离子交换器是装填强型阳离子树脂为滤料的固定床离子交换器，其以离子交换的运行方式对水进行过滤。强型阳离子交换器和过滤器结构相似，只是在离子交换器中设有进强酸再生液的装置。按其再生运行方式不同，可分为顺流、逆流固定床离子交换器。顺流式固定床离子交换器就是指设备运行和再生时，液流通过交换剂层的方向一致，通常都是由上向下流动。逆流式固定床离子交换器是运行时水自上而下、再生时再生液自下而上的对流水处理工艺，采用逆流再生工艺的装置称逆流再生离子交换器。再生系统由强酸储罐、计量箱、计量泵及连接管道等组成。

除碳器：重碳酸根是天然水中主要的阴离子，也是天然水中碱度的主要组成部分。当原水经氢型交换处理后，这些碳酸氢盐便转化成碳酸，可用除碳器将其除去。

强型阴离子交换器及再生系统：强型阴离子交换器是装填强型阴离子树脂为滤料的固定床离子交换器，其以离子交换的运行方式对水进行过滤。强型阴离子交换器和过滤器结构相似，只是在离子交换器中设有进强碱再生液的装置。按其再生运行方式不同，可分为顺流、逆流固定床离子交换器。顺流式固定床离子交换器就是指设备运行和再生时，液流通过交换剂层的方向一致，通常都是由上向下流动。逆流式固定床离子交换器是运行时水自上而下、再生时再生液自下而上的对流水处理工艺，采用逆流再生工艺的装置称逆流再生离子交换器。再生系统由强碱储罐、计量箱、计量泵及连接管道等组成。

反渗透是指在一定压力下高浓度溶液中的溶剂通过半透膜，向低浓度溶液转的现象，是依靠半透膜的选择透过性进行离子除盐的设备。

混合离子交换器及再生系统：混合离子交换器是装填强型阳、阴离子树脂为滤料的固定床离子交换器，其以阳、阴离子交换的运行方式对水进行过滤。强型阳、阴离子交换器和过滤器结构相似，只是在离子交换器中设有进强酸、碱再生液的装置。再生系统由强酸、强碱储罐、计量箱、计量泵及连接管道等组成。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，其特征是，除盐处理系统包括依次相连的预处理系统、强型阳离子交换器及再生系统、除碳器、强型阴离子交换器及再生系统、保安过滤器、反渗透系统、混合离子交换器及再生系统；

除盐处理流程为：原水→混凝澄清设备→过滤器→强型阳离子交换器→除碳器→强型阴离子交换器→保安过滤器→反渗透系统→混合离子交换器→二级除盐水；其中，反渗透浓水回收到混凝澄清设备入口回用；

原水先经过预处理系统进行混凝澄清处理，除去水中部分胶体、有机物及非溶解性杂质，然后经过强型阳离子交换器除去水中大部分阳离子，再经过除碳器处理，将碳酸氢盐转化成的游离二氧化碳去除，降低碳酸盐碱度，之后，再经过强型阴离子交换器继续除去水中大部分阴离子，后成为反渗透入口水，再经过保安过滤器、反渗透膜处理，基本除去水中全部的胶体、有机物及非溶解性杂质及更进一步去除阴、阳离子，最后，反渗透产品水进入混合离子交换器进行深度除盐处理，产出达到二级除盐水水质要求的除盐水；反渗透浓水回收到混凝澄清设备入口回用。

2.根据权利要求1所述的预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，其特征是，将保安过滤器及反渗透系统设置在离子交换除盐处理系统中的强型阴离子交换器和混合离子交换器之间，充分利用强型阳阴离子交换器完成对水中胶体、有机物及非溶解性杂质的吸附、截留作用，解决后续保安过滤器滤芯、反渗透膜污堵的问题。

3.根据权利要求1所述的预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，其特征是，反渗透系统采用不加阻垢剂并且回收率达到≥96%的方式运行，即反渗透系统为高效反渗透组合模式，且反渗透系统入口不加碱来调节pH值。

4.根据权利要求1所述的预处理、反渗透及离子交换系统组合的除盐处理方法，其特征是，根据原水水质分析及需要达到的产水指标情况，依据数学模型确定预处理系统的运行控制参数、强型阳阴离子交换器的运行及再生控制参数、反渗透系统的运行控制参数、混床运行失效及再生控制参数指标。