摘要]本文對(duì)化學(xué)水處理的幾個(gè)問題的進(jìn)行了探討：RO、ED等膜法水處理的濃鹽水對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，且不易處理。采用反滲透直接加混床的水處理方法，必須采取措施，保證混床的陽樹脂和陰樹脂每次都能充分混合。凝結(jié)水處理混床系統(tǒng)中，樹脂的分離采用“高塔分離法（Funsep法）”“錐體分離法（Conesep法）”最好，但是混床的混合問題應(yīng)盡量設(shè)計(jì)有二次混合裝置；如有足夠的投資和土地，則采用陽床、陰床、陽床串聯(lián)運(yùn)行，可以將混床的樹脂分離、混合的矛盾較徹底地克服。粉末樹脂過濾器的“交換速度快”、“交換容量大”、“出水水質(zhì)好”等優(yōu)點(diǎn)都是在運(yùn)行中幾個(gè)小時(shí)的行為，而離子交換樹脂混床可運(yùn)行數(shù)天、甚至數(shù)星期；粉末樹脂過濾器的“再生度高”、“可在高溫下運(yùn)行”、“無再生設(shè)備，投資低”、“可去除腐蝕產(chǎn)物”等優(yōu)點(diǎn)，離子交換樹脂混床也是可以達(dá)到的。

    [關(guān)鍵詞]RO（反滲透）；ED（電滲析）；混床；離子交換樹脂

    1RO、ED等膜法水處理的問題

    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(nèi)山東省某企業(yè)的資料表明，從一次投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用總費(fèi)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(huì)有濃鹽水對(duì)環(huán)境的污染，且不易處理。

    2除鹽系統(tǒng)的RO、ED等膜法直接加混床的問題

    除鹽系統(tǒng)混床的混合與出水顯酸性的問題。

    試驗(yàn)表明，混床出水最好、陽床—陰床串聯(lián)其次、陰床—陽床串聯(lián)最差。

    補(bǔ)給水處理混床在兩種樹脂的交叉污染嚴(yán)重得多等較惡劣的條件下，其出水水質(zhì)基本都能合格，主要原因是因?yàn)樵摶齑驳倪M(jìn)水是經(jīng)過“陽床—除碳器--陰床”組成的一級(jí)除鹽后的水，其水質(zhì)很好，只含幾十μg/L的SiO2和Na+，pH值為中性（7左右），電導(dǎo)率≦5μs/cm。

    此時(shí)的離子交換反應(yīng)即使在上層為強(qiáng)堿陰樹脂、下層為強(qiáng)酸陽樹脂的極端情況下也能進(jìn)行：

    上層強(qiáng)堿陰樹脂的離子交換為：

    NaHSiO3+ROH=RHSiO3+NaOH（1）

    反應(yīng)（1）較難進(jìn)行，有部分NaHSiO3會(huì)泄漏到下層與RH發(fā)生離子交換反應(yīng)。

    下層的強(qiáng)酸陽樹脂的離子交換為：

    NaOH+RH=RNa+H2O（2）

    NaHSiO3+RH=RNa+H2SiO3（3）

    反應(yīng)（2）很容易進(jìn)行，所以，混床出水的水質(zhì)應(yīng)該較好；但是，反應(yīng)（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(dǎo)率≦0.3μs/cm。交叉污染生成的RCl、RNa樹脂與進(jìn)水中的NaHSiO3的離子交換反應(yīng)，由于是動(dòng)態(tài)離子交換反應(yīng)，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(jìn)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(yīng)產(chǎn)生HCl，會(huì)影響混床的出水的pH值。

    將取自運(yùn)行混床且已再生好的D001MB強(qiáng)酸陽樹脂（RH）和D201MB強(qiáng)堿陰樹脂（ROH）以1∶2的體積比，按下層為D201MB強(qiáng)堿陰樹脂、上層為D001MB強(qiáng)酸陽樹脂和下層為D001MB強(qiáng)酸陽樹脂、上層為D201MB強(qiáng)堿陰樹脂分別裝入2個(gè)有機(jī)玻璃交換柱中，并并聯(lián)到陰床出水口，投入運(yùn)行，測(cè)定出水pH、DD、SiO2與Na+。測(cè)試結(jié)果如表2-1。

表2-1兩種極端情況的混床運(yùn)行結(jié)果對(duì)比

    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(jí)除鹽，當(dāng)預(yù)處理（包括RO（反滲透）等）來的水達(dá)不到一級(jí)除鹽水水質(zhì)要求而直接進(jìn)入混床時(shí)，由于上層主要是強(qiáng)堿陰樹脂（ROH），基本不與中性水發(fā)生離子交換反應(yīng)，而直接進(jìn)入下層的主要是強(qiáng)酸陽樹脂（RH），則發(fā)生如下離子交換反應(yīng)：

    Ca(Mg、Na)Cl(SO4、NO3、SiO3)+RH=RNa(Ca、Mg)+HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)

    生成的HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)會(huì)使出水電導(dǎo)率、SiO2和Na+大大提高、pH值大大下降，嚴(yán)重惡化出水水質(zhì)。尤其當(dāng)除鹽系統(tǒng)運(yùn)行半年以上，樹脂發(fā)生污染后更為嚴(yán)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，必須采取措施，保證混床的陽樹脂和陰樹脂每次都能充分混合。

    3凝結(jié)水處理系統(tǒng)的問題

    3.1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(qiáng)堿陰樹脂和沉降速度小的強(qiáng)酸陽樹脂總會(huì)在二種樹脂交叉層互相混雜，因此，總是分離不凈，再生時(shí)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(zhì)。

    3.2三層床混床系統(tǒng)

    三層混床主要是由強(qiáng)堿陰樹脂、惰性樹脂和強(qiáng)酸陽樹脂組成。由于對(duì)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(dāng)在體內(nèi)再生時(shí)，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(shí)，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(jié)水處理混床的出水Na+為1.5~2.8μg/L，氫電導(dǎo)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(dǎo)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(zhì)，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(huì)發(fā)生交叉污染。

    3.3T塔混床系統(tǒng)

    在體外再生系統(tǒng)中，當(dāng)混床的失效樹脂在陽再生分離塔中反洗分層時(shí)，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(shí)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(shí)的交叉污染。

    采用中間抽出法的凝結(jié)水處理混床的出水電導(dǎo)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(huì)給再生和運(yùn)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(gè)問題：一是在輸送強(qiáng)堿陰樹脂時(shí)不可能完全水平輸送，因此，塔體周圍的強(qiáng)堿陰樹脂不易輸送干凈，可能會(huì)殘留到下面的強(qiáng)酸陽樹脂中，仍然導(dǎo)致交叉污染；二是如反洗分層的反洗速度太大，部分強(qiáng)堿陰樹脂會(huì)沖出去，如反洗分層的反洗速度太小，部分強(qiáng)堿陰樹脂會(huì)夾雜在強(qiáng)酸陽樹脂中，也會(huì)導(dǎo)致交叉污染。

表2-1兩種極端情況的混床運(yùn)行結(jié)果對(duì)比

    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(jí)除鹽，當(dāng)預(yù)處理（包括RO（反滲透）等）來的水達(dá)不到一級(jí)除鹽水水質(zhì)要求而直接進(jìn)入混床時(shí)，由于上層主要是強(qiáng)堿陰樹脂（ROH），基本不與中性水發(fā)生離子交換反應(yīng)，而直接進(jìn)入下層的主要是強(qiáng)酸陽樹脂（RH），則發(fā)生如下離子交換反應(yīng)：

    Ca(Mg、Na)Cl(SO4、NO3、SiO3)+RH=RNa(Ca、Mg)+HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)

    生成的HCl(H2SO4、HNO3、H2SiO3)會(huì)使出水電導(dǎo)率、SiO2和Na+大大提高、pH值大大下降，嚴(yán)重惡化出水水質(zhì)。尤其當(dāng)除鹽系統(tǒng)運(yùn)行半年以上，樹脂發(fā)生污染后更為嚴(yán)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，必須采取措施，保證混床的陽樹脂和陰樹脂每次都能充分混合。

    3凝結(jié)水處理系統(tǒng)的問題

    3.1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(qiáng)堿陰樹脂和沉降速度小的強(qiáng)酸陽樹脂總會(huì)在二種樹脂交叉層互相混雜，因此，總是分離不凈，再生時(shí)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(zhì)。

    3.2三層床混床系統(tǒng)

    三層混床主要是由強(qiáng)堿陰樹脂、惰性樹脂和強(qiáng)酸陽樹脂組成。由于對(duì)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(dāng)在體內(nèi)再生時(shí)，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(shí)，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(jié)水處理混床的出水Na+為1.5~2.8μg/L，氫電導(dǎo)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(dǎo)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(zhì)，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(huì)發(fā)生交叉污染。

    3.3T塔混床系統(tǒng)

    在體外再生系統(tǒng)中，當(dāng)混床的失效樹脂在陽再生分離塔中反洗分層時(shí)，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(shí)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(shí)的交叉污染。

    采用中間抽出法的凝結(jié)水處理混床的出水電導(dǎo)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(huì)給再生和運(yùn)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(gè)問題：一是在輸送強(qiáng)堿陰樹脂時(shí)不可能完全水平輸送，因此，塔體周圍的強(qiáng)堿陰樹脂不易輸送干凈，可能會(huì)殘留到下面的強(qiáng)酸陽樹脂中，仍然導(dǎo)致交叉污染；二是如反洗分層的反洗速度太大，部分強(qiáng)堿陰樹脂會(huì)沖出去，如反洗分層的反洗速度太小，部分強(qiáng)堿陰樹脂會(huì)夾雜在強(qiáng)酸陽樹脂中，也會(huì)導(dǎo)致交叉污染。