工业水处理中浅除盐技术的应用

 

工业水处理中浅除盐技术的应用

 

 

“浅除盐技术”是工业水处理中的重要技术，具有高除盐率、高补水率和低成本等技术优势，更适合在大型工业水处理中进行应用，为工业水处理的质量和效率起到较大程度的提高作用，能够更好的促进我国工业的持续发展。

浅除盐技术属于工业循环水装置中的先进技术，能够在保证工业水处理质量的同时保证更高的处理效率，还能够保证较低的工业水处理装置成本，有利于“经济效益”的提高。

1.浅除盐技术概述Overview of shallow desalting techniques

浅除盐技术的本质是利用离子交换树脂对工业废水中的溶解盐进行处理。主要是依据传统的软化和海水淡化系统进行改良，在传统离子交换脱盐技术的基础上，使成本和效果都达到更好的方向。由于该技术效果好，同时处理成本低，所以在工业废水处理中被广泛地使用。浅除盐技术最主要的优势包括三个部分：
第一，该技术使用的树脂具有一定的特殊性，采用了二次聚合方法进行骨架的制造，相比与普通树脂更难被污染，让使用寿命得到加长，在水质较差的工业水处理中也能够达到理想的除盐效果；
第二，是经过浅除盐技术处理的工业水仍然残留一定量的盐分，可以将导电率控制在10-100μS/cm之间；
第三，浅除盐技术所使用的离子交换器可以利用酸/碱再生达到循环使用的目的。

二、工业水处理浅除盐技术的类别

Classification of shallow desalting techniques

1.离子交换树脂除盐技术

通过离子树脂中含有的大量活泼和可交换的H+和OH-离子，使工业水处理中的可溶性盐发生离子互换，最终达到去除可溶性盐的目的。
离子交换树脂除盐技术的主要原理是：溶液中的交换离子先在树脂表面扩散，通过离子之间产生相互作用，促使离子向树脂更大范围地扩散，最终形成了离子向溶液扩散的效果。

 

离子交换树脂软化含盐废水技术

2.电渗析除盐技术

由于离子在直流均匀电场中会出现定向移动，所以电渗析除盐技术利用该原理在工业水处理中建立直流的匀强电场，使得废水溶液中的阴阳离子分别出现定向移动，从而达到除盐效果。

 

（1）电渗析脱盐/浓缩

 

（2）电渗析脱盐原理

通常在工业水处理中达到1000-5000mol/L含盐浓度时更适合使用电渗析除盐技术，能够更好的发挥出环保性能，降低其他技术对环境地污染。
但是电渗析除盐技术的脱盐率仅为60%~70%，制水纯度的稳定度也只有50%~90%，同时也会造成水资源和能源较大地浪费，所以通过太阳能或其他新能源技术的应用，可促进电渗析除盐技术的高效和节能发展。

3.电吸附除盐技术

通过电吸附水中离子或带电粒子，能够使溶解的盐和其他物质表面带电，从而达到富水纯化和脱盐等效果。

主要在于电吸附除盐技术设备中的电极能够发挥出非常重要的作用，通常将3D结构的非金属复合材料作为电极的首选。电吸附除盐系统中包含多个设备和模块，将不同模块进行组合，根据水处理的需求串联或并联，从而达到不一样的处理效果。

 

电吸附原理

电吸附相较于其他除盐技术，电吸附除盐具有更高的使用率，主要在于以下两点：
第一，电吸附除盐技术可以利用电脑自动化控制，降低对操作人员的技术要求，减少对操作人员的技术培训和考核成本；
第二，能够在除盐过程中降低运行能耗，减小能耗成本；在进行除盐的过程中，能够避免其他化学反应的产生，最大限度降低了对环境的污染及破坏，达到更好的环保效果，减少运行时防范污染及污染处理的成本。

三、浅除盐技术对原软化水处理系统的改造

Modification of the original softened water treatment system by shallow desalting technology

 

 

软化水处理设备

1、改造前的水处理系统

工业水处理需要先经过氢离子交换器和一、二级钠离子交换器，形成10mol/L硬度的软化水，再进入锅炉汽包，通过蒸发浓缩作用提高锅炉炉水的碱度，进而提高金属苛性脆化的性能，但需注意排污量的增大。Na+会对水中的Ca2+和Mg2+等金属离子进行替换取代，使得Na+成为软水中的主要阳离子，但S042-和CL-等阴离子还未得到处理，将导致工业水处理中的固体物质含量有所提高，总含盐量也会有所提高。所以NaCL和Na2S04成为蒸汽溶解所携带的主要物质，达到较大的溶解度。当压力升高时，蒸汽中的携带量也会随之升高，容易造成蒸汽系统触媒结块、管道堵塞、活性降低和腐蚀等蒸汽污染问题。为了避免污染的发生，就需要结合原有的软化水处理系统模式进行改良，浅除盐技术能够起到非常好的水质改善效果，达到工业废水的处理要求，有效降低系统再生排废酸事故的发生率，降低了处理成本和运营成本。

二、改良后的浅除盐水处理系统
浅除盐技术能够根据工业水处理的具体需求，对水中的盐类物质进行不部分处理，就是不对Si032-等一些不会严重影响水质的成分进行处理，在工业锅炉水处理中更适合应用。相较于常规的除盐技术，浅除盐技术具有相似的工艺系统，但能够达到非常低的运行消耗，包括成本、能源、资源和人力消耗等，对于具有氨源的企业也会更加友好。具体的改造方法主要有两种：第一种是利用弱碱阴离子交换器替代原有的一、二级钠离子交换器，使用OH-离子将原有溶液中的S042-、CL-进行离子交换；第二种是根据需求，增加前置阳离子交换器，对剩余再生酸液进行吸收，降低酸比耗，从而达到排放要求，得到更好的环保效果。

 

EDI除盐水流程（仅供参考）

四、工业水处理浅除盐技术的经济效益分析

Economic benefit analysis of shallow desalting technology for industrial water treatment

1、降低成本
　传统的除盐技术相对于浅除盐技术存在耗时长、投入更大、污染严重等问题，虽然能够达到除盐效果，但会产生大量的废弃物，对锅炉、管道等生产设施的损害也较大，完成除盐处理后还需要对大量的废弃物进行额外的处理，产生较多的额外成本，导致经济效益降低。浅除盐技术的应用既能够保障除盐的效果，又能够提高除盐效率，还能够减少对锅炉和管道等生产设施的损害，避免大量废弃物的产生，节约了额外的处理成本，使整体的工业水处理成本得到大幅度的降低。

2、节约萤石消耗
　浅除盐技术也能够很大限度地提高水资源利用率，避免了对水资源的过度消耗，同时也避免了废水的过度排放，对地表水和整个生态系统都起到了重要的保护作用。由于工业水处理中的废水处理主要以萤石为主，当废水排放得到大幅度减少时，处理废水的萤石的使用量也会随着废水量减少而减少，使工业水处理后续的投入也得到很大幅度的降低。

3、延长生产设施的使用寿命
　生产设施的使用寿命与企业的生产率、效率和成本都有着极大的关联，浅除盐技术的应用能够大大降低对生产设施的伤害，减少生产设施故障、污染、损坏、腐蚀等问题的发生概率，同时也会减少对生产设施的维护和更换成本及其他投入，更能够保障工业生产的顺利进行。对于企业低成本和高效益的生产目标有着重要的促进意义，也有利于企业建立稳定的发展基础，拉动长远的发展趋势。
　　同时随着工业生产需求和能力的不断拔高，会造成大量的资源消耗，也会产生越加严重的环境污染，工业水处理浅除盐技术的应用能够更好的保障工业生产的效益，并降低资源的消耗和环境污染的不良影响，在保证经济效益的同时也保证了社会效益，需要推广对浅除盐技术的了解和应用，充分发挥出技术的先进优势，促进工业更加长远的可持续发展。