工業(yè)水處理中淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用

史玉乾 蔣磊 王芳

摘要：當(dāng)前，正是我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形式，將傳統(tǒng)粗放型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式摒棄，鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新，向節(jié)約型、集約型的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。工業(yè)企業(yè)要進(jìn)一步轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展的觀念，堅(jiān)持用科學(xué)發(fā)展觀作為企業(yè)轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)要求，堅(jiān)持以人為本，進(jìn)行統(tǒng)籌發(fā)展，堅(jiān)持進(jìn)行全面的防治污染的對(duì)策，進(jìn)一步提高工業(yè)資源的整體生產(chǎn)率，從而促進(jìn)我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以此拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng)。鑒于此，本文主要分析探討了工業(yè)水處理中淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：工業(yè)水處理；淺除鹽技術(shù)；應(yīng)用

21世紀(jì)以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)也有了顯著的提高，工業(yè)生產(chǎn)作為提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要一環(huán)，取得了重大的進(jìn)步。而在工業(yè)生產(chǎn)中，難免會(huì)消耗大量的水資源。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中需要不斷的改善和提高工業(yè)的循環(huán)水裝置。在工業(yè)循環(huán)水裝置中，應(yīng)用最為廣泛的為淺除鹽技術(shù)。淺除鹽技術(shù)的運(yùn)用不僅可以在保證水處理過程的效率的同時(shí)保證工業(yè)處理水的質(zhì)量，而且可以極大的降低工業(yè)企業(yè)對(duì)水處理裝置的投入成本，提升工業(yè)企業(yè)的利潤(rùn)。

1淺除鹽技術(shù)概述

1.1除鹽技術(shù)分類

淺除鹽水技術(shù)是一種并不完全處理水中的溶解性鹽的除鹽新技術(shù)，其在工藝的選擇上主要是使用具有特殊結(jié)構(gòu)的離子交換樹脂。與傳統(tǒng)的離子交換脫鹽技術(shù)是相似的，但經(jīng)營(yíng)成本可以大大降低。它是基于原來的軟化、海水淡化系統(tǒng)，改造而成的。出水水質(zhì)不僅可以對(duì)循環(huán)水進(jìn)行補(bǔ)水，而且達(dá)到了淺除鹽水的要求，具有成本較少，少量的改造工程等特點(diǎn)，以下為淺除鹽技術(shù)特性：（1）淺除鹽技術(shù)所使用的樹脂與普通樹脂不同。普通樹脂容易被污染，使用壽命較短，而淺除鹽技術(shù)所使用的樹脂使用二次聚合的方法制造骨架，因此其具有更長(zhǎng)的使用壽命。即使處理水的水質(zhì)很差，也可以使用其進(jìn)行除鹽處理。（2）淺除鹽技術(shù)并沒有進(jìn)行完全的脫鹽，而經(jīng)過其處理后的水的導(dǎo)電率一般在10μS/cm至100μS/cm的范圍內(nèi)。（3）淺除鹽技術(shù)的離子交換器可以利用廢酸和廢堿對(duì)其進(jìn)行再生使用。

淺除鹽技術(shù)是工業(yè)水處理裝置中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，其技術(shù)工藝主要如下所示：

1.1.1離子交換樹脂除鹽技術(shù)

離子交換樹脂除鹽技術(shù)的原理為：離子交換樹脂上具有許多活潑的、可進(jìn)行交換的H+和OH-，這些離子可以和所處理工業(yè)水中的可溶性的鹽進(jìn)行離子交換，從而將水中的可溶性鹽去除。離子交換樹脂除鹽技術(shù)的具體工藝過程為：溶液交換離子擴(kuò)散至樹脂表面—樹脂交換離子擴(kuò)散至表面—交換離子相互反應(yīng)—反應(yīng)后離子向樹脂擴(kuò)散—反應(yīng)后離子向溶液擴(kuò)散。

1.1.2電滲析除鹽技術(shù)

電滲析除鹽技術(shù)的原理為：離子在直流勻強(qiáng)電場(chǎng)中會(huì)發(fā)生定向的移動(dòng)，因此，在所需處理水中提供一個(gè)直流的勻強(qiáng)電場(chǎng)，水中的陽(yáng)離子和陰離子就會(huì)產(chǎn)生定性的移動(dòng)，從而達(dá)到除鹽的效果。處理水中含鹽濃度大約在1000mol/L至5000mol/L范圍一般會(huì)使用電滲析除鹽技術(shù)來進(jìn)行除鹽處理。電滲析除鹽技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)環(huán)境無污染，較為環(huán)保。同時(shí)，其也有脫鹽率不高（大約在60%-70%）、制水純度不穩(wěn)定（大約在50%-90%）、容易造成水資源的浪費(fèi)以及能源浪費(fèi)等缺點(diǎn)。現(xiàn)如今，如太陽(yáng)能的一些新能源技術(shù)正在應(yīng)用于電滲析除鹽技術(shù)，電滲析除鹽技術(shù)正在向節(jié)能高效的方向前進(jìn)。

1.1.3電吸附除鹽技術(shù)

電吸附除鹽技術(shù)的原理為：使用帶電吸附水中離子或帶電粒子，溶解的鹽和其他物質(zhì)在電極表面帶電、富水純化和脫鹽。對(duì)于電吸附除鹽技術(shù)設(shè)備，電極起到了非常重要的作用。對(duì)于電極的選用，一般采用3D結(jié)構(gòu)的非金屬?gòu)?fù)合材料制成的電極。電吸附除鹽系統(tǒng)的組成一共包括九大部分，主要為：水泵、水池、電吸附模塊、前置過濾器、后置過濾器、電源系統(tǒng)、檢測(cè)儀表、管閥系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)。電吸附除鹽技術(shù)的裝置結(jié)構(gòu)一般為模塊化結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以通過模塊之間進(jìn)行不同的組合、串聯(lián)或并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)在不同種的應(yīng)用情況下進(jìn)行使用。電吸附除鹽技術(shù)與其他的淺除鹽技術(shù)相比有更多的優(yōu)點(diǎn)、使用率更高，主要在于：首先，電吸附除鹽技術(shù)的自動(dòng)化程度非常高，全程采用電腦控制，因此對(duì)于工作人員技術(shù)上的要求不是很高，減少了企業(yè)對(duì)于工作人員進(jìn)行培訓(xùn)的過程。其次，電吸附除鹽技術(shù)的運(yùn)行能量消耗量很低，相對(duì)于其他淺除鹽技術(shù)節(jié)約了很多的能源。最后，電吸附除鹽技術(shù)的使用過程中，并沒有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，因此對(duì)環(huán)境基本上沒有污染與破壞，相對(duì)于其他淺除鹽技術(shù)更加的環(huán)保。

1.2淺除鹽技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

淺除鹽技術(shù)對(duì)于工業(yè)水處理過程具有非常重要的意義，較其他的除鹽技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)主要在于以下幾點(diǎn)：（1）淺除鹽技術(shù)雖然是沒有對(duì)于處理水進(jìn)行完整的脫鹽，而是部分的脫鹽，但這種技術(shù)的脫鹽率仍然很高，可以達(dá)到90%至95%，而且經(jīng)過淺除鹽水技術(shù)處理后的水的水質(zhì)也很高。（2）淺除鹽技術(shù)大大方便了對(duì)循環(huán)水的使用，因?yàn)樵谑褂闷浼夹g(shù)的過程中可以進(jìn)行自動(dòng)的補(bǔ)水過程。（3）淺除鹽技術(shù)主要利用離子交換器進(jìn)行工作，離子交換器對(duì)于所用的酸堿原料要求較低，從而大大降低了企業(yè)工業(yè)水處理的成本，提升企業(yè)利潤(rùn)。同時(shí)也大大減少了工作過程中對(duì)于環(huán)境的破壞和資源的浪費(fèi)。（4）將淺除鹽技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)水處理過程中時(shí)，無需對(duì)水處理工程設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模的改造，其特有的便捷性可以在減少成本，減少時(shí)間的前提下保證工業(yè)水處理工作的質(zhì)量和效率。

2淺除鹽技術(shù)對(duì)原軟化水處理系統(tǒng)的改造

2.1改造前的水處理系統(tǒng)

工業(yè)水經(jīng)氫離子交換器和1、2級(jí)鈉離子交換器處理后，軟化水的硬度≤10mol/L。軟化水進(jìn)入鍋爐汽包后，經(jīng)蒸發(fā)濃縮使鍋爐爐水的堿度增高，增加了金屬苛性脆化的可能性，需增大排污量；另外水中的Ca2+、Mg2+等金屬離子由Na+取代，軟水中的陽(yáng)離子主要是Na+，而陰離子如S042-、CL-等未處理，使處理水中的固形物比原水有所增加，總含鹽量有所增加。因而在蒸汽中溶解度較大的NaCL、Na2S04；就成為蒸汽溶解攜帶的主要物質(zhì)。攜帶量隨壓力的提高而增大，形成了蒸汽污染，導(dǎo)致蒸汽系統(tǒng)觸媒結(jié)塊、活性降低、管道堵塞和腐蝕。針對(duì)上述問題，以原有的軟化水處理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行改造，采用淺除鹽水處理技術(shù)解決水質(zhì)差的問題，使給水由軟化水提質(zhì)為淺除鹽水，滿足了工藝要求，并對(duì)系統(tǒng)再生排廢酸的問題進(jìn)行完善，使給水成本大幅度降低。

2.2改造后的淺除鹽水處理系統(tǒng)

淺除鹽水處理技術(shù)就是根據(jù)工藝要求，不完全地處理水中鹽類物質(zhì)的一種技術(shù)，具體地說，就是對(duì)水質(zhì)影響不大的SiO32-不作處理。這種技術(shù)特別適用于工業(yè)鍋爐的水處理（工業(yè)鍋爐的給水一般只作軟化處理），與常規(guī)的軟化處理相比工藝系統(tǒng)相近，但運(yùn)行費(fèi)用可大幅度降低，在有氨源的企業(yè)特別適合。改造方法：①是將原有1、2級(jí)鈉離子交換器改造成為弱堿陰離子交換器，使工業(yè)水中的S042-、CL-等陰離子置換為OH-離子；②是增設(shè)前置陽(yáng)離子交換器，以吸收陽(yáng)床的剩余再生廢酸，降低再生用酸比耗，消除廢酸排放，滿足環(huán)保要求。

2.2.1淺除鹽的原理

淺除鹽的化學(xué)公式如下：在前置陽(yáng)床中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

通過各種交換，水中的陽(yáng)、陰離子得到處理，導(dǎo)電程度發(fā)生變化，出水的硬度得到了改善。

2.2.2改造說明

①將原有系統(tǒng)的Ⅰ級(jí)鈉離子交換器，經(jīng)防腐處理后改造成陰床，內(nèi)裝徐州水處理研究所專利產(chǎn)品大孔型特種弱堿樹脂，四臺(tái)陰床，二開二備。陰床再生用合成氨分廠的廢銨液作再生劑，其氨濃度應(yīng)保持1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右。②脫碳器后置。按常規(guī)設(shè)計(jì)，脫碳器應(yīng)在陰床前，但是陽(yáng)床前加了前置陽(yáng)床，而工業(yè)水壓力僅0.2MPa，滿足不了工藝要求，因而將脫碳器放在聯(lián)床后，其原有的中間水箱與除鹽水箱連通。③陽(yáng)床不作改動(dòng)。④增設(shè)前置床。將原有的三臺(tái)Ⅱ級(jí)鈉床拆除，更新為三臺(tái)Ф2000的陽(yáng)床，內(nèi)裝D113大孔型弱酸樹脂。⑤陰床再生仍用硫酸再生。因?yàn)樵械年?yáng)床用2%的硫酸溶液再生，其再生酸比耗2.5，即有60%的pH值在1～2之間的廢酸排放，造成很大浪費(fèi)；另外排出的廢酸雖經(jīng)中和池中的螢石處理，但是仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)排水管道設(shè)施造成嚴(yán)重腐蝕，廢酸水滲漏使排出線管網(wǎng)及周圍多處地基下沉，設(shè)備傾斜，給公司生產(chǎn)造成很大的損失和許多不安全隱患。設(shè)置前置陽(yáng)床后，陽(yáng)床再生后的廢液經(jīng)前置床再生吸收利用，由于前置陽(yáng)床內(nèi)裝的樹脂的特性，可以使排出廢液接近中性，達(dá)到不排酸，既使陽(yáng)床再生用的硫酸溶液得到充分利用，又保證了前置陽(yáng)床的再生，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，滿足環(huán)保要求。

2.2.3系統(tǒng)主要設(shè)備及工藝技術(shù)參數(shù)

根據(jù)企業(yè)蒸汽用量和除鹽水用量，總出力定為120t/h，選定的主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)見表1。

3淺除鹽技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益分析

淺除鹽技術(shù)就是根據(jù)工業(yè)的需要，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理的一種技術(shù)，在工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛。通過技術(shù)改造，提高了工作效率，提高了安全性能，減少了污染，更加環(huán)保，可操作型強(qiáng)。

3.1降低了成本

在原有的淺除鹽技術(shù)中，對(duì)鍋爐的損害較大，產(chǎn)生的污染比較嚴(yán)重。傳統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用普遍存在這樣的問題，既耗時(shí)，又費(fèi)力，導(dǎo)致了大量人力、物力資源的浪費(fèi)，最后還產(chǎn)生了很多的廢棄物，對(duì)廢氣物的處理還要進(jìn)行一定的統(tǒng)籌，浪費(fèi)了大量的金錢資本。同時(shí)還要對(duì)鍋爐的應(yīng)用進(jìn)行一定的維護(hù)，又有一大筆的資金支出。這種生產(chǎn)方式已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)的需求，需要加以改進(jìn)。改造后的技術(shù)，降低了能耗，提高了效率，在一定程度上節(jié)約了成本。

3.2生態(tài)效益突出

通過改造，鍋爐的排污量減少，降低了對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，減少了排污費(fèi)用的支出，這是一個(gè)雙向收益。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們還存在一定的差距，技術(shù)研發(fā)的程度還不夠深入，對(duì)技術(shù)的應(yīng)用也不嫻熟，但是有一點(diǎn)我們是可以避免的。自從歐洲工業(yè)革命開展以來，生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重的破壞，后期又進(jìn)行了大量的資金投入進(jìn)行環(huán)境的修復(fù)，本身的做法是非常不科學(xué)的。我們要吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在工業(yè)發(fā)展中，要不斷的進(jìn)行技術(shù)革新，將技術(shù)的負(fù)面影響降到最低，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)境和生態(tài)的雙贏。

3.3廢酸再生液的排放量減小

廢酸再生液主要是對(duì)排水管道的一個(gè)危害。大量的廢酸再生液的侵蝕，將會(huì)降低排水管道的使用壽命，增加維修費(fèi)用。在工業(yè)體系建立之初，對(duì)基礎(chǔ)實(shí)施的建設(shè)和完善也是一個(gè)比較重要的部分，占據(jù)著資金支出的大部分，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)實(shí)施不僅要進(jìn)行修建費(fèi)用的支出，還要進(jìn)行后期維修費(fèi)用的支出，就像汽車的使用一樣，除了購(gòu)買費(fèi)用，后面的維修費(fèi)用也占很大的部分。所以，在使用過程中，要懂得珍惜愛護(hù)，工業(yè)中產(chǎn)生的廢棄物的侵蝕要控制在一定的程度內(nèi)，不能把損害擴(kuò)大化。廢酸再生液排放的減少，既降低了對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的傷害，同時(shí)也減少了水污染，降低了工業(yè)生產(chǎn)中的成本。

3.4節(jié)約螢石費(fèi)用

改造后的淺除鹽技術(shù)，提高了水的利用率，降低了廢水的排放。廢水的排放，在一定程度上污染人們的生活用水，破壞了地表水，導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)環(huán)境惡化，另一方面提高了螢石處理水的費(fèi)用。在社會(huì)快速發(fā)展的今天，即使是污染物的排放，也要經(jīng)過科學(xué)合理的方法，進(jìn)行處理。該項(xiàng)技術(shù)中的廢水，主要通過螢石進(jìn)行處理，廢水量越大，所需要花費(fèi)螢石費(fèi)用也就越大，造成后期處理成本的增加。

3.5延長(zhǎng)了生產(chǎn)設(shè)施的使用壽命

毋容置疑，效率的提高，排放物的減少在一定程度上減少了生產(chǎn)設(shè)施的傷害，提高了它們的使用壽命。這個(gè)是相互關(guān)聯(lián)的，當(dāng)一件生產(chǎn)設(shè)施的使用壽命由十年提高到了二十年，那么節(jié)省下來的也是一筆不小的開支。低成本，高效益，是每個(gè)企業(yè)都追求的目標(biāo)。當(dāng)然都是從細(xì)節(jié)上來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，技術(shù)在其中發(fā)揮著很重要的作用。技術(shù)的提高是一本萬利的轉(zhuǎn)變，在提高企業(yè)效益，拉動(dòng)企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的同時(shí)，也降低了企業(yè)的成本，保證了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)束語(yǔ)

如今，隨著工業(yè)化生產(chǎn)的的不斷發(fā)展，越來越多的水資源被使用在工業(yè)生產(chǎn)中，合理的使用水資源以及對(duì)水資源進(jìn)行工業(yè)除鹽的處理也成了影響我國(guó)工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。而對(duì)于工業(yè)水處理中淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用的研究，對(duì)于工業(yè)水處理技術(shù)的完善有非常重要的意義。隨著淺除鹽技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，其前景非常廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓晶晶.工業(yè)水處理中淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)通訊.2016（01）.

[2]周寧，胡鄭.工業(yè)水處理中淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）.2014（02）.

[3]曾婷.工業(yè)水處理中淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì).2015（12）.

[4]牛清坡.工業(yè)水處理中淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì).2018（35）.

（作者單位：甘肅銀光化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司）