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摘要: 水处理行业中除盐工艺主要有离子交换树脂、电渗析、反渗透、电吸附除盐技术等。而在污水回用工程中实际应用较为广泛的有反渗透和电吸附除盐工艺。阐述几种除盐工艺的特点、适应性并进行分析比较。在确定污水回用工程设计中除盐工艺方案时，不仅要熟知几种现有除盐工艺的技术还必须对所处理水的水质和处理口的做详尽调查，力求所选的工艺经济合理和节能降耗。
关键词: 工业水处理、浅除盐技术、应用
中图分类号：U664文献标识码： A
在实际运行过程中，一些工艺缺陷逐步暴露出来，影响生产的安全、稳定、连续。突出表现在锅炉水水质差、排污量大、运行经济性差;外供蒸汽品质较差，造成化肥系统触媒结块、活性降低，管道堵塞和腐蚀。
目前，水处理行业中除盐工艺主要应用于脱盐水制备、苦咸水及海水淡化等。近年来随着水资源的日益紧缺，污水回用工程在我国也广泛实施。在北方地区因污水中含盐量往往较高，不能满足工业生产、中水回用水质要求，因此除盐技术在污水回用工作中的重要性愈来愈突出。工艺成熟可靠的除盐工艺主要有离子交换树脂除盐、电渗析除盐、反渗透除盐以及电吸附除盐技术，我们叙述这几种除盐工艺的优缺点以及适用条件。
一、离子交换树脂除盐工艺
离子交换除盐是利用离子交换树脂上可交换的氢离子和氢氧根离子，与水中溶解盐发生离子交换达到去除水中盐的目的。离子交换过程可以分为5个连续阶段，从溶液中扩散到树脂颗粒表面的交换离子；在树脂颗粒内部扩散的交换离子；可交换离子发生反应，在交换离子与结合在树脂活性基团；在树脂颗粒内部扩散，被交换下来的离子；在溶液中扩散，被交换下来的离子。反应速度很快的离子交换，达到吸附饱和时的离子交换树脂，被吸附的离子进行交换，采用强酸或强碱，树脂的再生，实现离子交换。
离子交换树脂除盐技术适用于盐质量浓度600-3000mg/L的水质，制水纯度可达99%以上，产水率可达到95%以上，具有水质好、生产成本较低、技术成熟等突出优点，多用于地下水、地表水等含盐量较低的洁净水的除盐处理。离子交换树脂除盐技术的主要缺点在于其再生树脂产生大量废酸废碱液会造成环境污染，离子交换树脂除盐技术对所处理水质要求较为苛刻，水中有机污染物、细菌、重金属离子均会对离子交换树脂中毒，并难于恢复。因此在污水回用工程中离子交换树脂脱盐技术难以工业实施。但随着抗污染离子交换树脂的研制开发，离子交换树脂除盐技术在污水回用工程的应用有望得到实施。
二、电渗析除盐工艺
在直流电场的作用下作定向移动，利用水中阴阳离子是电渗析法脱盐，含离子数量不同的淡水和混水，通过有选择性离子交换膜分成。作离子交换法预处理，在早期电渗析用于小氮肥厂，提高离子交换器的出水量和水质起到一定作用，对降低再生剂消耗，仍有不少厂在使用，在目前。仅为60%左右的电渗析实际运行脱盐率，造成水资源浪费，产生大量浓水外排，降低出水能力和使用周期，因过滤欠佳使膜板堵塞，电极需要定期转换。使用效果经常拆除清洗影响，而以先进的反渗透技术替代，目前许多厂将其淘汰。电渗析技术适用于含盐质量浓度1000-5000m/L的水质，制水纯度可达50%-90 %，产水率约为70%-80 %。在水处理、食品、医药和化工领域有较广泛的应用。目前正向节能型电渗析技术方向发展，如利用太阳能。
三、电吸附除盐工艺
电吸附除盐技术是以模块为核心组装而成的处理系统，可用于水的除盐、去硬、淡化及饮用水深度处理，该技术的基本工作原理是利用带电电极表面吸附水中离子或带电粒子的现象，使水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净化或淡化。电极属于复合非金属材料，设计成三维立体结构，电容量大。模块处理效果的好坏主要取决于电极的吸附性能，电吸附除盐系统由电吸附模块、水池、水泵、前置过滤器、后置过滤器、管阀系统、电源系统、检测仪表及电气控制系统等组成。前置过滤器主要用于去除泥沙、悬浮物等。一般情况下，电吸附模块对原水中余氯、有机物、高价离子没有特别限制，通常要求原水浊度小于5NTU悬浮物含量低于5 mg/L。电吸附装置采用模块化结构，可针对各特定的应用场合根据需要将模块作任意组合以实现处理目标，在需要大流量时可将模块并联，而在需要大的处理深度时可将模块串联。
电吸附除盐技术工艺特点为:运行能耗低，电吸附除盐技术属于常压操作，其主要的能量消耗在于使离子发生迁移，并通过控制电压使电极表面不发生极化现象。这与其它除盐技术相比可以大大地节约能源，无二次污染，不需任何化学药剂来进行水的处理，从而避免了二次污染问题。系统所排放的浓水系来自于进水，系统本身不产生新的排放物，系统操作及维护简便，对进水预处理的要求不高，而且即使在预处理上出一些问题也不会对系统造成不可修复的损坏。在停机期间也无需对核心部件作特别保养。系统采用计算机控制，自动化程度高，对操作者的技术要求较低。
四、举例阐述
1、工程概况
以多种化工产品的大型煤化工企业，在某集团有限公司里，其配套的工业水处理站采钠离子串联，煤为原料生产焦炭、尿素、硫铰等。担负着化工废热锅炉给水处理、锅炉给水处理的任务，二级钠离子处理用氢的软化系统。
逐步暴露出来的一些工艺缺陷，影响生产的稳定、连续、安全，在实际运行过程中。突出表现在运行经济性差、水质差、锅炉水排污量大，造成管道堵塞和腐蚀，外供蒸汽品质较差，化肥系统触媒结块、活性降低等。
2、应用的浅除盐技术
水处理(软化)工艺流程图，在改造前的见图1：
图1
软化水的硬度≤10ug- N/L软化水进入锅炉汽包后，工业水经氢离子交换器和1、 2级钠离子交换器处理后，增加了金属苛性脆化的可能性，经蒸发浓缩使锅炉水的碱度增高，需增大排污量，由Na+取代，在水中的CA2+、MG2+等金属离子，主要是Na在软水中的阳离子中，而未处理的阴离子如SO42-、CI-等，比原水有所增加，使处理水中的固形物，总含盐量有所增加。成为蒸汽溶解携带的主要物质，是应为在蒸汽中溶解度较大的NaCI，Na2CO4。形成了蒸汽污染，是携带量随压力的提高而增大，导致蒸汽用户化肥系统触媒结块、管道堵塞、活性降低和腐蚀。
以原有的软化水处理系统为基础，进行改造，在针对上述问题，成功地解决了水质差的问题，采用浅除盐水处理技术，使给水由软化水提质为浅除盐水，满足了工艺要求，并对系统再生排废酸的问题进行完善，使给水成本大幅度降低。
4、浅除盐的原理
浅除盐的基本的化学反应式如下:
在前置阳床中
在阳床中
在弱碱阳离子交换器中
经过上述系统有效处理，水中的、阴离子(硅酸盐离子除外)、阳离子均得到有效处理，出水的硬度≤5
5、系统主要设备及工艺参数
根据企业蒸汽用量和除盐水用量，总出力定为120 t/h，选定的主要设备及技术参数见表1：
改造前后水质指标比较见表2：
改造分两部分，一是增设前置阳床；二是把钠软器改为装填特种阴树脂的阴床，共投资167万元，包括配套的土建、安装工程在内。
总之，改造后使锅炉给水由软化水提质为浅除盐水，此项目改造费用167万元，而酸耗也有所降低，再生用工业盐由废碳铰液代替，年经济效益72.4万元，使生产成本大幅度降低。有氨源的化肥生产企业均可采用此方法。
参考文献:
[1].汤鸿霄.用水废水化学基础.[M].中國建筑工业出版社.2011.
[2].工一平.浅除盐技术的原理及应用.[M].江苏教育出版社.2010.
关键词: 工业水处理、浅除盐技术、应用
中图分类号：U664文献标识码： A
在实际运行过程中，一些工艺缺陷逐步暴露出来，影响生产的安全、稳定、连续。突出表现在锅炉水水质差、排污量大、运行经济性差;外供蒸汽品质较差，造成化肥系统触媒结块、活性降低，管道堵塞和腐蚀。
目前，水处理行业中除盐工艺主要应用于脱盐水制备、苦咸水及海水淡化等。近年来随着水资源的日益紧缺，污水回用工程在我国也广泛实施。在北方地区因污水中含盐量往往较高，不能满足工业生产、中水回用水质要求，因此除盐技术在污水回用工作中的重要性愈来愈突出。工艺成熟可靠的除盐工艺主要有离子交换树脂除盐、电渗析除盐、反渗透除盐以及电吸附除盐技术，我们叙述这几种除盐工艺的优缺点以及适用条件。
一、离子交换树脂除盐工艺
离子交换除盐是利用离子交换树脂上可交换的氢离子和氢氧根离子，与水中溶解盐发生离子交换达到去除水中盐的目的。离子交换过程可以分为5个连续阶段，从溶液中扩散到树脂颗粒表面的交换离子；在树脂颗粒内部扩散的交换离子；可交换离子发生反应，在交换离子与结合在树脂活性基团；在树脂颗粒内部扩散，被交换下来的离子；在溶液中扩散，被交换下来的离子。反应速度很快的离子交换，达到吸附饱和时的离子交换树脂，被吸附的离子进行交换，采用强酸或强碱，树脂的再生，实现离子交换。
离子交换树脂除盐技术适用于盐质量浓度600-3000mg/L的水质，制水纯度可达99%以上，产水率可达到95%以上，具有水质好、生产成本较低、技术成熟等突出优点，多用于地下水、地表水等含盐量较低的洁净水的除盐处理。离子交换树脂除盐技术的主要缺点在于其再生树脂产生大量废酸废碱液会造成环境污染，离子交换树脂除盐技术对所处理水质要求较为苛刻，水中有机污染物、细菌、重金属离子均会对离子交换树脂中毒，并难于恢复。因此在污水回用工程中离子交换树脂脱盐技术难以工业实施。但随着抗污染离子交换树脂的研制开发，离子交换树脂除盐技术在污水回用工程的应用有望得到实施。
二、电渗析除盐工艺
在直流电场的作用下作定向移动，利用水中阴阳离子是电渗析法脱盐，含离子数量不同的淡水和混水，通过有选择性离子交换膜分成。作离子交换法预处理，在早期电渗析用于小氮肥厂，提高离子交换器的出水量和水质起到一定作用，对降低再生剂消耗，仍有不少厂在使用，在目前。仅为60%左右的电渗析实际运行脱盐率，造成水资源浪费，产生大量浓水外排，降低出水能力和使用周期，因过滤欠佳使膜板堵塞，电极需要定期转换。使用效果经常拆除清洗影响，而以先进的反渗透技术替代，目前许多厂将其淘汰。电渗析技术适用于含盐质量浓度1000-5000m/L的水质，制水纯度可达50%-90 %，产水率约为70%-80 %。在水处理、食品、医药和化工领域有较广泛的应用。目前正向节能型电渗析技术方向发展，如利用太阳能。
三、电吸附除盐工艺
电吸附除盐技术是以模块为核心组装而成的处理系统，可用于水的除盐、去硬、淡化及饮用水深度处理，该技术的基本工作原理是利用带电电极表面吸附水中离子或带电粒子的现象，使水中溶解的盐类及其它带电物质在电极表面富集浓缩而实现水的净化或淡化。电极属于复合非金属材料，设计成三维立体结构，电容量大。模块处理效果的好坏主要取决于电极的吸附性能，电吸附除盐系统由电吸附模块、水池、水泵、前置过滤器、后置过滤器、管阀系统、电源系统、检测仪表及电气控制系统等组成。前置过滤器主要用于去除泥沙、悬浮物等。一般情况下，电吸附模块对原水中余氯、有机物、高价离子没有特别限制，通常要求原水浊度小于5NTU悬浮物含量低于5 mg/L。电吸附装置采用模块化结构，可针对各特定的应用场合根据需要将模块作任意组合以实现处理目标，在需要大流量时可将模块并联，而在需要大的处理深度时可将模块串联。
电吸附除盐技术工艺特点为:运行能耗低，电吸附除盐技术属于常压操作，其主要的能量消耗在于使离子发生迁移，并通过控制电压使电极表面不发生极化现象。这与其它除盐技术相比可以大大地节约能源，无二次污染，不需任何化学药剂来进行水的处理，从而避免了二次污染问题。系统所排放的浓水系来自于进水，系统本身不产生新的排放物，系统操作及维护简便，对进水预处理的要求不高，而且即使在预处理上出一些问题也不会对系统造成不可修复的损坏。在停机期间也无需对核心部件作特别保养。系统采用计算机控制，自动化程度高，对操作者的技术要求较低。
四、举例阐述
1、工程概况
以多种化工产品的大型煤化工企业，在某集团有限公司里，其配套的工业水处理站采钠离子串联，煤为原料生产焦炭、尿素、硫铰等。担负着化工废热锅炉给水处理、锅炉给水处理的任务，二级钠离子处理用氢的软化系统。
逐步暴露出来的一些工艺缺陷，影响生产的稳定、连续、安全，在实际运行过程中。突出表现在运行经济性差、水质差、锅炉水排污量大，造成管道堵塞和腐蚀，外供蒸汽品质较差，化肥系统触媒结块、活性降低等。
2、应用的浅除盐技术
水处理(软化)工艺流程图，在改造前的见图1：
图1
软化水的硬度≤10ug- N/L软化水进入锅炉汽包后，工业水经氢离子交换器和1、 2级钠离子交换器处理后，增加了金属苛性脆化的可能性，经蒸发浓缩使锅炉水的碱度增高，需增大排污量，由Na+取代，在水中的CA2+、MG2+等金属离子，主要是Na在软水中的阳离子中，而未处理的阴离子如SO42-、CI-等，比原水有所增加，使处理水中的固形物，总含盐量有所增加。成为蒸汽溶解携带的主要物质，是应为在蒸汽中溶解度较大的NaCI，Na2CO4。形成了蒸汽污染，是携带量随压力的提高而增大，导致蒸汽用户化肥系统触媒结块、管道堵塞、活性降低和腐蚀。
以原有的软化水处理系统为基础，进行改造，在针对上述问题，成功地解决了水质差的问题，采用浅除盐水处理技术，使给水由软化水提质为浅除盐水，满足了工艺要求，并对系统再生排废酸的问题进行完善，使给水成本大幅度降低。
4、浅除盐的原理
浅除盐的基本的化学反应式如下:
在前置阳床中
在阳床中
在弱碱阳离子交换器中
经过上述系统有效处理，水中的、阴离子(硅酸盐离子除外)、阳离子均得到有效处理，出水的硬度≤5
5、系统主要设备及工艺参数
根据企业蒸汽用量和除盐水用量，总出力定为120 t/h，选定的主要设备及技术参数见表1：
改造前后水质指标比较见表2：
改造分两部分，一是增设前置阳床；二是把钠软器改为装填特种阴树脂的阴床，共投资167万元，包括配套的土建、安装工程在内。
总之，改造后使锅炉给水由软化水提质为浅除盐水，此项目改造费用167万元，而酸耗也有所降低，再生用工业盐由废碳铰液代替，年经济效益72.4万元，使生产成本大幅度降低。有氨源的化肥生产企业均可采用此方法。
参考文献:
[1].汤鸿霄.用水废水化学基础.[M].中國建筑工业出版社.2011.
[2].工一平.浅除盐技术的原理及应用.[M].江苏教育出版社.2010.