脱盐水处理工艺的经济技术比较

目前市场上的石化行业脱盐水处理系统中，已成熟的几种  工艺都存在着这样或那样的缺点，企业如果选择了不利于本地  水质或不利于本厂实际情况的处理方案，就会造成不可弥补的  损失。针对这种情况，笔者将传统的离子交换处理方案与先进的  膜法处理方案进行经济技术比较，以供大家参考。
  1 脱盐水处理工艺对比
  1．1 离子交换工艺
  早期人们所熟知的脱盐水处理工艺主要为预处理+阳床+阴  床+混床的全离子交换工艺，即传统法处理流程。对于地表水，常  规的预处理方法多是多介质过滤+活性炭过滤，用阳床+阴床+混  床的全离子交换可确保出水水质稳定达标。长期实践已证明，传  统法处理工艺是一种成熟有效的水处理工艺。
  但传统法因预处理和离子交换工艺的局限，存在着设备占  地面积大、系统操作维护频繁复杂、出水水质呈周期性波动的缺  陷，并且需要投加絮凝剂和耗费大量的酸碱，不利于环境保护；  同时，离子交换器多为直径较大的罐体，体积大、重量大，不便于  运输及安装调试，施工周期长。
  1．2 膜法工艺
  膜法工艺是指超滤+反渗透+混床除盐(EDI)的处理工艺，该  工艺主要采用膜分离技术制取脱盐水。  超滤原理是一种膜分离过程原理，超滤是利用一种压力活
  性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量  相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过  膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10 ooo～1xl0 000的物质。
  当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面  时，水分子和分子量小于300～500的溶质透过膜，而大干膜孔的  微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就  是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，  同时可去除大量的有机物等。超滤对原水的适应性好。浊度在  200以下的地表水均可有效处理．对于胶体硅的去除率大大高于  传统法的多介质和活性炭过滤。超滤的采用大大提升了预处理  的效果，可保证其出水SDI值稳定在3以下，增强了对反渗透系  统的产水率，膜的使 寿命更可从传统法保证的3年延长到5  年。
  反渗透装置是用足够的压力使溶液中的溶剂(一般是水)通  过反渗透膜而分离}n来，这个过程和自然渗透的方向相反，因此  称为反渗透。经过反渗透处理，使水巾杂质的含量降低，提高水  中的纯度，其脱盐率达到99％以上，并能将水中大部分的细菌、  胶体及大分子量的有机物去除。反渗透法能适应各类含盐量的
  原水，尤其是在高含盐量的水处理丁程中，能获得很好的技术经  济效益。反渗透广泛应用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业  纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分  离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度降低操作费用和  废水排放量。
  如此进行初步除盐后再采用混床进行深度除盐，则混床的  工作负担明显降低，运行周期延长，从根本上降低了酸、碱以及  酸碱废水的环境污染问题，且出水水质稳定可靠，运行费用低。
  超滤及反渗透装置均采用模块化设计，可任意拆卸、组装，配置  灵活，安装调试方便；且设备结构紧凑，占地少，重量轻，便于运  输和安装调试；因超滤和反渗透均为撬装设备．出厂前已进行了  调试检验，大大减少了现场的安装调试工作，缩短了施工周期。
  与传统法处理工艺相比，有着极大的经济、技术和环保优势。  经过反渗透的水，其99％以上的离子已被除去，但要想进一  步提高水质，制造出超纯水，目前更为先进的用来替代混床的深  度除盐方法为EDI。EDI即连续电除盐，是利用混合离子交换树  脂吸附水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压
  的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被去除的过程。这一过程  中离子交换树脂是被电连续再生的，因此不需要使用酸和碱对  之再生。这一技术可以替代传统的离子交换装置，生产出电阻率  高达18 Mn·cm的超纯水。该lT艺技术被称为是水处理工业的  革命。与传统的离子交换相比，ED1具有以下优点：ED1无需化学  再生；EDI再生时不需要停机；提供稳定的水质；能耗低；操作方  便。劳动强度小；运行费用低。 ．
  2 投资与运行成本及环保对比
  从投资方面，离子交换工艺由于罐体数量较多，近十几个罐  体多达15以上的阀门及相应的启动信号传输、管道的压力、流  量等信号的传输装置投资近280万元；而膜法工艺由于罐体数  量较少，投入的阀门和传输信号相对于离子交换工艺少了近2／3  的数量，投资只需要100万元左右就可以了。  离子交换工艺厂房占地面积是膜法工艺的2倍，假如设计  厂房高度相同，则膜法工艺土建投资就比离子交换工艺节省了  1／2的费用。  从运行成本方面，离子交换工艺制取除盐水的平均运行成  本为2．16元／I'而膜法工艺制取除盐水的平均运行成本为1．6l  元／t，后者可节省0．55元／t，按年运行8 000 h计算，则年运行费用
  节约220万元，从而实现了目前对企业节能降耗的生产要求。  从环保方面，两种工艺如果都是靠混床为深度除盐设备，尽  管都存在酸碱排放问题，但对环境的污染程度相差很大，如果膜  法工艺用ED1代替混床，则相差更大。
  离子交换工艺的初步除盐靠的是阴阳床，故它需要频繁的  酸碱再生；而膜法工艺靠的是反渗透为初步除盐，反渗透是利用  膜元件的渗透原理工作的，不存在失效问题，故不要酸碱再生，  也就不存在环境污染问题。离子交换工艺对环境的污染程度可  以达到膜法工艺的2～3倍。
  超滤、反渗透、EDI等以高分子分离膜为代表的膜分离技术  作为一种新型的流体分离单元操作技术，3O年来取得了令人瞩  目的巨大发展，据估计今天的分离膜世界市场规模已达到2O亿  美元，年以上。几乎所有的膜分离技术均可应用于石油、天然气及  石油化工行业，反渗透膜作为主要的水及其他液体的分离膜之  一  ， 在分离膜领域占有重要地位。
  因此，膜法工艺集技术性、可靠性、环保性、经济性为一体，  比离子交换工艺更具有综合优势，成为目前国际上逐渐取代离  子交换工艺的最为先进而成熟的工业水处理技术之一。

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