MIEX 在水处理 中 的应用

1 MIEX工艺原理
  20世纪80年代中期，澳大利亚Orica Watercare
  公司开发了磁性离子交换树脂(MIEX)技术。MIEX
  用在常规混凝、过滤之前，可去除大部分溶解性有机
  物(r)( )，减少消毒副产物以及后续常规处理的混凝
  剂和消毒剂用量。
  MIEX树脂颗粒的直径为150～180 m，是以
  聚丙烯为骨架和带电荷季胺官能团的强碱性阴离子
  树脂，树脂成分中有磁性氧化铁，因此树脂带有弱磁
  性。当树脂与水接触时，树脂表面活性位上的氯离
  子与带负电荷的有机酸(DOC)进行交换，处理后水
  的DOC减少l1j，但氯化物浓度稍有增加。
  MIEX树脂在混合接触池或流化床中连续进行
  离子交换，其工艺流程包括树脂与原水接触、树脂
  分离和循环、树脂再生，见图1。MIEX树脂连续并
  定量投加在接触池中，池中设有搅拌装置，MIEX树
  脂在慢速搅拌下分散开来呈悬浮状态，同时树脂四
  周的水流紊动性增加，减少了液相传质阻力。由于
  MIEX树脂的颗粒细小，有很大的离子交换表面积，
  可有效去除D()c。接触池出水流向树脂分离池(上
  向流沉淀池)，因磁性树脂具有快速聚结成为大颗
  粒的性能，易于在池内下沉而分离。树脂分离池出
  水流向下游进行混凝和澄清处理。下沉于分离池底
  部的树脂中，85 ～ 99 的树脂回流到接触池，
  1 ～15 的树脂经再生后回用，回流树脂中再生后
  回用的树脂比例称为再生率。树脂用NaC1溶液再
  30 给水排水Vo1．36 No．7 2010
  生，再生时Cl离子置换树脂上的DOC离子。再生
  后的树脂经新鲜树脂池又进入接触池重复使用，以
  保证接触池内树脂有足够的离子交换容量。因树脂
  连续再生，废水量比传统的离子交换大大减少。
  图1 MIEX离子交换工艺流程
  MIEX的优点是可以直接处理原水而无需预处
  理。它可去除DOC和水中其他负电荷阴离子，如
  硫酸盐、硫化物、溴化物、铬酸盐、硝酸盐和砷酸盐
  等。但MIEX不能去除浊度，甚至树脂分离池会有
  少量树脂被水流带出而产生二次污染，为去除浊度
  和较大树脂颗粒，必须有混凝、过滤等后处理。
  2 MIEX去除有机物效果
  DOC是饮用水水源中最常见的天然有机物
  (NOM)，在总有机碳(TOC)中占有很大比重，随着
  饮用水水质标准的日趋严格，低成本的DOC处理方
  法成为各国研究的热点。DOC由腐殖酸和富里酸
  组成，本身虽无毒无害，但其不良反应在于：可与混
  凝剂起作用，使絮凝缓慢，净水效率下降，并增加混
  凝剂用量；与消毒剂如氯发生反应，生成危害人体健
  康的消毒副产物(DBPs)，如三卤甲烷(THMs)和卤
  乙酸(HAAs)等，并增加消毒剂用量；影响水的外
  观、色度和臭味；有机物可作为微生物的养料使其在
  配水系统中再生长而降低饮用水的水质等。
  当常规混凝、沉淀和过滤处理不能去除水中的
  有机物以致UVz 、DOC 或三卤甲烷生成势
  (THMFP)难以达标时，为去除水中N()M 可考虑
  两种方法：一是强化混凝，加大混凝剂投加量；另
  一是阴离子交换法(MIEX)，可作为混凝的预处理，
  即MIEX预处理+混凝。从现有试验来看，MIEX
  预处理+混凝可比强化混凝去除更多的DOC和紫
  外(UV)吸光物质。MIEX去除有机物的效果受到
  许多因素的影响，主要是原水水质(TOC、有机物相
  对分子质量分布、比紫外吸光(SUVA)值)和树脂
  量(树脂剂量和接触时问)。
  2．1 有机物相对分子质量的影响
  根据澳大利亚几座净水厂的经验，应用MIEX
  连续离子交换法可去除中低相对分子质量的NoM
  (1 000 10 000)，MIEX+混凝可有效地去除更广
  范围相对分子质量的DOC，而硫酸铝混凝只能去
  除高相对分子质量部分的NOM(>5 000)，对低相
  对分子质量部分的NOM 去除效果很差。有机物
  相对分子质量对树脂去除N0M效果有很大作用，
  因疏水性的高相对分子质量N()M 会很快使树脂
  饱和或发生堵塞，而对以亲水酸为主的水源，树脂
  可始终保持较高的NoM去除率。由于亲水性和疏
  水性NoM 都可用树脂处理，通用水质参数值如
  DOC并不能指明特定水源是否可用MIEX进行有
  效处理。
  图2为澳大利亚Wanneroo地下水净水厂采用
  MIEX处理的NOM相对分子质量分布与UVzs 吸
  光度去除效果的关系l2]。可以看出，小相对分子质
  量NOM 占很大比例的水源，混凝的处理效果差；
  MIEX预处理较难去除由疏水性腐殖酸和富里酸组
  成的高相对分子质量(10 000~100 000)NOM，中间
  相对分子质量(1 000~10 000)的NOM易被MIEX
  树脂去除；而MIEX4-混凝可在很广的相对分子质
  量范围去除NOM。
  美国加利福尼亚州4座净水厂的原水浊度偏
  图2 澳大利亚地F净水J用MIEX处理时的UVz54变化
  低，有机碳浓度也不高，实验室试验结果得出【3]：在
  去除D0C和UV。 方面，MIEX 比混凝有效。混凝
  优先去除相对分子质量为1 OO0～10 000的有机物，
  DOC去除率为6O ，混凝对小于10 000的DOC很
  少有影响。用MIEX预处理时，相对分子质量为
  1 000~10 000的DOC约去除8O ，小于1 000的
  D0C可去除6O 。
  2．2 比紫外吸光(SUVA)值的影响
  比紫外吸光(SUVA)值是水中腐殖质含量的指
  标，等于Uv2 ( )与EK)C(mg／I )的比值乘以100，
  以L／(m·mglX)C)为单位。高SUVA值的水(一般
  在3 L／(m·mgIX)C)及以上)其特征是含有疏水性的
  NOM和低离子强度，主要含腐殖质。而SUVA
7O
  5 20 约5O
  从表3可看出，为提高DOc去除率，可延长接
  触时间或增大树脂剂量。
  3 节约混凝剂效果
  MIEX工艺只去除溶解的阴离子DOC而不能
  去除浊度，因此需后续设置混凝一澄清工艺。天然
  水中的D()C是影响混凝剂量的主要因素，原水经
  MIEX树脂预处理后，去除了大部分DOC(NOM)，
  因此在后续混凝时可减小混凝剂用量。
  根据不同原水水质和试验条件，原水经MIEX树
  脂预处理后可减少的混凝剂用量为50 ～8O I-lo~。
  去除效果和原水水质有关，如果原水的浊度、碱度、
  硬度很高，所能节约的混凝剂量将大为减少。
  土耳其5座净水厂在单独混凝和MIEX+混凝
  两种情况下，按照澄清和过滤后水浊度均降低到
  0．1 NTU时，对两者所需的混凝剂量进行试验比
  较，结果见表4E 。
  其中净水厂3和4采用MIEX后，混凝剂量没
  有减少，这是由于原水中的TDS含量比其他3座净
  表4 MIEX预处理对后续混凝剂用量的影响
  铝盐混凝剂量／mg／L 减少混凝剂量(率)
  净水厂编号
  单独混凝 混凝+MIEX ／mg／L( )
  1 50 20 30(60)
  2 35 25 10(29)
  3 30 30 0(0)
  4 2O 2O 0(0)
  5 20 15 5(25)
  水厂高得多，而且净水厂3的浊度在5座净水厂中
  高居首位，这说明MIEX预处理对后续混凝剂量的
  影响是根据水质有所不同的。
  如以澄清和过滤后水的D0C浓度为1．5～
  1_8 mg／L{／g为对比标准，采用或不采用MIEX预处
  理时的混凝剂用量和剂量减少见表5。
  表5 控制滤后水DOC为1．5,--1．8 mg／L时。
  MIEX预处理对混凝剂量的影响
  铝盐混凝剂量／mg／I 减少混凝剂量(率)
  净水厂编号
  单独混凝 混凝+MIEX ／mg／I ( )
  1 2O 10 10(50)
  2 35 25 1O(29)
  3 40 30 10(25)
  5 40 20 20(50)
  在美国南卡罗来纳的几座净水厂进行的混凝试
  验结果见表6E¨]，可减少混凝剂量50 以上。
  表6 南卡罗来纳几座净水厂的混凝剂节约率
  净水厂 混凝剂量 MIEX预处理时 混凝剂
  ／mg／I 混凝剂量／mg／I 节约率／
  North Augusta 硫酸铝3O 硫酸铝1O 67
  Camden 硫酸铝3O 硫酸铝1O 67
  Grand Strand 硫酸铝140 硫酸铝3O 79
  Orangeburg 硫酸铝75 硫酸铝30 60
  Santee Coper 硫酸铝21 硫酸铝5 76
  Bennetsville 硫酸铝8O 硫酸铝5 94
  Georgetown 铁盐8O 铁盐1O 88
  Lourisburg 聚氯化铝101 聚氯化铝4l 59
  4 结论
  MIEX预处理可有效去除DOC，去除程度取决
  于原水的性质。单独用MIEX工艺可去除中低相
  对分子质量的NOM，而MIEX+混凝则可在很广
  的相对分子质量范围去除D()C。树脂剂量和接触
  时间对去除NoM 有一定影响，树脂剂量为10～
  15 mI ／L，相应接触时问为1O～5 min时，UV 去
  除率可达70 以上。采用MIEX预处理时减少的
  混凝剂量一般在25 以上。由于净水厂出水的浊
  度和DOC要求不同，所能节约的混凝剂量也有
  差别。

真是天底下好事多多  

呵呵，找个机会...  

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