反渗透膜法与离子交换器组合的除盐处理系统及其运行方式

技术领域

 本发明涉及实现高效运行的反渗透与离子交换器组合的除盐系统及其运行方式，属于水处理除盐领域。

背景技术

弱酸阳离子软化除盐处理系统、反渗透膜法除盐处理系统及混合离子交换器除盐处理系统都分别广泛应用于水处理除盐领域中。弱酸阳离子软化除盐处理系统能除去水中的钙镁硬度等盐分；反渗透处理系统可以以一定脱盐率去除水中的阴、阳离子，达到除盐作用；混合离子交换器是在一级除盐处理系统之后设置，即未除盐水先经过阳离子交换器、除碳器、阴离子交换器除去一定比例的阴、阳离子，此经过阳离子交换器及阴离子交换器后除盐的水为一级除盐水，为了达到进一步除盐的目的，一级除盐处理系统之后的除盐水，再经过混合离子交换器进行深度除盐，使混合离子交换器出水达到二级除盐水水质的要求。

常规的膜法与离子交换器相结合的处理方式多是一级反渗透+一级阳离子交换器+一级阴离子交换器+混合离子交换器的除盐处理系统。这种除盐处理系统方式从产水水质上是能够满足或达到二级除盐处理的水质要求的，但只能使反渗透系统的回收率在75%左右，且还需要对反渗透系统添加阻垢剂以防止反渗透膜结垢。

发明内容

本发明的目的是提供反渗透膜法与离子交换器组合的除盐处理系统及其运行方式，不仅可以生产出达到二级除盐水水质要求的除盐水，而且还可以实现反渗透系统及两级混合离子交换器的高效运行方式。

本发明采用的技术方案：

反渗透膜法与离子交换器组合的除盐处理系统，其特征在于：包括有依次相连的弱酸阳离子交换器及其再生系统、除碳器、反渗透系统、一级混床和二级混床，一级混床与二级混床始终同时串联运行，除碳器与反渗透系统之间设置有加碱碱化系统。

    所述的一级混床与二级混床共用一套再生系统。

反渗透膜法与离子交换器组合的除盐处理系统的运行方式，包括以下步骤：

未经除盐的水先经过弱酸阳离子交换器（1）进行离子交换处理，以除去碳酸盐硬度，然后经过除碳器（2）处理将碳酸氢盐转化成的游离二氧化碳去除，以降低碳酸盐碱度，之后，水质经过加碱调节pH值处理（3）后（调节pH值为10左右）成为反渗透入口水，再经过反渗透除盐处理（4），使水中的阴、阳离子得到一定的去除率，然后，反渗透产品水进入一级混床（5）进行除盐处理，接着再进入二级混床（6）进行进一步除盐处理，生产出达到二级除盐水水质要求的除盐水。

本发明所具有的优点及效果：

采用本发明的除盐系统能生产出达到二级除盐水质的除盐水。能实现反渗透的高效运行方式，即回收率达85-90%，且不需要对反渗透系统添加阻垢剂以防止反渗透膜结垢。能实现两级混合离子交换器的互为接替，以达到高效运行的模式。而离子交换器采用的是反渗透前设置弱酸阳离子交换器为其后设置的反渗透系统提供软化水，以提高反渗透的回收率及免除反渗透阻垢剂的添加；而反渗透系统之后设置两级混合离子交换器的组合，即前级混合离子交换器+后级混合离子交换器的组合方式，可对反渗透的产水进一步进行深度除盐而达到二级除盐水水质指标的要求，同时，两级混合离子交换器可采用互为接替的运行方式，实现各自两级混合离子交换器的高效运行。

附图说明                                             

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明中两级混床实现高效运行的示意图。

图中：弱酸阳离子交换器及再生系统1，除碳器2，加碱系统3，反渗透系统4，一级混床5，二级混床及再生系统6，阀门A7，阀门B8，阀门C9，阀门D10,阀门E11，阀门F6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1所示，反渗透膜法与离子交换器组合的除盐处理系统，其特征在于：包括有依次相连的弱酸阳离子交换器及其再生系统、除碳器、反渗透系统、一级混床和二级混床，一级混床与二级混床始终同时串联运行，除碳器与反渗透系统之间设置有加碱碱化系统。

   所述的一级混床与二级混床共用一套再生系统。

本发明反渗透膜法与离子交换器组合的除盐处理系统的运行方式，包括以下步骤：

未经除盐的水先经过弱酸阳离子交换器（1）进行离子交换处理，以除去碳酸盐硬度，然后经过除碳器（2）处理将碳酸氢盐转化成的游离二氧化碳去除，以降低碳酸盐碱度，之后，水质经过加碱调节pH值处理（3）后（调节pH值为10左右）成为反渗透入口水，再经过反渗透除盐处理（4），使水中的阴、阳离子得到一定的去除率，此反渗透是以高效方式运行，即回收率在85-90%左右，无须加阻垢药剂防垢处理。然后，反渗透产品水进入一级混床（5）进行除盐处理，接着再进入二级混床（6）进行进一步除盐处理，生产出达到二级除盐水水质要求的除盐水。

如图2所示，两级混床的连接与运行方式为：

反渗透产品水进入阀门A（7）和一级混床（5），再经过阀门D（10）进入二级混床（6），产水经过阀门E（11）至二级除盐水箱。

反渗透产品水进入阀门B（8）和二级混床（6），再经过阀门F（12）进入一级混床（5），产水进过阀门C（9）至二级除盐水箱。

本发明采用如下方式实现反渗透的高效运行方式：

a. 通过前置弱酸阳离子交换器及除碳器来实现高效反渗透的防垢目的。弱酸阳离子交换器可以去除水中碳酸盐硬度；水中碳酸盐碱度可以通过除碳器去除。通过此两项工艺，可以免除后续反渗透添加阻垢剂的防垢目的。

b.通过提高反渗透入口pH值（10.5～11.0）来实现水中硅酸盐的防垢。二氧化硅的溶解度随pH值的增加而增加，设计及运行中控制反渗透浓水中硅的极限浓度在相应pH值下即可。

c. 生物的污染也是通过提高pH值来避免的。在高pH值运行条件下细菌、病毒、孢子和内毒素被溶解和皂化，有机物被乳化或被皂化，得以免除污染。

本发明采用如下方式实现两级混床的高效运行方式：

a. 运行时，反渗透产水先经过一级混床，然后再经过二级混床进行深度除盐，生产出二级除盐水。或反渗透产水经过二级混床，然后再经过一级混床进行深度除盐，生产出二级除盐水。

b. 一级混床处理的水是反渗透产水，水中离子含量要高于二级混床处理的水，即此一级混床的产水为二级混床处理的水，所以运行中一级混床要先于二级混床失效。此时，系统停止运行，一级混床进行再生操作。而二级混床此时则不进行再生处理。

c．待一级混床再生处理合格后，一级混床与二级混床继续投运，但此时需要将此两级混床运行顺序做一个颠倒，即将已经运行过的二级混床作为前级混床设置，再生好的一级混床串联在原二级混床之后作为后级混床运行，这样做的目的是为了一方面保证出水水质达到二级除盐水的要求，新再生好的混床设在后级是为产水水质提供保障；另一方面也是为了使两级混床的运行与再生操作处于合理周期中。否则，一级混床由于要处理的水质要远差于二级混床，一级混床往往要几次失效再生后二级混床才能失效再生一次，则此二级混床由于运行时间长会导致床内树脂结块，产生偏流或生物污染等危害。二级混床为了不使之长时间运行，都是不等产水指标达到失效就提前再生，即在同样酸、碱再生剂量下混床周期制水量减少，致使运行不经济。如果对两级混床采取互相交替运行的方式，可以使两级混床的树脂都处于最大工作交换容量中，周期制水量最大以达到高效运行的目的。

d.两级混床交替运行方式与阀门开启、关闭的对应关系如下：

反渗透产水（4）→阀门A(7)→一级混床(5)→阀门D(10)→二级混床(6)→阀门E(11)→二级除盐水

阀门开启：阀门A(7)、阀门D(10)、阀门E(11)

阀门关闭：阀门B(8)、阀门C(9)、阀门F(12)

反渗透产水(4)→阀门B(8)→二级混床(6)→阀门F(12)→一级混床(5)→阀门C(9)→二级除盐水

阀门开启：阀门B(8)、阀门F(12)、阀门C(9)

阀门关闭：阀门A(7)、阀门D(10)、阀门E(11)

一级混床、二级混床始终而且必须是同时串联运行。首次运行时一级与二级混床同时串联运行。有失效再生操作后，运行过的混床就被安排为前级混床，新再生好的混床被后置为后级混床，排在在前面的为前级（一级），串联在后面的为后级(二级)，前级与后级混床无固定顺序。

e.一级混床A(5)与二级混床B（6）在床体设计、设备参数及树脂型号、树脂装填量、再生参数、再生系统等方面都是一样的。一级与二级混床共用一套再生系统。

根据原水水质分析及需要达到的产水指标等情况，依据数学模型及运行经验等确定弱酸阳离子交换器运行及再生控制参数、反渗透运行控制参数（主要包括调节入口水pH值的控制值）、一级混床运行失效及再生控制参数、二级混床再生控制参数等指标。