水处理离子交换树脂、软水树脂
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&强碱性阴离子交换树脂是在苯乙烯共聚交联结构的高分子基体上带有季铵基[-N（CH3）3]的离子交换树脂,其碱性相当于季铵碱,它在酸性、中性,甚至碱性介质中都显示离子交换功能.本产品具有机械强度好、耐热性能高等特点.本产品原牌号717#.主要用于纯水、高纯水制备、废水处理、生化制品取等.
　　强酸性阳离子交换树脂是在苯乙烯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基（-SO3H）的离子交换树脂,它在碱性、中性,甚至酸性介质中都显示离子交换功能.本产品具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点.本产品原牌号732#.主要用于硬水软化、纯水制备、湿法冶金、稀有元素分离、抗生素提取等.
　　(1) 强酸性阳离子树脂:这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基－SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性.树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3－,能吸附结合溶液中的其他阳离子.这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换.强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用.树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用.如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成.
　　(2) 弱酸性阳离子树脂:这类树脂含弱酸性基团,如羧基－COOH,能在水中离解出H+ 而呈酸性.树脂离解后余下的负电基团,如R-COO－(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用.这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用.这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生).
　　(3) 强碱性阴离子树脂:这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)－NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH－而呈强碱性.这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用. 这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作.它用强碱(如NaOH)进行再生.
　　(4) 弱碱性阴离子树脂:这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH－而呈弱碱性.这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用.这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附.它只能在中性或酸性条件(如pH1～9)下工作.它可用Na2CO3、NH4OH进行再生.
　　(5) 离子树脂的转型:以上是树脂的四种基本类型.在实际使用上,常将这些树脂转变为其他离子型式运行,以适应各种需要.例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用,转变为钠型树脂再使用.工作时钠型树脂放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附,除去这些离子.反应时没有放出H+,可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等).这种树脂以钠型运行使用后,可用盐水再生(不用强酸).又如阴离子树脂可转变为氯型再使用,工作时放出Cl－而吸附交换其他阴离子,它的再生只需用食盐水溶液.氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3－)运行.强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后,就不再具有强酸性及强碱性,但它们仍然有这些树脂的其他典型性能,如离解性强和工作的pH范围宽广等.
二、离子交换的定义介绍
　借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作.广泛采用人工合成的离子交换树脂作为离子交换剂，它是具有网状结构和可电离的活性基团的难溶性高分子电解质.根据树脂骨架上的活性基团的不同，可分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、两性离子交换树脂、螯合树脂和氧化还原树脂等.用于离子交换分离的树脂要求具有不溶性、一定的交联度和溶胀作用，而且交换容量和稳定性要高.
　　离子交换反应是可逆的，而且等当量地进行.由实验得知，常温下稀溶液中阳离子交换势随离子电荷的增高，半径的增大而增大；高分子量的有机离子及金属络合阴离子具有很高的交换势[1].高极化度的离子如Ag+、Tl+等也有高的交换势.离子交换速度随树脂交联度的增大而降低，随颗粒的减小而增大.温度增高，浓度增大，交换反应速率也增快.
　　离子交换树脂可以再生.将交换耗竭的离子交换树脂和适当的酸、碱或盐溶液发生交换，使树脂转化为所需要的型式，叫做再生.这类酸、碱或盐就叫再生剂.
　　设备 　离子交换过程常在离子交换器中进行.离子交换器类似压力滤池，外壳为一钢罐；离子交换通常采用过滤方式，滤床由交换剂构成，底部为附有滤头的管系.
　　离子交换分离广泛用于：①水的软化、高纯水的制备、环境废水的净化.②溶液和物质的纯化，如铀的提取和纯化.③金属离子的分离、痕量离子的富集及干扰离子的除去.④抗菌素的提取和纯化等.
三、离子交换树脂应用广泛
　离子交换树脂由于在工业水处理、石油化工、电力、医药及食品等领域应用广泛,市场很大,因此不少国内企业和外国公司纷纷跻身这一市场,由此也使得国内市场竞争尤为激烈.难怪有国外公司惊呼,在中国市场上,通用离子交换树脂的产品售价已降至谷底.虽然严酷的市场形势使不少离子交换树脂生产厂感到这一市场有如&鸡肋&,但技术含量高、附加值高的产品却一直是市场的&宠　儿&.
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水处理树脂用盐还原，对盐水浓度有要求吗？
不能再生阻离子树脂，而且不能用食用盐再生用工业盐再生树脂的浓度在10%左右，而且工业盐只能再生阳离子树脂
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去除水中硝酸盐的方法及比较
作者：佚名&&&&信息来源：本站原创&&&&点击数：&&&&更新时间：
MF(RO)(UF)(NF)CMFEDIPP/PS
摘要：本文简要介绍了去除水中硝酸盐的几种方法，包括化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。在此基础上，重点论述了离子交换技术去除水中硝酸盐的原理、方法及应用现状，并与其他方法进行了比较。&
关键词：资讯
清洗 ||水处理药剂|反渗透滤芯||&&&&&工业生产过程中排放的含氮废水，农业上施用的氮肥随雨水冲刷入江河、湖泊，生活污水排入受纳水体等对环境造成的污染越来越严重，已引起人们的普遍关注。这是因为NO3-危害人类健康。NO3-进入人体后被还原为NO2-,NO2-有致癌作用。此外，婴幼儿体内吸入的NO3-进入血液后与血红蛋白作用，将Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)而导致形成高铁血红蛋白，高铁血红蛋白与氧发生不可逆结合，引起高铁血红蛋白症。世界卫生组织(WHO)颁布的饮用水质标准规定NO3--N的最大允许浓度为10mg/L，而我国部分省市的地下水中NO3--N含量高达20～50mg/L。&&&&&硝酸盐在水中溶解度高，稳定性好，难于形成共沉淀或吸附。因此，传统的简单的水处理技术，如石灰软化、过滤等工艺难以除去水中的硝酸盐。&&&&&目前，从水中去除硝酸盐的方法有：化学脱氮、催化脱氮、反渗透、电渗析、离子交换、生物脱氮等。本文将在简要介绍这些方法的基础上，着重评述离子交换技术除去水中硝酸盐的原理、方法和应用现状，并与其他方法进行比较。&&&&&1&去除硝酸盐的方法&&&&&1.1化学脱氮&&&&&在碱性pH条件下，通过化学方法可以将水中的硝酸盐还原成氨，反应方程式可表示为：&&&&&NO3-+8Fe(OH)2+6H2O→NH3+8F(OH)3+OH-&&&&&该反应在催化剂Cu的作用下进行，Fe/NO3-的比值为15:1,该工艺会产生大量的铁污泥，并且形成的氨需要用气提法除去。&&&&&Sorg[1]研究过用亚铁化合物去除硝酸盐，结果表明，由于成本太高，此工艺难于实际应用。&&&&Murphy[2]等人利用粉末铝去除硝酸盐，反应主要产物为氨，占60～95%，可以通过气提法除去。反应的最佳pH为10.25，反应方程式为：&&&&&3NO3-+2Al+3H2O→3NO2-+2Al(OH)3&&&&&NO2-+2Al+5H2O→3NH3+2Al(OH)3+OH-&&&&&2NO2-+2Al+4H2O→N2+2Al(OH)3+2OH-&&&&&在利用石灰作软化剂的水处理厂可有效地使用该工艺，因为利用石灰通常可使pH值升高到9.1或以上。因而，调节pH值所需的费用较低，铝同水的反应可表示为：&&&&&Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2&&&&&当pH值为9.1～9.3时，由于上述反应导致的铝的损失量小于2%。实验结果表明，还原1g硝酸盐需要1.16g铝。&&&&&1.2反渗透&&&&&常用的反渗透膜有：醋酸纤维素膜、聚酰胺膜和复合膜。压力范围为kPa。这些膜通常没有选择性。&&&&&Guter[3]利用醋酸纤维素膜反渗透体系除去硝酸盐，当进水硝酸盐浓度为18～25mg/L，连续运行1000h，硝酸盐去除率达65%。&&&&&Clifford等[4]研究了反渗透系统除硝酸盐，反渗透膜为聚酰胺膜和三醋酸纤维素膜。在进水中加入硫酸和六甲基磷酸钠可以防止膜结垢。结果表明：聚酰胺膜比三醋酸纤维素膜更有效。与离子交换和电渗析相比，反渗透系统成本较高。&&&&&Rautenbach等[5]利用复合膜反渗透系统进行了中试研究，操作压力为14Pa，处理能力为2m3/h。&&&&&1.3电渗析&&&&&Miquel等开发了利用电渗析技术选择性除去硝酸盐的方法。该方法可使硝酸盐浓度从50mg/L降低到25mg/L以下，它不需要添加任何化学试剂。Rautenbach等[6]研究了电渗析法除去硝酸盐，并与反渗透法进行了比较。他们认为将硝酸盐从100mg/L降低到50mg/L，两种方法的成本大致相当。&&&&&1.4催化脱氮&&&&&Horold等[7]开发了一种从饮用水中去除亚硝酸盐和硝酸盐的方法。结果表明：在氢气存在下，Pd-Al合金可有效地使亚硝酸盐还原成氮气(98%)和氨。Pb(5%)-Cu(1.25%)-Al2O3催化剂在50分钟内可使初始浓度100mg/L的硝酸盐完全去除。催化剂对硝酸盐的去除能力达3.13mgNO3-/min?g催化剂。约为微生物脱氮活性的30倍。该方法可在温度为10&C,pH值6～8条件下进行，过程易于自动控制，适用于小型水处理系统。该工艺目前尚处于研究阶段，许多因素，如动力学参数，催化剂的长期稳定性等需要进一步研究。&&&&&1.5生物脱氮&&&&&生物脱氮，又称生物反硝化，是指在缺氧条件下，微生物利用NO3-作为电子受体，进行无氧呼吸，氧化有机物，将硝酸盐还原为氮气的过程。可表示为：&&&&&NO3-→NO2-→NO→N2O→N2&&&&&自然界中存在许多微生物，如假单胞菌属、微球菌属、反硝化菌属、无色杆菌属、气杆菌属、产碱杆菌属、螺旋菌属、变形杆菌属、硫杆菌属等，能够在厌氧条件下生长，并还原NO3-成N2。在这个过程中NO3-或NO2-代替氧作为末端电子受体，并且产生ATP。当电子从供体转移到受体时，微生物获得能量，用于合成新的细胞物质和维持现有细胞的生命活动。&&&&&根据微生物生长的碳源不同，生物反硝化可分为异养反硝化和自养反硝化。&&&&&1.6离子交换法&&&&&离子交换法去除硝酸盐的原理是：溶液中的NO3-通过与离子交换树脂上的Cl-或HCO3-发生交换而去除。树脂交换饱和后用NaCl或NaHCO3溶液再生。&&&&&一般地，阴离子交换树脂对几种阴离子的选择性顺序为：&&&&&HCO3-＜Cl-＜NO3-＜SO42-&&&&&&因此，用常规的离子交换树脂处理含硫酸盐水中的硝酸盐是困难的。因为树脂几乎交换了水中的所有的硫酸盐后，才与水中的硝酸盐交换。也就是说，硫酸盐的存在会降低树脂对硝酸盐的去除能力。采用对硝酸盐有优先选择性的树脂可以较好地解决这个问题。这种树脂优先交换硝酸盐，对硝酸盐的交换容量不受水中硫酸盐的影响。&&&&&在树脂官能团NR3+中的N原子周围增加碳源子数目可以提高树脂对硝酸盐的选择性，这种类型的树脂对硝酸盐的选择性顺序依次为：&&&&&HCO3-＜Cl-＜SO42-＜NO3-&&&&&当树脂上NR3+中的氮原子周围的甲基变为乙基时，树脂对硝酸盐与硫酸盐的选择性系数KSN从100增加到1000。&&&&&Clifford等[8]的研究结果表明：增加离子交换位点之间的距离可以降低对硫酸盐的选择性，增加树脂基和官能团的疏水性可以增加对硝酸盐的选择性。这种树脂对硝酸盐的选择性增加可归因于：随着烷基碳源子数增加，其体积增大，需要占用更大的空间，从而引起树脂的空间张力增大。对于减小这种空间张力而言，NO3-比SO42-具有更强的能力。&&&&&Guter等[3]的研究结果表明：与三甲基胺树脂相比，三乙基胺树脂处理含1.5meq/LNO3-和6.5meq/LSO42-的进水时，树脂床的寿命可以延长62%，再生剂的用量可降低25～50%。因而，降低了离子交换工艺的运行成本。&&&&&Korngold等[9]的研究结果表明可以用海水作为树脂的再生剂。&&&&&Eliassen等[10]的研究表明：利用强碱性阴离子(SBA)交换树脂可以使活性污泥处理厂出水中的NO3-浓度从18mg/L降低到6.8mg/L，处理水量达200BV(床体积，bedvolume)。进水中存在有机物时易造成树脂堵塞，在反冲洗水中添加膨润粘土有助于树脂恢复。树脂用1NNaOH和1NHCl再生。&&&&&Viraraghavan等[11]的研究表明：水中存在硅石和铁的沉积物会降低树脂对硝酸盐的去除能力。&&&&&Gaunlett[12]研究了在一个离子交换闭合回路中连续除去硝酸盐。&&&&&Guter[3]研究了利用离子交换工艺除去地下水中的NO3--N，其浓度范围为16～23mg/l。&&&&&Lauch等[13]考察了离子交换树脂工艺去除NO3-的实际运行情况。选用的树脂为非硝酸盐选择性树脂，处理能力为155m3/h，树脂用饱和盐水再生。废盐水进入城市污水处理厂的曝气塘。总的处理成本(包括投资、运行和维护成本)折合成人民币约为0.53元/吨。投资成本包括设备和基建费用，运行成本包括人力、电耗、树脂及再生剂等费用。处理厂的耗能为0.064kW?h/吨。每处理1吨进水产生的废水量为：1.4升盐水，6.6升树脂水，10.3升反冲洗水。&&&&&Clifford等[4]为了比较评价离子交换法、反渗透法和电渗析法三种工艺去除饮用水中的NO3-，进行了长达15个月的中试规模研究。进水中含有：18～25mg/LNO3-，43mg/LSO42-，530mg/L总溶解性固体(TDS)。结果表明：上述三种工艺均可使NO3-浓度降至10mg/L以下。离子交换工艺出水中TDS较高，达500mg/L，硝酸盐穿透总是在硫酸盐穿透之前，并且通常伴随pH值升高。当进水中SO42-浓度从42.5mg/L增加到310mg/L时，硝酸盐的穿透时间从400BV减少到180BV。&&&&&树脂再生以及再生剂的处置是离子交换工艺应用中的一个重要因素。&&&&&Guter等[14]报道了一个处理能力为155m3/h的工厂用离子交换工艺去除NO3-的运行情况，结果表明：一年的盐消耗量达250吨。因而大量的废盐水的处置将是一个十分重要的问题。对于一个运行20年的工厂，其再生成本约为初期设备成本的2倍以上。&&&&&Clifford等[15]研究了树脂的再生方式，认为离子交换柱部分再生方式(如洗脱60%NO3-)比完全再生方式(如洗脱95%以上的NO3-)要经济。&&&&&Lanch[13]等人的研究结果表明：与反渗透工艺相比，离子交换工艺大约要经济5倍以上。&&&&&Richard[16]的研究表明：与生物脱氮法相比，离子交换工艺处理厂的投资要便宜2.5～3倍，其运行成本也比生物脱氮法稍便宜。&&&&&Richard[16]报道，1985年，在法国已有6家采用离子交换工艺处理NO3-的工厂在运行，总处理能力达576m3/h。&&&&&Woodword[17]报道,1990年，英国第一家离子交换处理厂家正式运行，处理能力为288m3/h，利用的树脂为硝酸盐选择性树脂，容量为170meq/L，进水中NO3-浓度大于18mg/L，每天用于树脂再生所需的盐量达1000kg。在离子交换柱内和处理厂的管道中观察到碳酸钙沉淀。加酸可以控制CaCO3沉淀的形成。&&&&&Philipot[18]等开发了一种新的工艺，交换和再生同向进行，硝酸盐的浓度可以从15.8mg/L降低到5.7mg/L，系统可以控制NO3-的泄露小于3.4mg/L，再生剂的用量为90gNaCl/升树脂。&&&&&对合成树脂再使用过程中有机组分的容出情况缺乏深入研究，阻碍了离子交换工艺在去除饮用水中NO3-方面的应用。&&&&&Dore[19]等研究了用盐水再生的强碱性阴离子交换树脂去除NO3-后的出水水质。结果表明：从树脂中溶出的单体成分有：苯乙烯、二乙烯苯、三甲胺及其衍生物。用NaOH、蒸馏水、HCl溶液对树脂进行预处理，发现蒸馏水可以消除大多数可以溶出的单体组分，树脂不会增加出水中的有机组分。相反，树脂可以吸附一些进水中的微污染物，如芳香化合物、氯代有机溶剂、杀虫剂、亚硝基胺等。因此，离子交换工艺不会使处理出水中增加有毒有机污染物质。&&&&&离子交换工艺处理出水中Cl-浓度升高，碱度下降，导致从水管中选择性溶出锌的潜力增加，这种性能称为水的“脱锌潜力”(dezincificationpoten-tial)&。当水中Cl-浓度(mg/L)与碱度(以mg/LCaCO3表示)之比大于0.5时，该水可视为脱锌水。离子交换工艺出水的脱锌潜力可以采取下列措施得到控制：①在配水前安装大的混合罐；②树脂用盐水再生后再用NaHCO3溶液淋洗(二级再生系统)；③使树脂达到更高的NO3-穿透浓度。&&&&&Croll等[20,21]的研究发现：硝酸盐选择性树脂出水的氯化物/碱度之值低于一般树脂出水的值。&&&&&根据离子交换原理，离子交换工艺去除NO3-、SO42-和硬度后的饱和树脂可以用CO2再生[22-24]，其过程可以表示为：R-(COOH)2&&&&&+Ca(NO3)2&&&&&交换&&&&&R-COO-2Ca2+&&&&&+2H2CO3&&&&&――→&&&&&&&←――&&&&&R-(HCO3-)2&&&&&R-(NO3-)2&&&&&再生&&&&&&&&&交换饱和的树脂通过与CO2溶液接触而得到再生。离子交换树脂从溶液中去除中性盐并释放出等当量的二氧化碳。与传统的离子交换工艺相比，该工艺不会增加再生剂出水中的含盐量。因此，只需排放在交换过程中去除的盐。&&&&&在实验室和中试规模研究的基础上，德国建成了一座采用上述离子交换工艺的处理厂，处理能力达170m3/h，该工艺可使NO3-浓度从9mg/L降至5.7mg/L,CO2的消耗量为0.35kg/m3处理水。由于CO2再生效率较低，可以选用硝酸盐选择性树脂以改善硝酸盐的去除效率。&&&&&Wenli等[24]的研究结果表明：在压力为5～5.5Pa时，CO2溶于水中可以用作有效的再生剂。&&&&&可以看出，该工艺过程的推动力是体系的二氧化碳分压。高压下，溶解于水中的二氧化碳浓度较高，反应向左侧进行，树脂得到再生；当水中二氧化碳浓度较低时，反应向右进行，去除水中的硫酸盐、硝酸盐和硬度。&&&&&用二氧化碳作为再生剂的离子交换工艺，其优点是不产生过量的再生废液。而且，二氧化碳可以重复使用，节省了再生剂用量。此工艺的缺点是，工艺复杂，运行管理困难。此外，碳酸盐是一种弱酸，离解出的质子和重碳酸根离子浓度很低，使得树脂再生不完全。&&&&&1.7离子交换/生物脱氮组合工艺&&&&&离子交换工艺需要消耗大量的NaCl溶液(50～100g/L)用于树脂再生，再生废液通常含有高浓度的NO3-、SO42-、Cl-，这些废液需要进一步处置，从而增加了运行费用。生物脱氮工艺的出水需要后续处理，以除去其中的微生物和有机污染物。将离子交换和生物脱氮两种工艺组合起来，可以克服上述单独工艺中的某些问题。其组合工艺流程示意图如图1(略)所示。&&&&&在离子交换/生物脱氮组合工艺中，离子交换工艺用于去除水中的NO3-，生物脱氮工艺用于处理再生树脂时产生的废液，其中含有大量的NO3-和Cl-。组合工艺中避免了脱氮微生物与原水的直接接触。生物反应器可以在高含盐溶液(25～30g/L)条件下脱氮。该工艺将硝酸盐的去除过程统一于一个封闭循环的系统中，与传统的离子交换工艺相比，该组合工艺可使废盐水产生量减少95%。&&&&&&&&&Clifford[25]开发了一种离子交换与序批反应器(sequencingbatchreac-tor&，简称SBR)相组合的工艺，用于生物脱氮。再生液含30g/LNaCl和835mg/LNO3--N，投加甲醇，使甲醇/NO3--N为2.2时，20h后可使NO3--N完全去除，当甲醇/NO3--N为2.7时，8h内可使NO3--N的去除率达95%，该组合工艺可使再生剂消耗量减少50%，废盐水排放量减少90%[20]。&&&&&3&&各种方法的比较&&&&&离子交换，生物脱氮和反渗透是去除水中NO3--N的常用方法，已获得实际应用。离子交换技术适用于处理溶解性有机物较低的地下水。有机物的存在会污染离子交换树脂和反渗透膜。当水中总溶解性固体(totaldissolvedsolids，简称TDS)＜500mg/L，SO42-＜300mg/L时，可选用离子交换工艺。当水中TDS＞1000mg/L，时，可选用反渗透或电渗析法。对于离子交换技术，最主要的问题是如何处理废再生剂，其中含NO3-、SO42-和NaCl。此外，出水易引起管道腐蚀。尽管如此，离子交换技术以其简单、耐久、有效，而且成本相对较低，被认为是一项可供选择的工艺。在美国，已有多家工厂采用此工艺在实际运行。生物脱氮技术在欧洲得到较多的研究与应用。资料表明：异养生物脱氮较自养生物脱氮应用广泛。这是因为异养脱氮较自养脱氮具有更高的比体积脱氮速率，其值分别为0.4～24kgNO3--N/m3?d和0.5～1.3kgNO3--N/m3?d。异养生物脱氮技术实际应用的技术经济可行性在欧洲一些国家得到证实。自养生物脱氮工艺因反应速率低，需要较长的水力停留时间，导致反应器的体积庞大，增加了投资成本。异养生物脱氮还能去除水中的微量有机污染物，如三氯乙烯、四氯化碳等。生物脱氮中采用流化床反应器优于填充床反应器，与填充床相比，流化床可以防止堵塞、沟流，且具有较高的硝酸盐去除速率。&&&&&进水水质，如微量有机污染物、SO42-等，对离子交换工艺的影响较大，而对生物脱氮的影响较小。因而生物脱氮工艺适用于地表水，而离子交换工艺更适用于地下水。反渗透和电渗析工艺能耗较大，运行费用高。反渗透膜对无机盐的选择性高，处理后的水基本上不含无机盐，因此，只需处理一部分水，然后将处理水与未处理水混合。电渗析则必须将所有的水进行处理。如果不考虑废液排放费用，水的损失也忽略不计，那么两种方法的水处理费用也几乎相同。与电渗析相比，反渗透的优点是管理简单，尤其适用于小型处理厂。但反渗透的浓缩作用会导致硅石、碳酸钙、硫酸钙结垢，影响处理过程的正常运行。&&&&&利用铝进行化学脱氮产生的氨可以与氯反应生成氯氨，可以提高供水系统中余氯消毒的稳定性。但处理水中残留的铝需要注意。&&&&&离子交换、生物脱氮和反渗透法去除硝酸盐的比较见表1所示。&&&&&&&&&综上可以看出，上述方法各有利弊。随着人们环境意识的提高，去除水中的硝酸盐，防止其危害，在我国越来越受到重视。开发适合我国国情的、高效低耗的去除水中NO3-的技术是一项十分紧迫的任务。&&&&参考文献略
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各种原水中均含有一定浓度的悬浮物和溶解性物质。悬浮物主要是无机盐、胶体和微生物、 藻类等生物性颗粒。溶解性物质主要是易溶盐（如氯化物）和难溶盐（如碳酸盐、硫酸盐和 硅酸盐）金属氧化物，酸碱等。在反渗透过程中，进水的体积在减少，悬浮颗粒和溶解性物 质的浓度在增加。悬浮颗粒会沉积在膜上，堵塞进水流道、增加摩擦阻力（压力降）。难溶 盐在超过其饱和极限时，会从浓水中沉淀出来，在膜面上形成结垢，降低
RO 膜的通量，增 加运行压力和压力降，并导致产品水质下降。这种在膜面上形成沉积层的现象叫做膜污染， 膜污染的结果是系统性能的劣化。 需要在原水进入反渗透膜系统之前进行预处理， 去除可能 对反渗透膜造成污染的悬浮物、溶解性有机物和过量难溶盐组分，降低膜污染倾向。对进水 进行预处理的目的是改善进水水质，使 RO 膜获得可靠的运行保证。 对原水进行预处理的效果反映为 TSS、TOC、COD、BOD、LSI 及铁、锰、铝、硅、钡、 锶等污染物水质指标的绝对值降低， 在上一章中有对于这些污染物水质指标的详细描述。 表 征膜污染倾向的另外一个重要的水质指标是 SDI。通过预处理，除了要将上述指标降到反渗 透膜系统进水要求的范围内，还有重要的一点是尽量降低 SDI，理想的 SDI（15 分钟）值 应小于 3。 5.1 化学预处理 为了改善反渗透系统的操作性能，在进水中可以加入添加下列一些药剂：酸、碱、杀菌剂、 阻垢剂和分散剂。 1 加酸－防止结垢 在进水中可以加入盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）来降低 pH。硫酸价格便宜、不会发烟腐 蚀周围的金属元器件， 而且膜对硫酸根离子的脱除率较氯离子高， 所以硫酸比盐酸更为常用。 没有其他添加剂的工业级硫酸即适宜于反渗透使用， 商品硫酸有 20％和 93％两种浓度规格。 93％的硫酸也称为 66 波美度硫酸。在稀释 93％硫酸时一定要小心，在稀释到 66％时发热 可将溶液的温度提升到 138℃。一定要在搅拌下缓慢地将酸加入水中，以免水溶液局部发热 沸腾。 盐酸主要在可能产生硫酸钙或硫酸锶结垢时使用。 使用硫酸会增加反渗透进水中的硫 酸根离子浓度，直接导致硫酸钙结垢倾向增加。工业级的盐酸（无添加剂）购买非常方便， 商品盐酸一般含量为 30－37％。 降低 pH 的首要目的是降低 RO 浓水中碳酸钙结垢的倾向， 即降低朗格里尔指数（LSI）。LSI 是低盐度苦咸水中碳酸钙的饱和度，表示碳酸钙结垢或 腐蚀的可能性。在反渗透水化学中，LSI 是确定是否会发生碳酸钙结垢的是个重要指标。当 LSI 为负值时，水会腐蚀金属管道，但不会形成碳酸钙结垢。如果 LSI 为正值，水没有腐蚀 性，却会发生碳酸钙结垢。LSI 由碳酸钙饱和的 pH 减去水的实际 pH。碳酸钙的溶解度随 温度的上升而减小（水壶中的水垢就是这样形成的），随 pH、钙离子的浓度即碱度的增加 而减小。LSI 值可以通过向反渗透进水中注入酸液（一般是硫酸或盐酸）即降低 pH 的方法 来调低。 推荐的反渗透浓水的 LSI 值为 0.2 （表示浓度低于碳酸钙饱和浓度 0.2 个 pH 单位） 。 还可以使用聚合物阻垢剂来防止碳酸钙沉淀， 一些阻垢剂供应商声称其产品可以使反渗透浓 水的 LSI 高达+2.5（比较保守的设计是 LSI 为＋1.8）。 2 加碱－提高脱除率在一级反渗透中加碱使用较少。在反渗透进水中注入碱液用来提高 pH。一般使用的碱剂只 有氢氧化钠（NaOH），购买方便，而且易溶于水。一般不含其他添加剂的工业级氢氧化钠 便可满足需要。商品氢氧化钠有 100％的片碱，也有 20％和 50％的液碱。在加碱调高 pH 时一定要注意，pH 升高会增加 LSI、降低碳酸钙及铁和锰的溶解度。最常见的加碱应用是 二级 RO 系统。在二级反渗透系统中，一级 RO 产水供给二级 RO 作为原水。二级反渗透对 一级反渗透产水进行“抛光”处理，二级 RO 产水的水质可达到 4 兆欧。在二级 RO 进水中加 碱有 4 个原因： a．在 pH8.2 以上，二氧化碳全部转化为碳酸根离子，碳酸根离子可以被反渗透脱除。而二 氧化碳本身是一种气体， 会随透过液自由进入 RO 产水， 对于下游的离子交换床抛光处理造 成不当的负荷。 b．某些 TOC 成分在高 pH 下更容易脱除。 c．二氧化硅的溶解度和脱除率在高 pH 下更高（特别是高于 9 时）。 d．硼的脱除率在高 pH 下也较高（特别是高于 9 时）。 加碱应用有一个特例，通常被叫做 HERO（高效反渗透系统）过程，将进水 pH 调到 9 或 10。一级反渗透用来处理苦咸水，苦咸水在高 pH 下会有污染问题（比如硬度、碱度、铁、 锰等）。预处理通常采用弱酸性阳离子树脂系统和脱气装置来除去这些污染物。 3 脱氯药剂－消除余氯 RO 及 NF 进水中的游离氯要降到 0.05ppm 以下， 才能达到聚酰胺复合膜的要求。 除氯的预 处理方法有两种， 粒状活性炭吸附和使用还原性药剂如亚硫酸钠。 在小系统 （50－100gpm） 中一般采用活性碳过滤器，投资成本比较合理。推荐使用酸洗处理过的优质活性炭，去除硬 度、金属离子，细粉含量要非常低，否则会造成对膜的污染。新安装的碳滤料一定要充分淋 洗，直到碳粉被完全除去为止，一般要几个小时甚至几天。我们不能依靠 5?m 的保安过滤 器来保护反渗透膜不受碳粉的污染。 碳过滤器的好处是可以除去会造成膜污染的有机物， 对 于所有进水的处理比添加药剂更为可靠。 但其缺点是碳会成为微生物的饲料， 在碳过滤器中 孳生细菌，其结果是造成反渗透膜的生物污染。 亚硫酸氢钠（SBS）是较大型 RO 装置选用的典型还原剂。将固体偏亚硫酸氢钠溶解在水中 配制成溶液，商品偏亚硫酸氢钠的纯度为 97.5－99％，干燥储存期 6 个月。SBS 溶液在空 气中不稳定，会与氧气发生反应，所以推荐 2％的溶液的使用期为 3－7 天， 10％以下的溶 液使用期为 7－14 天。从理论上讲，1.47ppm 的 SBS（或 0.70ppm 偏亚硫酸氢钠）能够还 原 1.0ppm 的氯。 设计时考虑到工业苦咸水系统的安全系数， 设定 SBS 的添加量为每 1.0ppm 氯 1.8－3.0ppm。SBS 的注入口要在膜元件的上游，设置距离要保证在进入膜元件有 29 秒 的反应时间。推荐使用适当的在线搅拌装置（静态搅拌器）。SBS 脱氯反应： ·Na2S2O5 （偏亚硫酸钠）+ H2O ＝2 NaHSO3 （亚硫酸氢钠） ·NaHSO3 + HOCl ＝NaHSO4 （硫酸氢钠） + HCl （盐酸） ·NaHSO3 + Cl2 + H2O ＝NaHSO4 + 2 HCl 采用 SBS 脱氯的好处是在大系统中比碳过滤器的投资较少， 反应副产物及残余 SBS 易于被 RO 脱除。 SBS 脱氯的缺点是需要人工混合小体积的药剂，在脱氯系统没有设计足够的监测控制仪器 时增加了氯对膜的威胁，而且在少数情况下进水中存在硫还原菌（SBR），亚硫酸会成为 细菌营养帮助细菌的繁殖。SBR 通常在浅层井水厌氧环境下有发现，硫化氢（H2S）作为 SBR 的代谢产物会同时存在。 脱氯过程的监测可采用游离氯监测仪，用以监测残余亚硫酸根的浓度，还可以采用 ORP 监 测仪。推荐的方法是监测残余亚硫酸根的浓度，以保证有足够的亚硫酸根来还原氯。大多数 商业化氯监测仪的捡出浓度为 0.1ppm，这个值是 CPA 膜的余氯上限。直接利用 ORP 监测 仪监控亚硫酸根浓度的方法不够可靠， 这种测定水中氧化还原电位的仪器的基线变化难以预 测。 CPA 膜的耐氯能力大概在 ppm 小时（透盐率增加一倍），1000ppm 小时等于 在 0.038ppm 余氯下运行 3 年。 需要注意的是， 在一些情况下发现耐氯能力会因温度升高 （90 华氏度以上）、pH（7 以上）升高和过渡金属存在（比如铁、锰、锌、铜、铝等）而大大 下降。CPA 膜的耐氯胺能力约为 50,000－200,000ppm 小时（发生透盐率明显增加），这 个值相当于在 RO 进水中含有 1.9－7.6ppm 的氯胺，膜可以运行 3 年。同样，在温度升高、 pH 降低和过渡金属存在时，膜的耐氯胺能力会变化。 在加州的一个三级废水处理装置上发现，在氯胺浓度 6－8ppm 进水条件下，膜的脱盐率在 2－3 年内从 98％降到了 96％。设计者要注意在氯胺化之后进行脱氯还是必要的。氯胺是 混合氯和氨的产物， 游离氯对膜的降解作用要比氯胺强得多， 如果氨量欠缺时会有游离氯存 在。因此，使用过量的氨是非常关键的，系统监测要确保这一点。 4 阻垢剂和分散剂 许多阻垢剂生产厂商可提供各种用于反渗透和纳滤系统性能改善的阻垢剂和分散剂。 阻垢剂 是一系列用于阻止结晶矿物盐的沉淀和结垢形成的化学药剂。 大多数阻垢剂是一些专用有机 合成聚合物（比如聚丙烯酸、羧酸、聚马来酸、有机金属磷酸盐、聚膦酸盐、膦酸盐、阴离 子聚合物等），这些聚合物的分子量在
道尔顿不等。反渗透系统阻垢剂技术 由冷却循环水和锅炉用水化学演变而来。 对为数众多各式各样的阻垢剂， 在不同的应用场合 和所采用的有机化合物所取得的效果和效率差别很大。采用聚丙烯酸类阻垢剂时要特别小心， 在铁含量较高时可能会引起膜污染， 这种污染会增加 膜的操作压力，有效清除这类污染要进行酸洗。 如果在预处理中使用了阳离子混凝剂或助滤剂， 在使用阴离子性阻垢剂时要特别注意。 会产 生一种粘稠的粘性污染物，污染会造成操作压力增加，而且这种污染物清洗非常困难。 六偏磷酸钠 （SHMP） 是早期在反渗透中使用的一种普通阻垢剂， 但随着专用阻垢剂的出现， 用量已经大大减少了。SHMP 的使用有一些限制。每 2－3 天要配制一次溶液，因为暴露在 空气中会水解，发生水解后不仅会降低阻垢效果，而且还会造成磷酸钙结垢的可能性。使用 SHMP 可减少碳酸钙结垢，LSI 可达到＋1.0。 阻垢剂阻碍了 RO 进水和浓水中盐结晶的生长， 因而可以容许难溶盐在浓水中超过饱和溶解 度。 阻垢剂的使用可代替加酸， 也可以配合加酸使用。 有许多因素会影响矿物质结垢的形成。 温度降低会减小结垢矿物质的溶解度（碳酸钙除外，与大多数物质相反，它的溶解度随温度 升高而降低），TDS 的升高会增加难溶盐的溶解度（这是因为高离子强度干扰了晶种的形 成）。 最常见的结垢性无机盐有： ◆ 碳酸钙（CaCO3） ◆ 硫酸钙（CaSO4） ◆ 硫酸锶（SrSO4） ◆ 硫酸钡（BaSO4） 不太常见的结垢性矿物质有： 磷酸钙（Ca3(PO4)2） 氟化钙（CaF2） 分散剂是一系列合成聚合物用来阻止膜面上污染物的聚集和沉积。分散剂有时也叫抗污染 剂，通常也有阻垢性能。对于不同的污染物，不同的分散剂的效率区别很大，所以要知道所 对付的污染物是什么。 需要分散剂处理的污染物有： ● 矿物质结垢● 金属氧化物和氢氧化物（铁、锰和铝） ● 聚合硅酸 ● 胶体物质（指那些无定型悬浮颗粒，可能含有土、铁、铝、硅、硫和有机物） ● 生物性污染物 硅酸的超饱和溶解度难以预测，在水中有铁存在时，会形成硅酸铁，硅酸的最大饱和浓度会 大大降低。其他的因素还有温度和 pH 值。预测金属氧化物（如铁、锰和铝）也非常困难。 金属离子的可溶解形式容许较高饱和度，不溶性离子形式更像是颗粒或胶体。 理想的添加量和结垢物质及污染物最大饱和度最好通过药剂供应商提供的专用软件包来确 定。 在海德能反渗透设计软件中采用的是较为保守的难溶盐超饱和度估算。 过量添加阻垢剂 /分散剂会导致在膜面上形成沉积，造成新的污染问题。在设备停机时一定要将阻垢剂及分 散剂彻底冲洗出来， 否则会留在膜上产生污染问题。 在用 RO 进水进行低压冲洗时要停止向 系统注入阻垢剂及分散剂。 阻垢剂/分散剂注入系统的设计应该保证在进入反渗透元件之前能够充分混合，静态搅拌器 是一个非常有效的混合方法。 大多数系统的注入点设在 RO 进水保安过滤器之前， 通过在过 滤器中的缓冲时间及 RO 进水泵的搅拌作用来促进混合。如果系统采用加酸调节 pH，推荐 加酸点要在上游足够远的地方，在到达阻垢剂/分散剂注入点之前已经完全混合均匀。 注入阻垢剂/分散剂的加药泵要调到最高注射频率，建议的注射频率是最少 5 秒钟一次。阻 垢剂/分散剂的典型添加量为 2－5ppm。为了让加药泵以最高频率工作，需要对药剂进行稀 释。阻垢剂/分散剂商品有浓缩液，也有固体粉末。稀释了的阻垢剂/分散剂在储槽中会被生 物污染，污染的程度取决于室温和稀释的倍数。推荐稀释液的保留时间在 7－10 天左右。 正常情况下，未经稀释的阻垢剂/分散剂不会受到生物污染。 下面的表-2 给出一些药剂厂商提供的加阻垢剂后，RO 浓水中难溶盐最大饱和度，以及海德 能设计软件所采用的保守警戒值。这些数值基于浓水的情况，以正常未加药时的饱和度为 100％计算。海德能一直推荐用户要向厂商确证其产品的实际效率。 选择阻垢剂/分散剂的另外一个主要问题是要保证与反渗透膜完全兼容。不兼容药剂会造成 膜的不可逆损坏。 海德能相信供应商会进行药剂的 RO 膜兼容性测试和效率测试。 我们建议 用户向阻垢剂和分散剂厂商咨询下列一些问题： ● 与相关 RO 膜的兼容性如何？ ● 有没有成功运行 1000 小时以上的最终用户列表？ ● 与反渗透进水中的任何成分（比如铁、重金属、阳离子聚电解质等）有没有不可逆反应？● 推荐添加量和最大添加量是多少？ ● 有没有特殊的排放问题？ ● 是否适于饮用水应用（有必要时）？ ● 该厂商还供应与阻垢剂相容的混凝剂、杀菌剂和清洗剂等其他反渗透药剂吗？ ● 该厂商是否提供膜解剖或元件清洗一类的现场技术服务？ 表-2 加阻垢剂后难溶盐最大饱和度 垢物或污染物 药剂厂商推荐值 海德能推荐的保守值 碳酸钙 LSI 值 + 2.9 + 1.8 硫酸钙 400% 230% 硫酸锶 1,200% 800% 硫酸钡 8,000% 6,000% 氟化钙 12,000% 未给出 硅酸 300 ppm 或更高 100% 铁5 ppm 未给出 铝 4 ppm 未给出5.2 软化预处理 原水中含有过量的结垢阳离子，如 Ca2+、Ba2+和 Sr2+等，需要进行软化预处理。软化处 理的方法有石灰软化和树脂软化。 1 石灰软化 在水中加入熟石灰即氢氧化钙可去除碳酸氢钙，反应式为： Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3↓＋2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2→2CaCO3↓ ＋Mg(OH)2＋2H2O 非碳酸硬度可加入碳酸钠（纯碱）得到进一步降低： CaCl2 + NaCO3→2NaCl + Ca(CO3)↓ 石灰－纯碱软化处理还可降低二氧化硅的含量， 在加入铝酸钠和三氯化铁时会形成碳酸钙以 及硅酸、氧化铝和铁的复合物沉淀。通过加入多孔氧化镁和石灰的混合物，采用 60－70℃ 热石灰脱硅酸工艺，能将硅酸浓度降低到 1mg/L 以下。 通过石灰软化也可显著去除钡、 锶和有机物， 但石灰软化处理的问题是需要使用反应器以便 在高浓度下形成沉淀晶种， 通常要采用上升流固体接触澄清器。 过程出水还需要设置多介质 过滤器，并在进入膜单元之前要调节 pH。使用含铁混凝剂，无论是否同时使用聚合物絮凝 剂（阴离子型和非离子型），均可提高石灰软化的固液分离效果。 只有大型苦咸水/废水系统（大于 200m3/H）才会考虑选择石灰软化工艺。 2 树脂软化 a．强酸型树脂软化使用钠离子置换除去结垢型阳离子，如 Ca2＋、Ba2＋、Sr2＋，树脂交换饱和后用盐水再 生。钠离子软化法在常压锅炉水处理中广泛应用。这种处理方法的弊端是耗盐量高，增加了 运行费用，另外还有废水排放问题。 b．弱酸型树脂脱碱度 主要在大型苦咸水处理系统中采用弱酸阳离子交换树脂脱碱度， 脱碱度处理是一种部分软化 工艺，可以节约再生剂。通过弱酸性树脂处理，用氢离子交换除去与碳酸氢根相同当量（暂 时硬度）的 Ca2+、Ba2+和 Sr2+等，这样原水的 pH 值会降低到 4-5。由于树脂的酸性基团 为羧基，当 pH 达到 4.2 时，羧基不再解离，离子交换过程也就停止了。因此，仅能实现部 分软化， 即与碳酸氢根相结合的结垢阳离子可以被除去。 因此这一过程对于碳酸氢根含量高 的水源较为理想，碳酸氢根也可转化为 CO2。 HCO3-+H+=H2O+CO2 一般不希望水中有二氧化碳，必要时要对原水或产水进行脱气，在有生物污染可能时（地表 水，高 TOC 或高菌落总数），对产水脱气更为合适。在膜系统中高 CO2 浓度可以抑制细 菌的生长。当希望系统运行在较高的脱盐率时，采用原水脱气较为合适，脱除 CO2 将会引 起 pH 的增高，进水 pH＞6 时，膜系统的脱除率比进水 pH＜5 时要高。 ● 再生所需要的酸量不大于 105％的理论耗酸量，这样会降低操作费用和对环境的影响； ● 通过脱除碳酸氢根，降低了水中的 TDS，这样产水 TDS 也较低； 弱酸型树脂处理的缺点是： ● 残余硬度 如果需要完全软化，可以增设强酸阳树脂的交换过程，甚至放置在弱酸树脂同一交换柱中， 这样再生剂的耗量仍比单独使用强酸树脂时低， 但是初期投入较高， 这一组合仅当系统容量 很大时才有意义。 另一种克服这一缺点的方法是在脱碱度的水中加阻垢剂， 虽然迄今为止， 人们单独使用弱酸 树脂脱碱时，还未出现过结垢问题，但是我们仍极力建议你计算残留难溶盐的溶解度，并采 取相应的措施。 ● 处理过程中水会发生 pH 变化 因树脂的饱和程度在运行时发生变化，经弱酸脱碱处理的出水其 pH 值将在 3.5-6.5 范围内 变化，这种周期性的 pH 变化，使工厂脱盐率的控制变的很困难。当 pH＜4.2 时，无机酸将 透过膜，可能会增加产水的 TDS，因此，我们推荐用户增加一个并联弱酸软化器，控制在不同时间进行再生， 以便均匀弱酸处理出水 pH,其它防止极低 pH 值出水的方法是脱除 CO2 或通过投加 NaOH 调节弱酸软化后出水的 pH 值。 5.3 去除胶体和颗粒物 1 介质过滤 从水中去除悬浮固体普遍的方法是多介质过滤。多介质过滤器以成层状的无烟煤、石英砂、 细碎的石榴石或其他材料为床层。 床的顶层由质轻和质粗品级的材料组成， 而最重和最细品 级的材料放在床的底部。 其原理为按深度过滤——水中较大的顾粒在顶层被除去， 较小的颗 粒在过滤器介质的较深处被除去。 在单一介质过滤器中，最细的颗粒材料反洗至床的顶部。大多数过滤发生在床顶部 5cm 区 域内， 其余作为支撑介质。 有一泥浆层形成。 虽然单一介质过滤器的滤速限制为 81.5—163L ／(min.m2)过滤面积，多介质过滤器的水力过程流速可高达 815L/(min.m2)，但因高水质的 要求，通常在 RO 预处理中流速限制在 306L／(min.m2)。 由于胶体悬浮物既很细小又由于介质电荷之间的排斥， 所以单独过滤不起作用。 在这些情况 下， 在过滤前必须加絮凝剂或絮凝化学药品。 常用的絮凝剂有三氯化铁、 矾和阳离子聚合物。 因为阳离子聚合物在低剂量下就有效果， 且不明显地增加过滤器介质的固体负荷， 所以最常 用。另一方面，如果阳离子聚合物进入现在采用的某些最通用的膜上，则它们却是非常强的 污染物。很少量的阳离子聚合物就能堵塞这些膜，且往往难以去除。务须谨记当用阳离子聚 合物作为过滤助剂时，必须小心使用。 2 除铁、锰——氧化过滤 通常含盐量为苦咸水范围的某些井水呈还原态， 典型特点是含有二价的铁和锰， 有时还会存 在硫化氢和氨。如果对这类水源进行氯化处理，或当水中含氧量超过 5mg/L 时，Fe2+将转 化为 Fe3+形成难溶解性的胶体氢氧化物颗粒。铁和锰的氧化反应如下： 4Fe（HCO3）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3+8CO2 4Mn（HCO3）2+O2+2H2O→4Mn（OH）3+8CO2 由于铁的氧化在很低的 pH 值时就会发生，因而出现铁污染的情况要比锰污染的情况要多， 即使 SDI 小于 5，RO 进水的铁含量低于 0.1mg/L，仍会产生铁污染的问题。碱度低的进水 铁离子含量要高，这是因为 FeCO3 的溶解度会限制 Fe2+的浓度。 处理这类水源的一种方法时防止整个 RO 过程中与空气和任何氧化剂如氯的接触。 pH 值 低 有利于延缓 Fe2+的氧化，当 pH＜6，氧含量＜0.5mg/L 时，最大允许 Fe2+浓度 4mg/L,另 一种是用空气、Cl2 或 KMnO4 氧化铁和锰，将所形成的氧化物通过介质过滤器除去，但需要主要的是， 由硫化氢氧化形成的胶体硫可能难以由过滤器除去， 在介质过滤器内添加氧化 剂通过电子转移氧化 Fe2+，即可一步同时完成氧化和过滤。 海绿石就是这样一种粒状过滤介质， 当其氧化能力耗尽时， 它可通过 KMnO4 的氧化来再生， 再生后必须将残留的 KMnO4 完全冲洗掉，以防止对膜的破坏。当原水中含 Fe2+的量小于 2mg/L 时，可以采用这一处理方法，如原水中含更高的 Fe2+的量小于 2mg/L 时，可以采用 这一处理方法，如原水中含更高的 Fe2+时，可在过滤器进水前连续投加 KMnO4,但是在这 种情况下，必须采取措施例如安装活性炭滤器以保证没有高锰酸钾进入膜元件内。 Birm 过滤也可以有效地用于从 RO/NF 进水中去除 Fe2+， Birm 是一种硅酸铝基体上涂有二 氧化锰形成沉淀，并且通过滤器反洗可将这些沉淀冲出滤器。由于该过程 pH 将升高，可能 会发生 LSI 值变化，因而要预防滤器和 RO/NF 系统内出现 CaCO3 沉淀。 3 微絮凝 如果过滤前对原水中的胶体进行絮凝或混凝处理， 可以大幅度地提高介质过滤器效率， 使出 水的 SDI 降低到 5 左右。硫酸铁和三氯化铁可以用于对胶体表面的负电荷进行失稳处理， 将胶体捕捉到新生态的氢氧化铁微小絮状物上， 使用含铝絮凝剂其原理相似， 但因其可能有 残留铝离子污染问题，并不推荐使用，除非使用高分子聚合铝。迅速的分散和混合絮凝剂十 分重要，建议采用静态混合器或将注入点设在增压泵的吸入段，通常最佳加药量为 10－ 30mg/L，但应针对具体的项目确定加药量。 为了提高混凝剂絮体的强度进而改进它们的过滤性能， 或促进胶体颗粒间的架桥， 絮凝剂与 混凝剂一起或单独使用，絮凝剂为可溶性的高分子有机化合物，如线性的聚丙烯酰胺，通过 不同的活性功能团，它们可能表现为阳离子性、阴离子性或中性非离子性。混凝剂和絮凝剂 可能直接或间接地影响 RO 膜， 间接的影响如它们的反应产物形成沉淀并覆盖在膜面上， 例 如当过滤器发生沟流而使混凝剂絮体穿过滤器并发生沉淀； 当使用铁或铝混凝剂， 但没有立 即降低 pH 值时，在 RO 阶段或因进水浓缩诱发过饱和现象，就会出现沉淀，还有在多介质 滤器后加入化合物也会产生沉淀反应， 最常见的是投加阻垢剂， 几乎所有的阻垢剂都是荷负 电的，将会与水中阳离子性的絮凝剂或助凝剂反应而污染 RO 膜。 当添加的聚合物本身影响膜导致通量的下降，这属于直接影响。为了消除 RO/NF 膜直接和 间接的影响，阴离子和非离子的絮凝剂比阳离子的絮凝剂合适，同时还须避免过量添加。 4 微滤/超滤 采用超滤/微滤预处理工艺的反渗透/纳滤系统叫做集成膜系统（IMS）。与采用传统预处理 工艺的反渗透系统相比，IMS 设计具有一些明显的优势。 ● MF/UF 透过液水质更好。SDI 和浊度更低，明显降低了对反渗透的胶体和有机物、微生 物污染负荷。● 由于膜在这里是污染物的绝对屏障，MF/UF 滤液的高质量可以保持稳定。即便是地表水 和废水等水质波动异常频繁的水源，这种稳定性也不会改变。 ● 由于胶体污染减少，反渗透系统的清洗频率明显降低。 ● 与一些传统过滤工艺相比，MF/UF 系统操作更容易，耗时更少。 ● 与采用大量化学品的传统工艺相比，MF/UF 浓缩废液的处置比较容易。9回答者： hz3802633 - 三级
水处理一级反渗透加还原剂亚硫酸氢钠后为什么ORP会升高——提供以文本文档的格式的各类文档免费下载和在线浏览。}