脫鹽水的預處理過程研究

祝晶晶

(山西潞安集團煤基合成油有限公司，山西 長治 04600)

引 言

水作為重要的生產要素，在工業(yè)生產中占有不可替代的作用，尤其是在像化工、發(fā)電、石油、煉鋼等行業(yè)中，很多設備都需要用水去進行冷卻處理，以確保設備處于良好的狀態(tài)，更好的服務于生產。但是如果將自然界未經過處理的水源直接加入到設備中，隨著設備的運行，水中的顆粒會不斷沉積在管路中，使得管路中水的流動不暢，嚴重時會使管路堵塞；而更為嚴重的危害是水中存在的大量離子，隨著水分的蒸發(fā)，水中離子濃度會逐漸變高，水中離子會慢慢腐蝕管路內壁，使管路變脆弱，甚至可以導致危險事故的發(fā)生[1]。因此在工業(yè)生產中水在被使用前，很有必要對其進行處理，以去水中的固體顆粒、各種微生物、各種有機物以及一些危害設備運行的有害離子，而這一過程稱之為水的脫鹽處理。

當今社會面臨水資源短缺、水污染加劇，從而導致脫鹽水原水水質波動大，含有較多的雜質，嚴重影響了脫鹽水的制備過程。而在脫鹽水的制備過程中，一般都需要對原水進行預處理。當今社會面臨水資源短缺、水污染加劇的情況，從而導致脫鹽水原水水質波動大，含有較多的雜質，嚴重影響了脫鹽水的制備過程。而在脫鹽水的制備過程中，一般都需要對原水進行預處理。脫鹽水的預處理主要是通過物理方法、化學方法、生物方法，將原水含有的有機物、固體顆粒、各種微生物細菌以及各種有害化合物去除到一定范圍。

1 原水中各種有害物質的來源、危害及處理方法

首先是原水中固體顆粒的來源。原水中的固體顆粒主要是泥沙、未分解的動植物殘余物、各種人造物質。其次原水中各種有機物質的來源。在自然界條件下，動物死亡和植物死亡后其尸體會慢慢腐敗分解，在這個過程中會形成酸類化合物，其組成相當復雜，分子量差別巨大，但是它們有一個共同點，都是含有羧基(—COOH)基團的有機弱酸。在被工業(yè)污染的水源里，往往含有各種人造有機物。例如農藥殘留、含氯的溶劑殘余、各種難分解的的合成物質。

水中含有的有機雜質如果未被完全去除，便會進入到設備管路中。在設備運行過程中有機物會被高溫分解，產生各種有害物質，在溫度很高的情況下有機雜質甚至會發(fā)生碳化反應?？傊袡C雜質進入管路系統(tǒng)后，會形成含碳的沉積物。這種物質會附著在管路內壁上，容易使附著位置的管壁發(fā)生破壞。而且一旦某個位置形成了這種附著物即使采用酸洗的方法也去除不了。另外有機物質分解產物中還包括HCl和H2SO4，這些酸類物質在隨著水循環(huán)的過程中，會破壞管壁上氧化鐵保護膜形成局部位置腐蝕，嚴重的甚至會發(fā)生泄露事故，危害生產安全，造成經濟損失。

固體顆粒處理主要通過沉降處理和添加各種過濾器處理。脫鹽水系統(tǒng)過濾器的使用，一般分為石英砂過濾器和活性炭過濾器，在石英砂過濾器前采用投加聚合氯化鋁的方式進行除濁處理時，應特別注意濾料的選擇問題，濾料偏細，容易造成管路堵塞，影響進水效率，即使通過加大反沖洗頻率的方式，也很難產生效果；濾料顆粒太大，水中含有的雜質不能有效去除，增加后續(xù)設備負擔，并直接影響最終脫鹽水的質量。采用活性炭過濾器時，注意活性炭的選擇和顆粒大小，使用過程注意加強反洗和進行定期更換。有機物處理方法主要是通過活性炭的吸附作用于以去除[2]。

2 水中有機相對分子質量的測定

有機物對脫鹽水處理過程的影響很大，研究有機物在水中的行為對水處理工藝的改進益處很多。而一類有機物的一個重要的共性指標即為具有相近的分子量。當前測定有機物相對分子質量的常用方法有兩種，一種是凝膠色譜法，也稱之為GPC法；一種是超濾膜法，也稱之為UF膜法。超濾膜法是在攪拌池中在已知截留分子量的超濾膜用純氮氣施以一定的壓力，從而分離不同分子量物質的方法。凝膠色譜法主要利用凝膠的選擇通過性，通過在色譜柱中填裝多孔凝膠，多孔凝膠具備一定的孔徑分布。當有水通過凝膠物質時，小分子量的成分可以進入凝膠內，其分子量越小，在凝膠中經過的路徑就會越長，時間也會越長，便會遲出現在出水中；大分子量的有機物無法穿過凝膠，很快便會通過色譜柱，出現在水中。按照穿過色譜柱的時間長短，可以確定水中不同物質的相對分子質量大小[3]。文中采用液相色譜儀對水樣中有機物相對分子質量分布進行測定。

一般的情況下，水中都會含有一定量的有機物，而有機物的存在會對脫鹽水處理系統(tǒng)產生重要的影響。因此，有必要對水中的有機物進行測定。對當地某條河流進行有機物分子量取樣分析，結果如圖1所示。

圖1 有機物相對分子質量分布

由圖1分析結果顯示，原水中有機污染物分布較為集中，其相對分子質量主要集中在在4 600 Da～5 800 Da的范圍內。

在處理微污染飲用水的過程中，單純通過常規(guī)方法很難達到目的。現在處理微污染飲用水的方法主要有以下三個方面：第一種是活性炭深度處理方法，第二種是以混凝沉淀過濾為核心的常規(guī)水處理方法，第三種是利用生物技術處理的方法。

根據現代水處理理論，在處理微污染飲用水的過程中，想單純通過采用常規(guī)的處理方法已經無法達到目的。目前主要的處理手段有以下幾個方面?；钚蕴可疃忍幚?、生物處理技術、以及以混凝沉淀過濾為核心的常規(guī)水處理方法。三種常規(guī)水處理方法都有各自不同的特點和優(yōu)勢，針對不同類型水質。根據原水中機物相對分子質量的不同，其具體應用范圍為：當采用生物處理時，要求原水中有機物的相對分子質量范圍為<500 Da；當用活性炭吸附處理飲用水時，原水的有機物相對分子質量應該在>500 Da～<3 000 Da的范圍內；當采用混凝沉淀過濾處理時，要求原水有機物相對分子質量>3 000 Da。根據相對分子質量分布情況，可采用混凝沉淀過濾處理的方法處理所在地水源。

3 混凝劑選擇

根據所選擇的水質特點，本次混凝試驗選用了3種組分物質進行試驗，通過加入各混凝劑的量的變化，來測量水的濁度值，從而得出結論?；炷齽┏煞郑鐖D2所示。1號混凝劑圖中符號C1，成分為聚合氯化鋁和聚合氯化鋁鐵混合混凝劑，比例1∶1；2號混凝劑圖中符號C2，成分為聚合氯化鋁；3號混凝劑圖中符號C3，成分為聚合氯化鋁鐵。

圖2 混凝劑對水源濁度處理處理效果的影響

混凝實驗結果顯示，隨著混凝劑加入量的不斷增加，原水濁度開始逐漸降低，當添加量增加到2.0 mg/L時，三種混凝劑均達到比較低的值，繼續(xù)增加混凝劑的加入量，原水的濁度下降不明顯，甚至濁度略微提高，這可能由于混凝劑添加過量引起。這其中濁度下降最為明顯的使2號混凝劑，即聚合氯化鋁混凝劑，所以應選用聚合氯化鋁作為此原水的混凝劑，添加混凝劑的量應該控制在略微大于2.0 mg/L。

由第106頁圖3可知3號混凝劑效果最好。由于混凝處理的主要目的是降低濁度，因此原水的混凝劑選擇上建議選擇氯化鋁混凝劑。

圖3 混凝劑添加對水源有總有機碳(TOC)的處理效果的影響

4 活性炭的選擇

由于有機物的去除主要通過活性炭的吸附作用來去除，所以活性炭的選擇也很重要。活性炭按材質可以分為：椰殼活性炭、果殼活性炭(包括杏殼活性炭、果核殼活性炭、核桃殼活性炭)、木質活性炭、煤質活性炭。文中分別使用一種材質的活性炭對余元進行吸附檢測。結果顯示果殼活性炭效果最佳。

5 結語

通過本次試驗研究，此次原水的預處理適合選用果殼活性炭作為吸附劑，選用氯化鋁作為混凝劑，添加混凝劑的量應該控制在略微>2.0 mg/L。