混床水質惡化原因分析及處理

李文學

混床水質惡化原因分析及處理

李文學

（漣源鋼鐵有限公司能源中心，湖南婁底417009）

主要介紹某脫鹽水站混床產(chǎn)水水質惡化的原因分析、處理過程和防范措施。為盡快恢復正常供水，從最容易處理的方面著手，根據(jù)混床不同情況采取不同方法，以最快的時間恢復系統(tǒng)的正常運行。強調水質日常監(jiān)督和混床失效終點管理對減輕樹脂污染的重要性。

脫鹽水；混床；硅污染；復蘇

1 情況概要

該脫鹽水站于2009年投運，制水流程為無閥濾池+多介質過濾器+活性炭過濾器+反滲透（7套×50t/ h）+除碳器+混床（6臺×100t/h）。混床使用河北省廊坊樹脂廠的001*7型強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂和201*7型強堿性季胺Ⅰ型陰離子交換樹脂，陰陽樹脂配比為2：1，總裝填高度為1500 mm。原水為漣河水，電導率為400～550μS/cm，硬度為3～5.5 mmol/L,全硅含量為4～16 mg/L?；齑伯a(chǎn)水水質設計為電阻率≥5 MΩ.cm，SiO2≤20μg/L，實際以每四小時一次實驗室測量電導率≥1μS/cm為失效點。產(chǎn)水主要供漣鋼自發(fā)電用鍋爐補水。2013年4月第一臺高溫高壓鍋爐（發(fā)電五期）投產(chǎn)，因其對水質要求較原來的中溫中壓鍋爐高，加上用水量增大，該系統(tǒng)產(chǎn)水經(jīng)常出現(xiàn)水質超標，尤其是二氧化硅超標嚴重。2013年1月到8月水質如表1。

針對以上情況，決定對脫鹽水站混床進行串聯(lián)運行，串聯(lián)運行一級混床的失效標準為二氧化硅≥200μg/L，二級混床失效標準為二氧化硅≥20μg/ L，電阻率≤5 MΩ.cm(試驗室以測量電導率≥1μS/ cm為失效）。

2013年9月1日-10月17日混床串聯(lián)運行期間水質數(shù)據(jù)如下：

pH：5.0～8.5

硬度：0～3μmol/L）

電導率：0.5～4μS/cm）

二氧化硅：15～120μg/L

在串聯(lián)運行初期，脫鹽水質有明顯提高，但到10月1日開始，混床出現(xiàn)產(chǎn)水水質明顯變差，運行周期明顯縮短（從原來的平均可運行30 h縮短到4 h），于10月18日停止串聯(lián)運行，但混床產(chǎn)水水質更加惡化。2013年10月18日-10月29日停串聯(lián)運行初期數(shù)據(jù)如下：

pH:5.5～8.5

硬度5～42μmol/L

電導率:5～30μS/cm

二氧化硅:100～400μg/L

尤其是2#、4#混床產(chǎn)水水質特別差，經(jīng)多次再生后運行電阻率最高只有1.5～2.0 MΩ.cm，并且運行1～2 h就下降到零，經(jīng)取樣化驗運行電阻率最高點電導率≥5μs/cm,二氧化硅≥200μg/L。該脫鹽水已無法滿足鍋爐運行要求。

2 原因分析及處理過程

2.1 混床產(chǎn)水水質差、運行周期短的主要原因

①進水水質變差。

②進水裝置或中排裝置損壞。

③再生效果不好。

④樹脂層高度不夠或陰陽樹脂比例不對。

⑤樹脂被污染。

針對這些原因從最簡單最容易處理的方面著手，盡快恢復正常制水，保證正常生產(chǎn)，然后再對最難恢復的混床進行針對性的處理，讓所有混床恢復正常制水能力。

2.2 檢查混床進水水質，發(fā)現(xiàn)進水電導率比平常高，達82μS/cm，平常一般小于30μS/cm。檢查原水電導正常（500μS/cm左右），所以對反滲透逐組檢查發(fā)現(xiàn)7#RO產(chǎn)水電導達233μS/cm，對7#RO分組檢查發(fā)現(xiàn)第九組電導達514μS/cm，立即停止7#RO運行，對第九組膜取出檢查發(fā)現(xiàn)膜結垢嚴重，對其進行單獨清洗后裝復，該套RO產(chǎn)水總電導下降到50μS/cm，混床進水電導下降到30μS/cm以下。1#、6#混床產(chǎn)水水質達標，但其余的四臺混床產(chǎn)水水質還是不達標。

2.3 檢查2#、3#、4#、5#混床內樹脂高度（設計高度為1500mm）和樹脂顏色見表2。

結果表明，這四臺混床的樹脂高度均低于標準高度，所以按陰陽樹脂2：1添加到設計高度。再進行再生，3#、5#混床產(chǎn)水恢復正常。2#、4#混床產(chǎn)水電阻率還是不達要求。

2.4 對2#、4#混床采用“手動再生，堿液加倍”再生操作。原來混床的再生操作是自動再生，由程序自動控制再生進程，人工僅干預水位調整，為確保再生過程中反洗分層、進酸堿、置換等每一步都達到要求，對2#、4#混床進行人工再生，保證每一步合格后再進入下一步再生操作，尤其是確保反洗分層要明顯，適當加大進酸堿量。對4#混床人工再生后產(chǎn)水水質恢復正常。在對2#混床反洗分層時發(fā)現(xiàn)分層不明顯，經(jīng)多次松脂后再分層，還是不明顯。后對其用5%的NaOH溶液浸泡后重新分層，可見分層明顯，但再生后電阻率雖比原來略有提升，但還是不合格（電阻率最高2.5 MΩ.cm，SiO2≥200μg/L，運行2～4 h后電阻率降到0）。懷疑是樹脂嚴重污染，對其污染鑒別后進行復蘇處理。

2.5 對2#混床樹脂進行鑒別和復蘇：根據(jù)混床運行中SiO2≥200μg/L，待電阻率降到零后停下運行時取樣測SiO2為230μg/L，保持混床內的水浸泡到第二天取樣測SiO2達460μg/L，說明樹脂顆粒內有殘余的SiO2在緩慢釋放，初步判斷樹脂被SiO2污染。

處理：根據(jù)各種資料介紹，對被硅污染的強堿陰樹脂，最好采用加熱至35℃左右的堿液浸泡后再使用再生堿液加倍、濃稀結合，多次再生的方法對樹脂進行復蘇。因本單位未設置再生堿液加熱裝置，無法直接加熱再生堿液，只能盡量通過原水池加熱蒸汽將整個原水由20℃左右加熱到25～30℃，到除鹽水箱的水溫也在25℃左右。再利用再生泵將堿稀釋到5%濃度打入混床內對樹脂浸泡，考慮到樹脂還可能被有機物污染，在用堿浸泡的同時添加10%的NaCl,因現(xiàn)場無配套的食鹽液添加系統(tǒng)，臨時采用開上人孔門直接加固體工業(yè)食鹽700 kg，多次用壓縮空氣松脂進行溶解和混勻，浸泡48 h后放盡藥液，放出的藥液呈淺棕色，有三分之一的絮狀沉淀物，測量上部清液的SiO2為2300μg/L。再正洗到出水澄清，再用水浸泡到第二天，再正洗到出水pH值小于9停止正洗，開始再生，第一次再生后運行電阻率最高達5.6 MΩ.cm，SiO2≤10μg/L，但僅運行6 h后電阻率降到0。根據(jù)在實驗室內取少量該混床樹脂進行同樣濃度的堿和工業(yè)鹽浸泡發(fā)現(xiàn)陰陽樹脂分離，陰樹脂漂在水面上，樹脂顏色變化不明顯。后對樹脂沖洗干凈后，再用5%的鹽酸溶液浸泡發(fā)現(xiàn)樹脂顏色明顯變淺。再對該混床用5%的鹽酸溶液浸泡8小時后沖洗干凈再生后運行周期又有所延長，于是再對該混床重復用堿和鹽酸浸泡兩次沖洗后再生運行恢復正常。

2.6 2#混床硅污染的原因分析。硅化合物在水中存在的形態(tài)很復雜，有離子態(tài)、聚合態(tài)，膠體態(tài)。強堿陰樹脂與硅化合物之間的反應，既有離子交換過程，也有物理吸附過程。強堿陰樹脂對陰離子的選擇性順序為：SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3-＞HSiO3-，它對硅酸根的選擇性最差，并且它對膠體硅一般不發(fā)生離子交換反應，只能通過機械過濾和吸附的形式部分去除。該除鹽水系統(tǒng)于2013年8月30日開始串聯(lián)運行，一級混床的失效標準為SiO2≥200μg/L，而SiO2無在線檢測，加上檢測間隔為每班（8 h）一次，等檢測到超標退出運行時SiO2的含量可能遠遠超出200μg/L。SiO2的超標在樹脂內聚合成膠體硅。而對SiO2的清洗最好在堿液加熱到35～45℃再生時效果最佳，而本水站無堿液加熱裝置，一般都在常溫水下再生，串聯(lián)期間再生水溫只有18～23℃左右。每次再生時不能徹底除去SiO2，這種污染具有累積性，在運行中會部分游離出來而進入產(chǎn)水中，泄漏會一個周期比一個周期更嚴重，導致產(chǎn)水完全不合格。

統(tǒng)計混床串聯(lián)運行期間（共計48天）混床運行情況如表3。

從表3可看出，2#混床做一級使用次數(shù)最多，樹脂污染最嚴重，符合實際情況。

3 總結

3.1 當混床出現(xiàn)產(chǎn)水水質差、運行周期短時要先查找最常見最容易處理的原因，如進水水質、再生操作、樹脂高度等，然后再查找樹脂污染等難處理的情況，根據(jù)情況對癥處理，盡快恢復正常制水。

3.2 當混床產(chǎn)水水質惡化時找出原因并有效處理只是一種補救措施，因為混床是脫鹽水制水的最后一道關，混床產(chǎn)水水質不達標會造成熱力設備的結垢或腐蝕甚至停產(chǎn)事故。所以脫鹽水系統(tǒng)在日常生產(chǎn)中要重視水的預處理工作，加強原水和反滲透產(chǎn)水水質的定期監(jiān)督，確?；齑策M水水質。在混床運行和再生過程中注意觀察是否有樹脂泄漏，定期檢查樹脂高度和觀察樹脂顏色，及時消除隱患，才能夠保證混床系統(tǒng)的安全運行?；齑苍诖?lián)使用中要把握好失效終點，對一級混床強化再生操作，最好安裝再生液升溫設施，避免樹脂深度污染后復蘇困難。

[參考資料]

[1]陳潔，楊東方.鍋爐水處理技術問答[M].北京:化學工業(yè)出版社，2003.

[2]李培元.火力發(fā)電廠水處理及水質控制[M].北京:中國電力出版社，2009.

[3]劉曉,周菊華.電廠水處理及化學監(jiān)督[M].北京:中國電力出版社，2012.

[4]李欣、,孟強,文功謙,朱興寶.強堿陰樹脂硅污染的復蘇[J].凈水技術，2010，29（2）：67-70

Cause Analysis and Treatment of Water Quality Deterioration of Mixed Bed Outlet

Li Wenxue
(Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co.,Ltd.,Loudi,Hunan 417009,China)

Cause analysis and treatment process of water quality deterioration at the mixed bed outlet of a demineralized water system and preventive measures are introduced.Normal water supply was restored as soon as possible by taking the easiest treatment approach and adopting different methods according to different situations of the mixed bed.The importance of daily monitoring of water quality and failure point management of the mixed bed for reducing pollution to resin is emphasized.

demineralized water;mixed bed;silicon pollution;recovery

TQ085

B

1006-6764（2015）01-0054-03

2014-09-02

李文學（1973-），女，大學本科學歷，工程師，現(xiàn)從事電廠鍋爐水處理工作。