化學(xué)除鹽制水系統(tǒng)再生酸、堿耗高的原因及對策分析
2015-04-29 00:00:00張麗華
【摘 要】本文通過對影響離子交換樹脂再生酸、堿耗的各種因素和對策分析，詳細(xì)闡述了我廠酸、堿耗高的原因和應(yīng)采取的措施，在防止和減少離子交換樹脂污染方面，提出了應(yīng)用超聲波結(jié)合傳統(tǒng)化學(xué)藥劑的清洗方法，來提高離子交換樹脂工作交換容量，降低再生酸、堿耗量。
【關(guān)鍵詞】樹脂；酸、堿耗量；污染；再生工藝；再生方式；超聲波清洗
0.前言
火電廠鍋爐補給水處理，一般均采用離子交換除鹽法，利用離子交換樹脂的交換具有可逆性，采用酸、堿等再生劑對失效的離子交換樹脂進(jìn)行再生復(fù)蘇。每年用于離子交換樹脂再生復(fù)蘇的酸、堿用量均較大，其產(chǎn)生的酸、堿再生廢液也是電廠排放的主要廢液之一，需花大力氣進(jìn)行環(huán)保治理，怎樣減少酸、堿用量，降低除鹽系統(tǒng)再生酸、堿耗量，一直是電廠化學(xué)的主要工作之一。
1.十里泉電廠化學(xué)除鹽補給水處理系統(tǒng)酸、堿耗量現(xiàn)狀
十里泉電廠鍋爐補給水處理的方式為：預(yù)處理→一級除鹽→混床，水處理系統(tǒng)為四套一級單元除鹽系統(tǒng)和五臺體內(nèi)再生陰、陽混合離子交換器所組成。2006年、2007年鍋爐補給水處理中，離子交換系統(tǒng)再生酸、堿耗的具體數(shù)值與集團公司節(jié)能評價體系中要求的酸、堿耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較：如下表：
通過上表對比可知，我廠離子交換樹脂再生酸、堿耗均高于集團公司標(biāo)準(zhǔn)，可見在降低除鹽制水系統(tǒng)再生酸、堿耗上，還有很大潛力可挖，還有很多工作要做。
2.我廠除鹽系統(tǒng)再生酸、堿耗高的原因
造成除鹽制水系統(tǒng)再生酸、堿耗高的因素較多，結(jié)合我廠的實際情況分析歸納如下：
2.1離子交換樹脂的污染
2.1.1新樹脂的污染
離子交換樹脂是由一些有機物聚合而成的高分子化合物，它具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在它的工業(yè)產(chǎn)品中，樹脂孔內(nèi)常含有少量低聚物和未參與聚合或縮合的單體。在新樹脂投運后，這些有機低聚物和單體會逐漸釋放出來，造成出水水質(zhì)下降。另外樹脂在制造和裝卸中，會受到原料中的無機雜質(zhì)及設(shè)備腐蝕產(chǎn)物的污染，使樹脂中含有少量泥沙、鐵、鉛、銅等無機物，這些無機物在樹脂投運后也會造成出水水質(zhì)下降。
2.1.2氧化降解污染樹脂
離子交換樹脂在長期使用過程中，若與具有氧化性的物質(zhì)接觸，則樹脂會被氧化而失去離子交換能力，其主要發(fā)生在當(dāng)生水中存在大量細(xì)菌或殘留有活性氯，或再生用的工業(yè)鹽酸具有強氧化性的電廠。氧化降解后的樹脂含水量提高，體積變大，工作交換容量減少，同時向水中釋放有機物，出水水質(zhì)差，周期制水量大大減少。
2.1.3鐵污染
離子交換樹脂中的鐵主要來源于設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物。另外，生水中或酸、堿再生液中也可能存大量鐵的離子態(tài)或分子態(tài)化合物。鐵離子具有易被陽樹脂上其它離子交換而難再生的性質(zhì)，因此鐵離子在長期運行和再生過程中逐漸被積累，而影響其它離子的交換，造成工作交換容量下降。鐵分子多以膠合狀態(tài)存在，還會與有機物結(jié)合。當(dāng)它們經(jīng)過陽、陰、混床時，就覆蓋在樹脂表面，并逐漸滲透到樹脂網(wǎng)孔中，造成深度污染。無論是陽、陰樹脂都可能受到鐵的污染。對于陽樹脂而言，受鐵污染比其它污染物更為常見。
2.1.4懸浮物污染
天然水中存在著許多懸浮態(tài)的、膠態(tài)的泥沙微粒，若混凝過濾處理不徹底就會隨清水進(jìn)入陽離子交換器中。此外，混凝澄清劑也會隨清水進(jìn)入沉積在陽離子交換樹脂的床層上，滲透到樹脂中，堵塞、包裹交換樹脂，造成樹脂制水量減少、出水水質(zhì)變差，再生酸、堿耗增大。
2.1.5有機物污染
凝膠型強堿陰離子交換樹脂受有機物污染是較普遍的，也是很嚴(yán)重的。天然水中的有機物通常是腐植酸和富維酸兩類，這類積聚的膠體大分子有機物帶負(fù)電荷，它被陰樹脂吸附后或包纏在球體表面，這種吸附是不可逆的，不能用簡單再生清洗的方法除去，受有機物污染的陰樹脂顏色變深，污染深度可由以下簡易方法判斷。
（a）將50ml陰樹脂用水洗滌3-4次。
（b）用10%食鹽水浸泡20分鐘。
（c）倒出浸泡液進(jìn)行比色。
被有機物污染的運行癥狀是：正洗時間長，可增加到正常正洗2-5倍；運行時間短，再生劑量大，水質(zhì)緩慢下降，如出水二氧化硅、電導(dǎo)增高、PH降低等。
此外還有油、膠態(tài)硅等其它污染物造成的污染，均會造成除鹽制水系統(tǒng)的酸、堿耗增大。
2.2再生方式的影響
離子交換換器的再生方式對其運行周期、出水水質(zhì)和酸、堿耗均有較大的影響，逆流再生的再生效果要優(yōu)于順流再生的效果，對應(yīng)的酸、堿耗也較低。
2.3再生工藝的影響
離子交換樹脂的反洗程度、再生液的濃度、溫度、流速、用量、接觸時間等均會對離子交換樹脂再生效果有影響，進(jìn)而影響離子交換樹脂的工作交換容量和再生酸、堿耗。
此外，再生劑的種類、品質(zhì)等都會對再生效果和酸、堿耗有影響。
3.降低離子交換樹脂再生酸、堿耗的對策
近年來，富電總廠在降低酸、堿耗方面采取了許多措施，取得了較好的效果，使酸、堿耗由幾年前的100g/mol左右下降到目前的60g/mol左右，但較集團公司提出的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距。富總廠化學(xué)車間目前主要采取了如下措施來降低除鹽制水系統(tǒng)的酸、堿耗。
3.1加強管理，提高運行人員責(zé)任心，優(yōu)化再生工藝。
眾所周知，化學(xué)除鹽制水系統(tǒng)運行是否平穩(wěn)正常，是否經(jīng)濟安全，化學(xué)預(yù)處理工作起著決定性的作用。要想降低酸、堿耗，就得從化學(xué)補給水處理的源頭——預(yù)處理抓起，精心調(diào)整無閥濾池運行，監(jiān)督超濾的運行狀況，及時更換20um過濾器濾芯，同時，在超濾壓力增大，產(chǎn)水下降的情況下，及時進(jìn)行化學(xué)清洗，始終使超濾的出水水質(zhì)（濁度）控制在2FTU以下。此外還應(yīng)加強過濾器的反洗和運行監(jiān)督工作，保證預(yù)處理后的清水達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)，減輕后級除鹽系統(tǒng)的運行負(fù)擔(dān)。
化學(xué)車間在實際再生操作過程中，開展了離子交換器運行周期和酸、堿耗指標(biāo)競賽活動，獎優(yōu)罰劣，增強運行人員責(zé)任心。此外，還根據(jù)季節(jié)特點，結(jié)合嫩江水源水質(zhì)情況，模擬再生試驗，確定交換器最佳的反洗強度、進(jìn)酸、堿量、再生液濃度、溫度、時間等來優(yōu)化再生工藝，同時不斷加強運行人員的培訓(xùn)工作，均取得了較好的效果，大大降低了再生酸、堿耗量。
3.2加大技改力度，優(yōu)化再生方式。
我廠化學(xué)四套除鹽制水設(shè)備中，通過細(xì)心觀察，不斷試驗，找到了再生過程中樹脂亂層是影響酸堿耗的一個主要原因，在重新調(diào)整底部石英砂墊層的基礎(chǔ)上，采取變流量再生方式，開始大流量后期小流量的再生方式，適當(dāng)延長了置換時間，使陰陽床運行平穩(wěn)正常，達(dá)到了設(shè)計周期，大大降低了酸堿耗。
3.3密切監(jiān)督水源水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)水源水質(zhì)異常時，我們及時切換備用水源，防止異常水源污染除鹽系統(tǒng)，造成酸、堿耗量的增加。
3.4加強再生劑品質(zhì)監(jiān)督，做到每批酸、堿進(jìn)廠時，都按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)取樣檢測，做到三證齊全、品質(zhì)合格，防止因再生劑品質(zhì)等原因影響再生效果。
3.5防止樹脂污染和復(fù)蘇處理。
通過近幾年來的共同努力，化學(xué)再生酸、堿耗量有了明顯的下降，但降至目前的水平，再降低已較困難，而且還容易出現(xiàn)反復(fù)，甚至重新增大的可能。為此在降低酸、堿耗，增大樹脂工作交換容量上，目前主要困擾難題就是污染物對樹脂的污染及其復(fù)蘇處理。經(jīng)過實際檢查取樣分析，我廠離子交換樹脂的鐵污染和有機物污染較嚴(yán)重，是影響我廠酸、堿耗進(jìn)一步降低的主要因素。
為了防止和減少離子交換樹脂的污染，我們除采取加強原水水質(zhì)的監(jiān)控和新樹脂的預(yù)處理工作外，還加強了生水的預(yù)處理和活性碳過濾器的運行監(jiān)督和調(diào)整工作。目前我廠活性碳過濾器中活性炭已運行使用多年，基本失去應(yīng)有的濾除功能，下步計劃對活性碳進(jìn)行復(fù)蘇處理，來減輕離子交換樹脂的污染。
我廠針對污染了的離子交換樹脂的處理還停留在傳統(tǒng)的加藥清洗上，對鐵、有機物污染的清洗效果較差，很難徹底清除離子交換樹脂中的污染物，恢復(fù)樹脂的交換容量。目前，國內(nèi)一些電廠已開始應(yīng)用超聲波清洗離子交換樹脂，均取得了較好的效果。其原理為：高頻率的超聲震動所起的空化作用，使樹脂中的各種污染物受到松動、破壞，進(jìn)而轉(zhuǎn)到水中被反洗水沖走。實踐證明，用超聲波清洗新樹脂及泥沙污染的陽樹脂效果最好，清洗受鐵及有機物污染的樹脂有一定的效果，如配合化學(xué)藥劑進(jìn)行清洗可大大提高清洗效果，為了防止樹脂深度污染應(yīng)定期對離子交換樹脂進(jìn)行超聲波清洗。
我廠可引進(jìn)離子交換樹脂超聲波清洗儀，配合傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑定期對運行中離子交換樹脂進(jìn)行清洗，就會防止或減少離子交換樹脂的污染，提高再生效果，進(jìn)一步降低酸、堿耗量。
4.結(jié)束語
我廠每年鍋爐補給水處理用于再生的酸、堿費用占化學(xué)車間全年生產(chǎn)維護(hù)費用的三分之一以上，降低鍋爐補給水處理系統(tǒng)再生酸、堿耗，減少酸、堿用量，不僅可以減少環(huán)境污染，還可以節(jié)約大量的生產(chǎn)維護(hù)費用。實踐證明，只有應(yīng)用科學(xué)的方法，從多個方面采取措施，才能使酸、堿耗維持在相對較低且合理的水平。
