離子交換樹脂污染的處理與預(yù)防

唐杰林，盧 彪

（云南天安化工有限公司熱電車間，云南安寧 650309）

·經(jīng)驗(yàn)交流·

離子交換樹脂污染的處理與預(yù)防

唐杰林，盧 彪

（云南天安化工有限公司熱電車間，云南安寧 650309）

分析了離子交換樹脂污染的原因，提出了離子交換樹脂被鈣、鐵、有機(jī)物污染后的處理和預(yù)防措施。

離子交換樹脂；污染；鈣；有機(jī)物；鐵

近年來，由于地表河流污染的加重，地表水中離子含量大幅增加，從而導(dǎo)致離子交換樹脂的污染時(shí)有發(fā)生。云南天安化工有限公司脫鹽水原水采用離子交換樹脂處理，一開一備，冷凝液采用精密過濾加混床樹脂處理，但是隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，樹脂污染時(shí)有發(fā)生。

1 水處理裝置狀況

本公司水處理裝置工藝流程圖如圖1所示。系統(tǒng)工況說明：

圖1 水處理工藝流程圖Fig.1 Flow chart of water treatment

1）預(yù)處理。水廠來原水經(jīng)過無煙煤石英砂多介質(zhì)過濾器處理后，濁度≤3NTU，余氯質(zhì)量濃度＜0.3 mg／L；

2）一級(jí)脫鹽處理系統(tǒng)。經(jīng)過多介質(zhì)過濾器過濾后出來的水進(jìn)入沸騰床陽離子雙室交換器，陽離子交換后進(jìn)入脫碳器、雙室沸騰床陰離子交換器除去大部分的陰陽離子，出來的一級(jí)脫鹽水電導(dǎo)率≤10μs／cm；二氧化硅質(zhì)量濃度≤30μg／L；

3）原水二級(jí)脫鹽處理系統(tǒng)。經(jīng)過一級(jí)脫鹽處理的脫鹽水原水混床，經(jīng)過混床陽離子樹脂處理后達(dá)到二級(jí)脫鹽水標(biāo)準(zhǔn)指（電導(dǎo)率≤0.3μs／cm，二氧化硅質(zhì)量濃度≤10μg／L）；

4）冷凝液處理系統(tǒng)。外界各裝置來的蒸汽冷凝液（電導(dǎo)率≤10μs／cm，pH＝8.7～9.5，NH4＋質(zhì)量濃度≤0.7mg／L），通過板式換熱器降溫（t≤50℃）進(jìn)入精密過濾器除去水中的雜質(zhì)后進(jìn)入冷凝液混床，經(jīng)過離子交換后，達(dá)到二級(jí)脫鹽水的標(biāo)準(zhǔn)。

5）脫鹽再生系統(tǒng)。各床子失效后，分別使用硫酸和NaOH進(jìn)行再生。

2 裝置存在的問題

裝置設(shè)計(jì)之初采用河水，由于近年來河水不斷被污染，原水水質(zhì)惡化，水體營養(yǎng)化加重，水中離子含量大幅上升。原水水質(zhì)分析結(jié)果見表1。

因當(dāng)初河水水質(zhì)較好，故裝置應(yīng)對(duì)水質(zhì)污染的能力十分薄弱，從2011年開始脫鹽制水能力大幅下降，樹脂污染頻頻發(fā)生，對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。同時(shí)，由于外界冷凝液回收裝置缺少防腐、除鐵等措施，導(dǎo)致冷凝液水質(zhì)也大幅惡化，造成精密過濾器濾芯頻頻堵塞，運(yùn)行成本大幅增加。

表1 近年來原水水質(zhì)分析結(jié)果Tab le 1 The raw water quality analysis result recently

3 鈣污染的處理及預(yù)防

離子交換樹脂出現(xiàn)鈣污染時(shí)，樹脂再生壓差增加，再生廢液排放不暢，再生廢液顏色嚴(yán)重時(shí)呈乳白色。

3.1 鈣污染的原因

樹脂吸附的Ca2＋與硫酸再生液中的H＋交換后，再生液中的Ca2＋濃度會(huì)大幅增加，Ca2＋與SO4

2-生成CaSO4沉淀，附著在離子交換樹脂的表面，造成陽離子交換樹脂被污染。

3.2 鈣污染的處理處理措施

1）排水至樹脂上部15～30 cm、然后通入空氣擦洗10 min；

2）通水反洗樹脂至樹脂出水干凈為止，注意控制水流量流速；

3）沖洗干凈交換器的相關(guān)閥門管道。

3.3 鈣污染的預(yù)防措施

1）由于使用硫酸再生，如果開始硫酸濃度過高很容易導(dǎo)致生成CaSO4，為此采用分步再生的方式。第一步，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%～0.9%之間，時(shí)間100 min，第二步，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%～1.7%，時(shí)間80 min，第三步，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，時(shí)間20 min。

2）將陽離子交換器內(nèi)部尼龍捆扎的稀釋布水分布管更換為316L饒絲布水管，并定期排清理布水管內(nèi)的碎樹脂，保障布水均勻。

3）定期將樹脂移入體外清洗水罐進(jìn)行空氣擦洗，條件具備的情況下，定期進(jìn)行一次鹽酸再生。

4）定期檢查交換器內(nèi)部，查看白球有無抱團(tuán)現(xiàn)象，雙頭濾冒有無被碎樹脂堵塞現(xiàn)象等，防止布水不均勻。

4 有機(jī)物污染的處理及預(yù)防

隨著水質(zhì)的不斷惡化，水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重，僅僅依靠多介質(zhì)過濾器，很容易出現(xiàn)陰離子樹脂被有機(jī)物污染現(xiàn)象。隨著污染的加劇，陰離子樹脂的顏色逐漸加深，嚴(yán)重時(shí)顏色呈棕黑色。

4.1 有機(jī)物污染的原因

水中的有機(jī)物來源主要是水中的動(dòng)植物腐爛后形成的腐殖酸等帶負(fù)電基團(tuán)的線型大分子，它們與陰離子樹脂反應(yīng)交換后，難以再生解析出來，日積月累嚴(yán)重影響樹脂的正常運(yùn)行。

4.2 有機(jī)物污染的處理

目前，較有效的處理手段是采用10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）NaCl＋4%NaOH混合液的處理方式進(jìn)行處理。處理的原理：化學(xué)作用：用NaCl除去樹脂上的色素；機(jī)械作用：NaOH使樹脂膨脹，NaCl使樹脂收縮，交替作用使樹脂空隙中的有機(jī)物被擠出。

處理過程一般為：

1）用相當(dāng)于3個(gè)樹脂床體積的10%NaCl溶液通過樹脂層，使樹脂徹底失效；

2）用相當(dāng)于3個(gè)樹脂床體積的10%NaCl＋4%NaOH混合液，以緩慢的流速通過樹脂層，當(dāng)相當(dāng)于2個(gè)樹脂床體積的混合液通入后，浸泡樹脂8 h或放置過夜，再通入第3個(gè)床層體積的混合液；

3）每2 h空氣擦洗一次，時(shí)間15～20min。

4）用除鹽水沖洗，取樣分析pH值為中性且排水透明清澈無泡沫，觀察樹脂有無抱團(tuán)和漂浮現(xiàn)象。

4.3 有機(jī)物污染的預(yù)防措施

1）做好水質(zhì)檢測(cè)，加強(qiáng)水質(zhì)COD等控制；

2）在水廠加增曝氣生物濾池、石灰一級(jí)軟水處理措施，提高混凝澄清效果，保障原水水質(zhì)；

3）在多介質(zhì)過濾器后面增加活性炭過濾器；

4）定期對(duì)陰離子樹脂進(jìn)行樹脂復(fù)蘇處理。

5 鐵污染的處理與預(yù)防

鐵污染是離子樹脂最常見的一種污染，以天安公司脫鹽水為例，公司的原水中含有一定量的鐵離子，再生用的NaOH也含有一定量的鐵離子，最嚴(yán)重的是冷凝液系統(tǒng)中的回收的冷凝液中鐵含量十分高，而且該冷凝液系統(tǒng)未有除鐵設(shè)備，從而導(dǎo)致冷凝液系統(tǒng)鐵污染嚴(yán)重，鐵污染的污染源主要是鐵化合物膠體和鐵離子。

5.1 鐵污染的處理

鐵污染一般采用5%～10%鹽酸進(jìn)行處理或者使用復(fù)蘇劑進(jìn)行處理，處理步驟為：

1）樹脂失效后將交換器水排掉；

2）向混床內(nèi)通入5%～10%鹽酸至樹脂層上20～40 cm，浸泡30min左右；

3）通入空氣進(jìn)行擦洗5～10 min，然后再浸泡，反復(fù)多次操作，直到浸泡液的酸度和鐵含量不變?yōu)橹梗?/p>

4）對(duì)混床樹脂進(jìn)行分層操作并分別用酸堿處理30min；

5）按正常再生步驟進(jìn)行再生。

5.2 鐵污染的預(yù)防措施

1）加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)控，控制水提濁度，保障原水水質(zhì)；

2）嚴(yán)格控制NaOH中鐵含量；

3）冷凝液回收裝置前增加除鐵設(shè)備。重新投用過濾設(shè)備；

4）定期對(duì)樹脂進(jìn)行復(fù)蘇處理。

Treatm ent and prevention of Ion Exchange Resin contam ination

TANG Jie-lin LU Biao

（Yunnan Tianan Chemical Co.thermoelectric plant，Anning 650309，China）

Causes of ion exchange resins contamination were analyzed.Treatment and preventive measures for ion exchange resins contaminated by calcium，iron and organicmatter were proposed

ion exchange resin；contamination；calcium；organics；iron

TQ425

A

1004-275X（2015）03-0059-03

12.3969／j.issn.1004-275X.2015.03.017

收稿：2015-02-04

唐杰林（1981-），男，重慶人，工程師，從事水處理技術(shù)工作。