水源變化對離子交換樹脂的影響及處理措施

張慶華（中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

水源變化對離子交換樹脂的影響及處理措施

張慶華（中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

分析了地下水混摻地表水后水質(zhì)特點，主要探討了它對原有離子交換樹脂的影響，并提出消除該影響的對策，為推進(jìn)減少地下水資源使用提供寶貴經(jīng)驗。

離子交換樹脂；中性鹽；COD；重碳酸鹽

天津某石化地下水混摻地表灤河水后發(fā)生很大變化，水溫降低，總含鹽量增加，中性鹽比重增加，重碳酸鹽、硅酸鹽比重減少，COD含量增加。固定陽雙層床、陰雙層床的強(qiáng)弱樹脂填裝比例不能處理劇增的中性鹽離子，導(dǎo)致離子交換器周期制水量下降；混摻地表灤河水后的水溫降到4℃，影響到離子交換效果；另外樹脂出現(xiàn)再生不下來，二級除鹽水電導(dǎo)率出現(xiàn)偏高等情況。

1 離子交換樹脂的作用原理

天津某石化水處理車間脫鹽水采用二級離子交換法，將水中鹽類除去。先由H型陽雙層交換器和OH型陰雙層交換器串聯(lián)組成一級脫鹽系統(tǒng)，進(jìn)入脫鹽系統(tǒng)的原水中，常含有Ca2+、Mg2+、Na+等陽離子和SO42-、CL-、HCLO3-等陰離子以及弱酸H2CO3和H2SiO3，當(dāng)此水通過弱酸H型樹脂是，水中各陰離子均被樹脂吸著，樹脂上的H+被置換到水中。然后通過弱、強(qiáng)堿性O(shè)H型樹脂時，水中各種陰離子均被樹脂吸著，樹脂上的OH-置換到水中與水中的H+結(jié)合成水。

水源變化對離子交換樹脂的影響及處理措施

1.1 水源變化對強(qiáng)弱樹脂裝填比例的影響

1.1.1 周期制水量減少

原來每臺陽離子交換器內(nèi)裝強(qiáng)、弱樹脂比例1：1，每臺陰離子交換器內(nèi)裝強(qiáng)、弱樹脂比例1：1.5，混摻地表灤河水后，陽、陰離子交換器周期制水量大幅度減少。

1.1.2 處理措施及效果

弱酸性陽離子交換樹脂只能在pH＞4時進(jìn)行交換反應(yīng)，而中性鹽分解則生成強(qiáng)酸，不能進(jìn)行中性鹽分解反應(yīng)，此時需要增加強(qiáng)陽樹脂裝填量；進(jìn)入陰離子交換器水質(zhì)pH＜4，弱堿樹脂交換反應(yīng)未受影響，陰離子H2CO3、H2SiO3減少，需要減少強(qiáng)堿樹脂裝填量增加弱堿樹脂量。按照地下水混摻灤河水1比1.5，根據(jù)樹脂工作交換容量及泄漏量確定強(qiáng)弱樹脂裝填量為，強(qiáng)陽：弱陽=2.2:1，陽離子交換器理論周期制水量1777 m3；強(qiáng)陰：弱陰=1:1.9，陰離子交換器理論周期制水量2097 m3。

表1 水源變化前后及調(diào)整樹脂比例離子交換器周期制水量對比

調(diào)整樹脂填裝比例后，地下水混摻灤河水后陽離子交換器、陰離子交換器的周期制水量分別增加約1200噸。

1.2 水溫對離子交換樹脂的影響

1.2.1 離子交換器樹脂交換能力下降

由于灤河水為地表水，冬季低溫時水溫較低達(dá)到5℃，影響樹脂活性和離子交換器周期制水量，陰離子交換器再生時，低溫NaOH再生液中的OH-的擴(kuò)散受到較大的影響，影響樹脂的再生效果。

1.2.2 處理措施及效果

提高水溫可以加快提高離子交換效果，同時離子的熱運(yùn)動加快，單位時間內(nèi)離子接觸樹脂顆粒表面的次數(shù)增多，水的粘度減小，液膜變薄，故可以促進(jìn)離子交換樹脂對水中離子的吸附速度。

提高再生液溫度，有利于提高樹脂的再生度。這是因為提高再生液溫度能同時加快再生過程中離子內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散的速度，有利于再生交換，實驗證明：高溫再生比常溫再生的平均再生度提高5%以上，并能提高HSiO3-的洗脫率。

對水源加溫采取兩種方法。

在兩根來水管道上加裝氣汽混合器，低壓蒸汽均勻進(jìn)入水中對水源進(jìn)行加熱。

兩條寶坻水來水管線分別引入凝結(jié)水給來水加溫。

考慮避免高溫來水對陰樹脂降解的不利影響，控制加溫后水溫為20℃～30℃。

表2 調(diào)整樹脂比例前每小時引入35噸凝液加溫前后周期制水量對比

樹脂裝填比例餓調(diào)整前，進(jìn)行加溫實驗，陽離子交換器、陰離子交換器的周期制水量分別增加約400噸。

1.3 COD偏高對離子交換樹脂的影響

1.3.1 處理水中黃褐色漂浮物，樹脂抱團(tuán)

自從混摻灤河水后，離子交換器再生廢水出現(xiàn)大量淡黃色泡沫，交換器樹脂填裝層上部及中間水箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)黃褐色漂浮物。陽離子交換器、混床分別出現(xiàn)樹脂抱團(tuán)分層效果不好，導(dǎo)致陽床和混床樹脂再生困難的情況。取樣對黃褐色漂浮物高溫600℃灼燒，揮發(fā)分達(dá)到94%，判斷陽、陰樹脂受輕度有機(jī)物污染，樹脂產(chǎn)生腐殖酸鈣，對陽樹脂影響嚴(yán)重。

1.3.2 處理措施及效果

加強(qiáng)再生交換器逆流沖洗，縮短陽床大反洗周期，10個周期大反洗改為5個周期進(jìn)行一次大反洗，陽床樹脂倒入空罐再倒回進(jìn)行擦洗，用3%濃度鹽酸浸泡復(fù)蘇?；齑惭a(bǔ)充強(qiáng)陽樹脂，倒入空罐進(jìn)行擦洗，用5%堿液浸泡24小時復(fù)蘇，增加正洗時間達(dá)8個小時。中間水箱采取高液位溢流等方法以及人工打撈的方法，使水箱內(nèi)黃褐色漂浮物減少。

2 結(jié)語

提高水源溫度更換樹脂比例后，離子交換樹脂可承受混摻灤河水比例提高，由原來的地下水：灤河水=2:1提高到地下水：灤河水=1:2，降低了對地下水的使用量，陽離子交換器、陰離子交換器在地下水混摻灤河水1：1.5情況下，周期制水量比采取措施前增加約1600噸，二級除鹽水電導(dǎo)率低于0.18μs/cm。

[1]祁魯梁、李永存、李本高水處理工業(yè)運(yùn)行管理實用手冊中石化出版社2002年118.

[2]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.2 169-184.