化學除鹽水系統(tǒng)酸堿耗高的原因分析及解決方法

王洪軍

摘 要：本文結合數(shù)十個工廠脫鹽水系統(tǒng)調試，并且在工作中不斷總結，摸索出了針對不同水質的脫鹽水系統(tǒng)。經(jīng)過近一段時間的反復探索試驗，將制約我公司脫鹽水系統(tǒng)（二級離子交換）周期制水量低和酸、堿耗高的得到了解決，通過一段時間運行實踐證明：一級脫鹽水運行成本明顯降低，經(jīng)濟效益顯著。化學脫鹽水的酸堿用量是工廠原料消耗的一大項，控制好脫鹽水系統(tǒng)酸堿耗是各企業(yè)節(jié)能降耗一大問題。

關鍵詞：離子交換樹脂;脫鹽水;堿耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.026

離子交換樹脂的再生反應是脫鹽水系統(tǒng)生產(chǎn)過程中重要的一環(huán)節(jié)，反應效果的好壞不僅影響離子交換樹脂的工作容量和出水水質，而且也影響離子交換器運行的經(jīng)濟性及鍋爐等用水設備的安全性。

我單位脫鹽水系統(tǒng)采用二級除鹽設備。工藝流程為：預處理來水→高效過濾器→原水池→原水泵→活性炭過濾器→雙室陽床（上面是弱酸性陽樹脂D113FC、下面是強酸性陽樹脂001×7）→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→雙室陰床（上面是弱堿性陰樹脂D301-FC、下面是強堿性陰樹脂201×7FC）→一級脫鹽水箱→一級脫鹽水泵→混床→二級脫鹽水箱。

除二氧化碳器采用直聯(lián)式鼓風除碳。出水水中的CO2質量濃度為5.3mg/L，除碳效率為90%左右。一級脫鹽水系統(tǒng)設備由陽雙室床和陰雙室床兩個部分組成。共用一套再生設備，在實際的生產(chǎn)中，陰、陽雙室床經(jīng)常出現(xiàn)重復再生的情況，周期制水量就會降低，則消耗大量的酸和堿，生產(chǎn)定額酸堿耗就不能達標，自用水率也會大幅度上升，直接造成運行成本的升高。為了節(jié)能降耗，降低成本;在滿足出水質量的情況下，使離子交換樹脂再上后恢復到最大交換能力。因此總結并加以解決以恢復除鹽設備正常運行迫在眉睫。為此，根據(jù)生產(chǎn)上對水質的要求，水處理的設備、工藝等具體情況，對離子交換設備運行惡化的原因進行了分析。通過一步步調查試驗確定最優(yōu)酸堿耗。采取措施如下：

1 摸清調查試驗前再生反應時的基本情況

為了準確客觀地掌握目前一級脫鹽水系統(tǒng)設備運行情況，再生反應耗酸、堿耗和沖洗水耗率等，在陰、陽離子交換器運行和再生處理的過程中，分別檢測出了一級脫鹽水系統(tǒng)的運行流速和再生反應時陰陽床的流量。

小反洗、正洗流速過大，浪費了大量的水，同時小反洗流量過大易使水帽破壞使樹脂沖出流失;再生進酸、逆流沖洗時流速大，容易使床內部酸堿分配裝置損壞且樹脂再生不均勻;運行中流速過大容易使樹脂受壓破碎、壽命減少并且產(chǎn)生偏流。

在一級脫鹽水系統(tǒng)的再生反應時，同時分別對排出的廢液取樣、分析，廢液中所含反應排出的離子量和廢液所含的酸堿濃度。實際再生反應時間約30分鐘的記錄為：再生入口鹽酸濃度為4.3%，氫氧化鈉濃度為3.6%。再生反應完成時排出的離子濃度處于高位，再生終點并未到，排出再生劑廢液酸堿濃度含量高。并且再生反應后，陰床出水質量不達標，必須重復進行一次后才能合格。

2 解決方法

（1）控制合理的再生進酸、堿流速，實際上就是保證酸堿溶液與樹脂之間有一個合適的接觸時間，以保證樹脂充分接觸，使其反應盡量完全。再生流速過慢，會增加操作時間，浪費自用脫鹽水量;再生流速過快，會使樹脂頂起而造成偏流，且再生反應時間短，會造成部分樹脂不能和酸堿充分接觸，再生反應不徹底使部分酸堿液直接排出，影響再生效果及經(jīng)濟效益。

（2）陰、陽床再生時采用正確的操作流程，按床內樹脂容積計算出所用酸、堿理論用量，控制再生時酸、堿反應液濃度。從理論上講，所用酸、堿反應液濃度越高，再生反應的結果會越徹底。但實際上酸、堿反應液濃度的提高，只在一定范圍內能使反應效果提高。事實上，當酸堿反應液濃度超過某一范圍時，樹脂的再生反應不但不提高反而下降，造成酸堿再生劑的浪費;而酸堿再生液濃度太低，則可能使再生反應不徹底，同時還會增加再生反應操作時間和自用脫鹽水的浪費，總結出離子交換樹脂酸、堿反應液的濃度非常重要。

3 結果分析

按照摸索出的運行、再生反應流速，反復對再生反應進行了操作：同樣的酸堿數(shù)量進行再生反應，降低酸堿再生劑進口濃度延長再生反應時間：陽離子交換樹脂再生時，再生反應到45分鐘時，床內排出廢液中鈣鎂含量達到最大值，然后快速下降，說明需要45分鐘陽離子交換樹脂才能被充分再生。在再生反應的前30分鐘，所排出的廢液中，酸堿濃度幾乎為零，說明酸堿和樹脂反應完全。但50分鐘后陰床再生排出廢液中CL的含量仍然處于高點，說明陰床再生終點沒有達到，60分鐘后床內排出廢液中CL達到最大值，然后快速下降，這樣就找出了陰離子交換樹脂的最佳反應點。在經(jīng)過多次調整再生反應條件后，使陰陽床離子交換樹脂都能一次再生成功。從而確定了再生反應入口鹽酸濃度定為：2.0%～2.5% ;氫氧化鈉入口濃度1.7%～2.5% ;進酸時間55分鐘±5分鐘 ;進堿時間65分鐘±5分鐘 ;一次進酸量2.8噸;進堿量2.5噸。

4 結論

經(jīng)過近一段時間的反復探索試驗，將制約我公司脫鹽水系統(tǒng)（二級離子交換）周期制水量低和酸、堿耗高的得到了解決，通過一段時間運行實踐證明：一級脫鹽水運行成本明顯降低，經(jīng)濟效益顯著。

（1）酸堿按理論計算量加入：酸液（工業(yè)用鹽酸）2.8噸，堿液（工業(yè)用氫氧化鈉溶液）2.5噸，其中再生反應用酸液的濃度為2.0%～2.3%，堿液的濃度為1.5%～2.0%，在此濃度下，陽床進酸液反應時間保證55分鐘，陰床進堿液反應時間保證65分鐘，只要保證再生反應時間就能保證床內離子交換樹脂的再生質量。

（2）為了防止進酸堿溶液時離子交換樹脂亂層和偏流，應避免進酸、堿溶液時將空氣帶入離子交換器內。特別是當酸堿進完、計量箱還沒有打空時，應及時關閉計量箱出口閥門，防止逆沖時空氣進入離子交換器內。

（3）加強原料到貨監(jiān)督，對拉酸堿的罐要分上、中、下三個部位取樣分析，條件許可時，可以自被罐車去原料廠拉原料，防止供應商以次充好;保證酸、堿到貨質量。

（4）操作各種反洗時，控制好整體水處理裝置系統(tǒng)流速，千萬不能超過設計流速，否則會破壞床內上部水帽使樹脂被沖出。