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浅谈降低水处理酸碱耗、减轻废排放液污染水资源的措施

 

 

随着时代的发展，科学技术的进步，特别是改革开放以来我国经济突飞猛进的发展，经济的高速增长对水的需求量越来越大，对用水的质量要求也越来越高，工业的发展产生大量废水，对环境和水体的污染也越来越严重，防止水资源污染已刻不容缓。

　　对锅炉补给水水质要求越来越严格，需要将其中所有的盐类几乎除尽，各电厂一般都采用除盐水作为锅炉补充水，除盐水制取是利用离子交换树脂采用“投入换取”的方法，用酸碱换取除盐水，净化了部分用水，又排放了大量废水，污染了环境和水资源，形成“投入—污染—加大投入—加重污染”的恶性循环。

　　 离子交换除盐系统运行中，消耗量{zd0}的是水和酸碱再生剂，废排放液（废水和废酸碱液）的量一般相当于其处理水量的15％左右。设法降低酸碱用量不仅是个节约问题，而且对减轻环境污染有关，如果用酸碱的量多了，则势必排出酸碱的废排放液也多，那么轻者会使下水道和地基等遭到侵蚀，严重的会造成河水或其它水源的污染，影响农作物的生长和广大群众的健康。保护环境，人人有责，在保证向锅炉安全供水的同时，现将降低电厂除盐水处理车间酸碱耗，减少废排放液对水资源污染的措施介绍如下。

（1） 选用性能好的离子交换树脂

　　树脂的性能，随着原料进口和制造工艺不同，物理、化学性质也不相同，即使同一产品，质量也会有所差异。抗冻、抗氧化性强、抗污染能力强、工作交换容量大、耐磨率高的树脂，可增加阴阳离子交换器的周期制水量，减少再生次数，降低酸碱消耗量。

　　（2）选用水质较好的xx水作为离子交换器的进水，防止进入交换器的原水受到污染，影响离子交换器周期制水量，增加再生次数，原水中含盐量越多影响就越大。对离子交换器的进水水质要求如下：

　　① 悬浮物：对于顺流再生设备要求进水悬浮物小于5mg/L；对逆流再生设备（包括逆流再生固定床和浮动床）要求进水悬浮物<2mg/L可防止树脂污堵。

　　② 残余活性氯：为防止造成阳离子交换树脂的损坏，要求[Cl]<0.1mg/L。实践证明，当进水中含有0.5mg/L Cl时只要运行4～6个月，强酸性H型树脂受侵害的程度最为强烈，直接影响再生周期。

　　③ 耗氧量：为防止有机物对凝胶型强碱性阴树脂的污染，要求耗氧量<1mg/L（高锰酸钾法）

　　④ 含铁量：为防止离子交换树脂的铁污染，一级除盐系统进水的含铁量要求<0.3mg/L，混床进水的含铁量要求<0.1mg/L。

　　（2） 选用质量高的酸碱再生剂

　　再生剂的质量对离子交换树脂的再生程度和出水水质影响很大，若HCl中含Fe3＋量过大，工业NaOH中含Cl－过大可使离子交换树脂的工作交换容量降低，可缩短离子交换树脂的再生周期，降低树脂的再生程度，增加水和酸碱再生剂的耗量，增加水处理车间的排放废液量，加重对水资源的污染。若32％NaOH中含NaCl达4％时由于Cl－对强碱阴树脂的集合力是OH－对阴树脂的集合力的15～20倍，因此被树脂吸附后会使离子交换器周期制水量下降20％～30％。如某电厂用含4.5％ NaCl的NaOH来再生强碱树脂，其工作交换容量比用含有1.23％ NaCl的NaOH降低了29％～37％。

　　（3） 加强培训堵绝误操作

　　提高水处理人员再生还原工艺的技术水平和化学监督分析水平，严防由于人的因素出现误操作，导致离子交换器不到周期突发性失效，导致除盐水箱除盐水严重污染等严重故障，从而浪费没必要的水和酸碱再生剂，造成水资源污染。

（4）堵绝由于设备结构不良而引起的浪费

当设备的结构不良或存在缺陷时，都可引起水处理故障，造成水、酸和碱的浪费，污染水资源。如进排酸碱装置或进水装置损坏，设备内部有死角、床体不垂直以及阀门损坏等，都可以影响离子交换器的再生效果，缩短再生周期，增加再生次数，由于这些原因引起的故障，往往持续时间长，且具有连续性，因此，必须加强管理，执行计划检修，提高检修质量，保证水处理设备的健康水平。

　　（5）仪表监督

　　水处理车间分析仪表（电导仪、酸度计、PNa＋计等）连续监督，防止由于人工分析的间断性，导致突发失效床未及时发现，严重污染除盐水箱除盐水，使除盐水变为废水，污染水资源。

　　（6） 交换器要连续运行

　　由于离子交换器在开始运行初期，出水水质劣，需正洗排水一段时间，因此需采用大容量除盐水箱，变间断运行离子交换器为连续运行，减少投运初期阴阳离子交换器废正洗水的排放量，延长其周期制水量，减少再生次数，防止水资源的污染。

　　（7） 定期补加离子交换器中的树脂

　　因为离子交换树脂在运行和再生过程中，由于冲刷相互磨轧和胀缩作用会使树脂发生碎裂现象，一般树脂的年损耗率为10％左右，损耗到一定程度，交换器树脂层必然降低，降低到一定程度，离子交换器的出水保护层太低，如果不及时补加树脂，提高树脂层的高度，必然影响离子交换器的运行周期和再生周期，增加再生次数，耗费水和酸碱再生剂，加重水资源污染。

　　（9） 运行中防止树脂的污染，及时对树脂进行复苏

　　阳阴离子交换树脂，在长期的连续进行吸附交换和还原再生后，常常会被水中的各种杂质所污染，使其交换容量降低甚至全部丧失，导致出水水质恶化，缩短再生周期。如不及时进行复苏（活化）处理，不但要耗废大量的水和酸碱再生剂，而且加大废液排放量，加重水资源污染。

　　（10） 提高再生剂的温度

　　再生剂的温度对再生程度也有影响，温度升高能强化再生过程，延长再生周期，提高离子交换树脂的交换容量，对强酸阳离子交换树脂能改善交换剂中铁及氧化物等杂质的xx，还能减少运行中漏Na＋量；对阴离子交换树脂能提高硅酸洗脱率，实测16℃时碱再生液同硅酸接触时间达到100min，硅酸洗脱率也只有50％，而碱再生液加热到35℃时，硅酸洗脱率就可以达到100％。但加热温度不宜过高，否则会使离子交换树脂交换基因分散，树脂变质。对强酸性阳树脂一般在40℃，强碱I型阴树脂一般在35℃～50℃，强酸II型阴树脂一般在35℃±3℃，对弱碱性阴树脂一般在25℃～30℃。

　　（11） 增设弱酸、弱碱性离子交换器

　　弱酸性离子交换树脂的工作交换容量为2000～2300mol/m3，约是强酸性离子交换树脂的2倍，且H＋的吸附能力很强，极易用酸再生，所需酸再生剂只需要理论量的1.05～1.1倍，这对于降低水处理工艺中的酸耗具有重大意义，而且可以用再生强酸阳离子交换树脂的废酸液来再生弱酸性离子交换树脂，这样不仅可以节约用酸量，提高酸利用率，又减少了废酸排放量，减轻水资源污染。又因为大孔型弱酸性离子交换树脂抗污染能力强，还可起到保护强酸阳离子交换树脂的作用。

　　弱碱性离子交换树脂的工作交换容量为900～1100mol/m3，约是强碱性离子交换树脂的2倍，且对OH－的吸附能力强，极易用碱再生，碱再生剂用量只需理论量的1.2～1.4倍，对于降低水处理工艺中的碱耗具有重要意义。而且还可以用再生强碱阴离子交换树脂的废碱液来再生弱碱性阴离子交换树脂，这样可以节约用碱量，提高碱的利用率，减少废碱排放量，利于环境保护，又因是大孔性树脂，还可起到保护强碱性阴离子交换树脂不被有机物污染。

　　（12）采用双层床（当原水中含盐量>400mg/L时效果明显，如原水中含盐量<200mg/L时，综合考虑经济效果不明显。)

　　双层床既采用了容易再生的交换容量大的大孔型弱性树脂，又利用了逆流再生和串联再生工艺，提高了交换器的平均工作交换容量，交换器周期制水量大，节省离子交换设备，减缓了强性树脂的污染，酸碱耗不大于40～45g/mol，仅为理论量的1.0～1.2倍，树脂利用率高，出水质量高，再生液可得到充分利用，排放废酸废碱量很低，容易进行废液处理，对水资源污染小，运行费用可降低，酸碱耗比逆流再生设备降低25％～30％。

　　（13） 回收废再生液和清洗用水

　　当用顺流式固定床交换器时，再生强酸性强碱性树脂的废液均应加以回收和利用。在开始排废酸和废碱时，由于其中再生产物较多，呈微酸性，可排至电厂干式除尘器中的冲灰系统中去中和PH值为9.5以上的碱性冲灰水，但在废液中再生出的离子含量高峰过去后，可将废液贮存于专设的回收箱中，供下次再生时作初步再生之用，这样可提高酸碱利用率，降低酸碱耗，减少废酸碱液排放量，减轻对水资源污染。

　　交换器再生后正洗用水的量是很大的，一般对于H型树脂，约为其树脂体积的7倍；强碱性OH型树脂约为其体积的10倍；弱碱性OH型树脂的正洗水量更大，可将正洗后半期离子含量小这部分好水收集起来作为一次再生时的反洗用水，而针对阴离子交换器后半期再生正洗水也可回收至清水箱，同清水自然混合后作为前一级交换器的进水，这样既节约了水资源，又保护了环境。

　　（14） 采用离子交换器前置“反渗透”器

　　反渗透是本世纪60年代迅速发展起来的一种净化水处理工艺，反渗透法对水中各种离子和化合物的脱除能力很大，可除去90％～99％的溶解无机盐类，95％～99％的有机物质和100％的最细微胶体物质（xx、病毒、胶体SiO2）“反渗透”器除盐，当原水中含盐量逐渐升高时其脱盐率不变，增强了设备对水质的适应性，可保证除盐水水质，使其后面的离子交换除盐装置负担大为减轻，使制水周期显著变长，设备维护量少，运行操作人员的劳动强度大大降低，劳动量减少了三分之二，并且酸碱用量可减少90％以上，排放废酸碱液的量相当少，况且可自行中和，防止水资源的污染。因此采用离子交换器前置“反渗透”器处理水，既经济又保护了水资源。

 

以上措施，采取切实可行的措施，在保证向锅炉安全供水的前提下，降低除盐水处理的酸碱耗，减少废排放液的量，减轻水资源的污染。。