李 潔 安徽新源熱電有限公司，安徽蚌埠 233010

陰床樹(shù)脂有機(jī)物污染原因分析及復(fù)蘇處理

李 潔 安徽新源熱電有限公司，安徽蚌埠 233010

通過(guò)對(duì)公司＃1陰床出水品質(zhì)差、樹(shù)脂被有機(jī)物污染的原因分析，采取有效的復(fù)蘇處理措施，使其恢復(fù)正常運(yùn)行能力。

在火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中，離子交換樹(shù)脂除了吸附交換水中相應(yīng)離子外，還吸附了水中存在的各種有機(jī)物、鐵和膠體等物質(zhì)。如果這些物質(zhì)在樹(shù)脂再生時(shí)不能完全解析出來(lái)，積累在樹(shù)脂體內(nèi)，就會(huì)形成不可逆吸附。影響離子交換過(guò)程的正常進(jìn)行，造成樹(shù)脂顏色變深，工作交換容量下降，制水周期縮短，正洗水量增大，制水批量減少，出水品質(zhì)降低等后果。安徽新源熱電有限公司取水口位于淮河中下游，幾乎每年枯水季節(jié)，淮河水質(zhì)都存在嚴(yán)重的劣化問(wèn)題，不僅河水含鹽量大幅增加，而且有機(jī)物含量也增加顯著。因此，陰床中陰離子交換樹(shù)脂受到嚴(yán)重污染，即使換新樹(shù)脂后不足兩年即會(huì)出現(xiàn)陰床樹(shù)脂顏色呈棕褐色，同時(shí)混床出水導(dǎo)電度較高，化學(xué)除鹽設(shè)備很難制出合格的除鹽水的情況。為此，采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇處理，使樹(shù)脂性能得到基本恢復(fù)并對(duì)樹(shù)脂性能無(wú)任何不良影響， 對(duì)于電廠的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，起到重要的作用。

1、設(shè)備概況及運(yùn)行現(xiàn)狀

安徽新源熱電有限公司現(xiàn)有4臺(tái)陽(yáng)床、4臺(tái)陰床、3臺(tái)混床，運(yùn)行出力為305t/h。陰陽(yáng)床規(guī)格均為φ 2500，陽(yáng)床樹(shù)脂為001×7，陰床樹(shù)脂為201×7，再生方式采用逆流再生。制水采用一級(jí)除鹽加混床的處理系統(tǒng)，系統(tǒng)的連接采用母管制。離子交換器前置預(yù)處理采用水力加速澄清池＋高效過(guò)濾器，系統(tǒng)流程：河邊補(bǔ)給水泵→水力加速澄清池→高效過(guò)濾器→逆流再生陽(yáng)床→脫碳器→逆流再生陰床→混床→除鹽水箱。

因新源熱電公司為供熱電廠，所以供水量較大，每小時(shí)在150噸左右，夏季兩套設(shè)備運(yùn)行，而冬季一直以三套設(shè)備運(yùn)行，每天除鹽水量在5000噸左右。由于淮河水質(zhì)隨季節(jié)性變壞很大，所以在豐水季節(jié)設(shè)備的周期制水量一般能維持在3500噸左右，在枯水季節(jié)只能維持在1500噸左右。而枯水季節(jié)更容易受到有機(jī)物污染，進(jìn)一步影響周期制水量。2001～2004年現(xiàn)場(chǎng)原水有機(jī)物污染狀況如表1。

根據(jù)上述水質(zhì)數(shù)據(jù)可以看出，原水污染一直未得到根本緩解，且有加劇之勢(shì)，每次污染團(tuán)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，化學(xué)水處理本身制水設(shè)備除澄清池外，無(wú)處理有機(jī)物污染的能力，樹(shù)脂受到有機(jī)物污染在所難免。陰樹(shù)脂污染后已呈棕褐色，冬季混床出水導(dǎo)電度一般在0.6～1.0us/cm之間（標(biāo)準(zhǔn)≤0.3us/cm）。尤其以＃1陰床受到污染最為嚴(yán)重，出水導(dǎo)電度及鈉離子一直較其他陰床高，且一旦投運(yùn)即會(huì)造成混床及除鹽水出水導(dǎo)電度明顯上升，已無(wú)法正常運(yùn)行，而＃1陰床樹(shù)脂為2003年9月更換，運(yùn)行時(shí)間并不長(zhǎng)。2005年兩次取樹(shù)脂分析，＃1陰床中陰樹(shù)脂中的有機(jī)物含量分別為2336mgO2/L、2224mgO2/L（一般規(guī)定陰樹(shù)脂有機(jī)物含量大于2500 mg/L，即做報(bào)廢處理），樹(shù)脂外觀顏色已呈棕褐色，工交明顯下降，已失去對(duì)有機(jī)物的吸附能力。

2、樹(shù)脂有機(jī)物污染原因分析

樹(shù)脂受到污染的原因很多，有膠體硅、鐵的化合物、再生液不純、有機(jī)物等方面，此外，細(xì)菌、藻類(lèi)以及水中含氮、氨基酸之類(lèi)物質(zhì)等也會(huì)不同程度地使樹(shù)脂受到污染。根據(jù)新源熱電各種數(shù)據(jù)及現(xiàn)象表明，陰床樹(shù)脂主要是受到了有機(jī)物的污染，具體原因如下：

2.1 離子交換除鹽裝置中的強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂，污染來(lái)源可能性最大的是原水中的有機(jī)物。有機(jī)物質(zhì)在水中往往帶有負(fù)電，成為陰離子交換樹(shù)脂污染的主要物質(zhì)。有機(jī)物主要是存在于天然水中的腐殖酸、膠團(tuán)性的有機(jī)雜質(zhì)、相對(duì)分子質(zhì)量從500到5000的高分子化合物以及多元有機(jī)羧酸等，這些物質(zhì)吸附在樹(shù)脂上，有的占據(jù)或者結(jié)合了樹(shù)脂上的活性基團(tuán)，有的使樹(shù)脂的強(qiáng)堿活性基團(tuán)堿性降低而降解，使樹(shù)脂降低了離子交換能力。這類(lèi)污染從COD的監(jiān)測(cè)中可以檢出。此外，腐殖酸和富維酸都屬于高分子聚羧酸，在水中這類(lèi)酸的含量還與季節(jié)有關(guān)，秋季植物葉落腐爛分解，雨水浸淋，流入江河，在十月份含量就升高，入冬以后達(dá)到最高值；春季植物開(kāi)始生長(zhǎng)，水中含量開(kāi)始下降，夏季達(dá)到最低值。顯然這還與氣溫、濕度有關(guān)。

表1

表2

2.2 凝膠性強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂之所以易受腐殖酸或富維酸污染，是由于其高分子骨架屬于苯乙烯系，是憎水性的，而腐殖酸或富維酸也是憎水性的，因此二者之間的分子吸引力很強(qiáng)，難以解吸。而且腐殖酸或富維酸的分子很大，移動(dòng)緩慢，一旦進(jìn)入樹(shù)脂中后，易被卡在里面。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，被卡在樹(shù)脂中的有機(jī)物越來(lái)越多，這些有機(jī)物一方面占據(jù)了陰樹(shù)脂的交換位置，另一方面，有機(jī)物分子上的弱酸基團(tuán)-COOH又起了陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用。

2.3 樹(shù)脂本身的降解對(duì)樹(shù)脂的污染。離子交換樹(shù)脂是一種高分子有機(jī)聚合物，在長(zhǎng)期的運(yùn)行中不可避免地要發(fā)生老化降解，產(chǎn)生有機(jī)物。這種有機(jī)物的泄出會(huì)對(duì)樹(shù)脂造成一定程度的污染。

根據(jù)上述分析，針對(duì)有機(jī)物污染，需對(duì)污染樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇小試，找出最佳處理方案并在試驗(yàn)基礎(chǔ)上對(duì)＃1陰床進(jìn)行復(fù)蘇處理，以改善＃1陰床運(yùn)行狀況。

3、復(fù)蘇處理過(guò)程

樹(shù)脂復(fù)蘇的方法很多，最常用的是堿性食鹽水法，但對(duì)于有機(jī)物污染，單純使用堿性食鹽水法對(duì)于積留于陰樹(shù)脂中的有機(jī)物不能徹底除去。還需加入氧化劑進(jìn)行氧化分解除去。但氧化劑易使樹(shù)脂受到損害。所以在復(fù)蘇處理過(guò)程中需考慮氧化劑對(duì)樹(shù)脂安全性的影響。根據(jù)有關(guān)資料及實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)數(shù)據(jù)決定選用氧化能力較弱的NaClO，并在堿性條件進(jìn)行陰樹(shù)脂有機(jī)物的復(fù)蘇處理。通過(guò)試驗(yàn)證明，采用濃度為0.5～1.0%的次氯酸鈉溶液，可使受有機(jī)物污染嚴(yán)重的樹(shù)脂在3～5小時(shí)內(nèi)完全復(fù)蘇并對(duì)樹(shù)脂無(wú)損傷。小試前后＃1陰床樹(shù)脂性能對(duì)比如表2。

通過(guò)小試結(jié)果，樹(shù)脂復(fù)蘇工藝2方案可行，復(fù)蘇效果較好，進(jìn)一步確定復(fù)蘇處理方案，因水處理系統(tǒng)為母管制，復(fù)蘇前安裝臨時(shí)系統(tǒng)，并將＃1陰床進(jìn)堿門(mén)與系統(tǒng)斷開(kāi)，在混床不需要再生的條件下采用混床堿噴射器接入臨時(shí)系統(tǒng)從＃1陰床進(jìn)堿管進(jìn)藥。噴射器進(jìn)水仍采用再生泵。用本廠槽車(chē)做次氯酸鈉藥箱，放置水處理大門(mén)旁，便于接臨時(shí)管道，利用平日倒換樹(shù)脂的樹(shù)脂小車(chē)噴射器向陰床內(nèi)加入NaCl。2005年11月22日～11月24日對(duì)＃1陰床樹(shù)脂進(jìn)行了復(fù)蘇處理。

11月22日夜班用正常再生液濃度進(jìn)行小反洗再生一次，先把硅除去。再生后將＃1陰床內(nèi)水放盡。

進(jìn)食鹽溶液浸泡：用食鹽浸泡每次1噸，濃度配成8～10%，共兩次。22日10：50將1噸（50kg/袋20袋）食鹽直接倒入樹(shù)脂小車(chē)，利用樹(shù)脂小車(chē)噴射器與水混合抽往＃1陰床從上部人孔門(mén)（接臨時(shí)軟管）進(jìn)NaCl溶液，從上人孔門(mén)觀察水位至樹(shù)脂上部停進(jìn)，從正排取樣，顏色由黃色逐漸轉(zhuǎn)為紅棕色，后有泡沫。12：10關(guān)人孔門(mén)。16：25開(kāi)正排排放浸泡液。取樣分析，NaCl濃度為7.83%，PH13.0，顏色呈咖啡色，COD7200mgO2/L，16：30開(kāi)反排閥、出水閥、中排閥，進(jìn)行置換，此時(shí)調(diào)整混床流量，保證陰床出水閥進(jìn)水壓力。17：14置換結(jié)束，關(guān)閉出水閥，開(kāi)進(jìn)水閥從上部淋洗，從中排排水。后開(kāi)出水閥同時(shí)上下部沖洗。17：20從中和池取樣，水清，停止沖洗，關(guān)進(jìn)、出水閥，開(kāi)正排閥放盡水，開(kāi)上人孔門(mén)。17：48開(kāi)始第2次進(jìn)NaCl（1噸）并浸泡過(guò)夜。23日8：20從正排出取樣，NaCl濃度為15.02%，顏色呈紅棕色，COD4160mgO2/L。繼續(xù)進(jìn)行沖洗至NaCl濃度≈0，水清。

用次氯酸鈉對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行氧化處理：23日10：50進(jìn)NaClO，啟動(dòng)再生泵，利用臨時(shí)系統(tǒng)，從＃1陰床進(jìn)堿門(mén)進(jìn)入進(jìn)NaClO溶液，調(diào)整混床堿噴射器流量，控制溶液以濃度0.5～1.0%，流速2～3m/h通過(guò)樹(shù)脂層，處理液9倍樹(shù)脂體積。待進(jìn)出口濃度接近時(shí)，停止進(jìn)NaClO溶液，共進(jìn)藥8.6噸。NaClO進(jìn)完，繼續(xù)置換。

用無(wú)水亞硫酸鈉進(jìn)行還原處理：為去除殘余氧化劑，待置換停止后，配制無(wú)水亞硫酸鈉，17：40用樹(shù)脂小車(chē)進(jìn)到槽車(chē)內(nèi)再按進(jìn)NaClO方式進(jìn)入＃1陰床，取中排水樣，NaClO濃度0.047%，撤除臨時(shí)系統(tǒng)，恢復(fù)再生系統(tǒng)。

大反洗：大反洗結(jié)束打開(kāi)下部樹(shù)脂取樣手孔門(mén)取樹(shù)脂樣留做分析，然后再進(jìn)水正洗，停正洗后放水至中排。

進(jìn)堿浸泡：進(jìn)堿至中排排堿濃度達(dá)到3%，關(guān)中排至液位到樹(shù)脂上部浸泡不少于2小時(shí)。不頂壓置換至排水PH<10，小正洗從上部淋洗（20min或測(cè)PH<8）。進(jìn)滿(mǎn)水。靜置10min。

小反洗再生：進(jìn)堿分兩步，第一次2～3%90min第二次3～4%30min，置換90min，其余同日常再生。合格后備用。

樹(shù)脂復(fù)蘇后取樣：樹(shù)脂呈棕黃色透明球狀，以往從窺視孔不易看清樹(shù)脂，現(xiàn)已清晰可見(jiàn)，樹(shù)脂全分析數(shù)據(jù)如表3。

4、 效果分析及工藝改進(jìn)

4.111 月25日8:30投運(yùn)后，以往投運(yùn)＃1陰床即出現(xiàn)混床、除鹽水導(dǎo)電度升高的現(xiàn)象不復(fù)存在，提高了除鹽水導(dǎo)電度的合格率。

4.2 確保生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，恢復(fù)樹(shù)脂的交換能力，延長(zhǎng)了樹(shù)脂的使用壽命，避免頻繁更換樹(shù)脂帶來(lái)的高費(fèi)用。

4.3 ＃1陰床周期制水量有所提高，再生次數(shù)減少，節(jié)約了酸減耗，降低了生產(chǎn)成本。

4.4 通過(guò)此次＃1陰床樹(shù)脂復(fù)蘇的原因分析及處理，改進(jìn)了陰床的再生工藝，在冬季低溫情況下，延長(zhǎng)了陰床再生進(jìn)堿及置換時(shí)間，同時(shí)提高了其它陰床的周期制水量，改善了除鹽水水質(zhì)。

4.5 因新源熱電制水缺乏有效去除有機(jī)物的設(shè)備，日后需在擴(kuò)建時(shí)政加活性炭過(guò)濾器，并可試驗(yàn)在澄清池內(nèi)加入高鐵酸鉀水處理劑，以減少有機(jī)物對(duì)樹(shù)脂的污染。

表3

[1]李培元，錢(qián)達(dá)中，王蒙聚.鍋爐水處理.湖北：湖北科學(xué)技術(shù)出版社.1988

[2]譚明德.有機(jī)物污染強(qiáng)陰樹(shù)脂復(fù)蘇試驗(yàn)分析及處理.河南電力.2005（2）：45－46

[3]徐愛(ài)春，徐兵華，張金歧等.樹(shù)脂污染原因分析及復(fù)蘇處理.大氮肥.2005，28（3）：184-186

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.003

李 潔 女 安徽省蚌埠市人，大專(zhuān)學(xué)歷工程師，多年從事電廠化學(xué)和環(huán)保工作。

有機(jī)物污染；樹(shù)脂；復(fù)蘇