【摘 要】本文通過對影響離子交換樹脂再生酸、堿耗的各種因素和對策分析,詳細(xì)闡述了我廠酸、堿耗高的原因和應(yīng)采取的措施,在防止和減少離子交換樹脂污染方面,提出了應(yīng)用超聲波結(jié)合傳統(tǒng)化學(xué)藥劑的清洗方法,來提高離子交換樹脂工作交換容量,降低再生酸、堿耗量。
【關(guān)鍵詞】樹脂;酸、堿耗量;污染;再生工藝;再生方式;超聲波清洗
0.前言
火電廠鍋爐補(bǔ)給水處理,一般均采用離子交換除鹽法,利用離子交換樹脂的交換具有可逆性,采用酸、堿等再生劑對失效的離子交換樹脂進(jìn)行再生復(fù)蘇。每年用于離子交換樹脂再生復(fù)蘇的酸、堿用量均較大,其產(chǎn)生的酸、堿再生廢液也是電廠排放的主要廢液之一,需花大力氣進(jìn)行環(huán)保治理,怎樣減少酸、堿用量,降低除鹽系統(tǒng)再生酸、堿耗量,一直是電廠化學(xué)的主要工作之一。
1.十里泉電廠化學(xué)除鹽補(bǔ)給水處理系統(tǒng)酸、堿耗量現(xiàn)狀
十里泉電廠鍋爐補(bǔ)給水處理的方式為:預(yù)處理→一級除鹽→混床,水處理系統(tǒng)為四套一級單元除鹽系統(tǒng)和五臺體內(nèi)再生陰、陽混合離子交換器所組成。2006年、2007年鍋爐補(bǔ)給水處理中,離子交換系統(tǒng)再生酸、堿耗的具體數(shù)值與集團(tuán)公司節(jié)能評價體系中要求的酸、堿耗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較:如下表:
通過上表對比可知,我廠離子交換樹脂再生酸、堿耗均高于集團(tuán)公司標(biāo)準(zhǔn),可見在降低除鹽制水系統(tǒng)再生酸、堿耗上,還有很大潛力可挖,還有很多工作要做。
2.我廠除鹽系統(tǒng)再生酸、堿耗高的原因
造成除鹽制水系統(tǒng)再生酸、堿耗高的因素較多,結(jié)合我廠的實(shí)際情況分析歸納如下:
2.1離子交換樹脂的污染
2.1.1新樹脂的污染
離子交換樹脂是由一些有機(jī)物聚合而成的高分子化合物,它具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在它的工業(yè)產(chǎn)品中,樹脂孔內(nèi)常含有少量低聚物和未參與聚合或縮合的單體。在新樹脂投運(yùn)后,這些有機(jī)低聚物和單體會逐漸釋放出來,造成出水水質(zhì)下降。另外樹脂在制造和裝卸中,會受到原料中的無機(jī)雜質(zhì)及設(shè)備腐蝕產(chǎn)物的污染,使樹脂中含有少量泥沙、鐵、鉛、銅等無機(jī)物,這些無機(jī)物在樹脂投運(yùn)后也會造成出水水質(zhì)下降。
2.1.2氧化降解污染樹脂
離子交換樹脂在長期使用過程中,若與具有氧化性的物質(zhì)接觸,則樹脂會被氧化而失去離子交換能力,其主要發(fā)生在當(dāng)生水中存在大量細(xì)菌或殘留有活性氯,或再生用的工業(yè)鹽酸具有強(qiáng)氧化性的電廠。氧化降解后的樹脂含水量提高,體積變大,工作交換容量減少,同時向水中釋放有機(jī)物,出水水質(zhì)差,周期制水量大大減少。
2.1.3鐵污染
離子交換樹脂中的鐵主要來源于設(shè)備的腐蝕產(chǎn)物。另外,生水中或酸、堿再生液中也可能存大量鐵的離子態(tài)或分子態(tài)化合物。鐵離子具有易被陽樹脂上其它離子交換而難再生的性質(zhì),因此鐵離子在長期運(yùn)行和再生過程中逐漸被積累,而影響其它離子的交換,造成工作交換容量下降。鐵分子多以膠合狀態(tài)存在,還會與有機(jī)物結(jié)合。當(dāng)它們經(jīng)過陽、陰、混床時,就覆蓋在樹脂表面,并逐漸滲透到樹脂網(wǎng)孔中,造成深度污染。無論是陽、陰樹脂都可能受到鐵的污染。對于陽樹脂而言,受鐵污染比其它污染物更為常見。
2.1.4懸浮物污染
天然水中存在著許多懸浮態(tài)的、膠態(tài)的泥沙微粒,若混凝過濾處理不徹底就會隨清水進(jìn)入陽離子交換器中。此外,混凝澄清劑也會隨清水進(jìn)入沉積在陽離子交換樹脂的床層上,滲透到樹脂中,堵塞、包裹交換樹脂,造成樹脂制水量減少、出水水質(zhì)變差,再生酸、堿耗增大。
2.1.5有機(jī)物污染
凝膠型強(qiáng)堿陰離子交換樹脂受有機(jī)物污染是較普遍的,也是很嚴(yán)重的。天然水中的有機(jī)物通常是腐植酸和富維酸兩類,這類積聚的膠體大分子有機(jī)物帶負(fù)電荷,它被陰樹脂吸附后或包纏在球體表面,這種吸附是不可逆的,不能用簡單再生清洗的方法除去,受有機(jī)物污染的陰樹脂顏色變深,污染深度可由以下簡易方法判斷。
(a)將50ml陰樹脂用水洗滌3-4次。
(b)用10%食鹽水浸泡20分鐘。
(c)倒出浸泡液進(jìn)行比色。
被有機(jī)物污染的運(yùn)行癥狀是:正洗時間長,可增加到正常正洗2-5倍;運(yùn)行時間短,再生劑量大,水質(zhì)緩慢下降,如出水二氧化硅、電導(dǎo)增高、PH降低等。
此外還有油、膠態(tài)硅等其它污染物造成的污染,均會造成除鹽制水系統(tǒng)的酸、堿耗增大。
2.2再生方式的影響
離子交換換器的再生方式對其運(yùn)行周期、出水水質(zhì)和酸、堿耗均有較大的影響,逆流再生的再生效果要優(yōu)于順流再生的效果,對應(yīng)的酸、堿耗也較低。
2.3再生工藝的影響
離子交換樹脂的反洗程度、再生液的濃度、溫度、流速、用量、接觸時間等均會對離子交換樹脂再生效果有影響,進(jìn)而影響離子交換樹脂的工作交換容量和再生酸、堿耗。
此外,再生劑的種類、品質(zhì)等都會對再生效果和酸、堿耗有影響。
3.降低離子交換樹脂再生酸、堿耗的對策
近年來,富電總廠在降低酸、堿耗方面采取了許多措施,取得了較好的效果,使酸、堿耗由幾年前的100g/mol左右下降到目前的60g/mol左右,但較集團(tuán)公司提出的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距。富總廠化學(xué)車間目前主要采取了如下措施來降低除鹽制水系統(tǒng)的酸、堿耗。
3.1加強(qiáng)管理,提高運(yùn)行人員責(zé)任心,優(yōu)化再生工藝。
眾所周知,化學(xué)除鹽制水系統(tǒng)運(yùn)行是否平穩(wěn)正常,是否經(jīng)濟(jì)安全,化學(xué)預(yù)處理工作起著決定性的作用。要想降低酸、堿耗,就得從化學(xué)補(bǔ)給水處理的源頭——預(yù)處理抓起,精心調(diào)整無閥濾池運(yùn)行,監(jiān)督超濾的運(yùn)行狀況,及時更換20um過濾器濾芯,同時,在超濾壓力增大,產(chǎn)水下降的情況下,及時進(jìn)行化學(xué)清洗,始終使超濾的出水水質(zhì)(濁度)控制在2FTU以下。此外還應(yīng)加強(qiáng)過濾器的反洗和運(yùn)行監(jiān)督工作,保證預(yù)處理后的清水達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn),減輕后級除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。
化學(xué)車間在實(shí)際再生操作過程中,開展了離子交換器運(yùn)行周期和酸、堿耗指標(biāo)競賽活動,獎優(yōu)罰劣,增強(qiáng)運(yùn)行人員責(zé)任心。此外,還根據(jù)季節(jié)特點(diǎn),結(jié)合嫩江水源水質(zhì)情況,模擬再生試驗(yàn),確定交換器最佳的反洗強(qiáng)度、進(jìn)酸、堿量、再生液濃度、溫度、時間等來優(yōu)化再生工藝,同時不斷加強(qiáng)運(yùn)行人員的培訓(xùn)工作,均取得了較好的效果,大大降低了再生酸、堿耗量。
3.2加大技改力度,優(yōu)化再生方式。
我廠化學(xué)四套除鹽制水設(shè)備中,通過細(xì)心觀察,不斷試驗(yàn),找到了再生過程中樹脂亂層是影響酸堿耗的一個主要原因,在重新調(diào)整底部石英砂墊層的基礎(chǔ)上,采取變流量再生方式,開始大流量后期小流量的再生方式,適當(dāng)延長了置換時間,使陰陽床運(yùn)行平穩(wěn)正常,達(dá)到了設(shè)計(jì)周期,大大降低了酸堿耗。
3.3密切監(jiān)督水源水質(zhì),發(fā)現(xiàn)水源水質(zhì)異常時,我們及時切換備用水源,防止異常水源污染除鹽系統(tǒng),造成酸、堿耗量的增加。
3.4加強(qiáng)再生劑品質(zhì)監(jiān)督,做到每批酸、堿進(jìn)廠時,都按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)取樣檢測,做到三證齊全、品質(zhì)合格,防止因再生劑品質(zhì)等原因影響再生效果。
3.5防止樹脂污染和復(fù)蘇處理。
通過近幾年來的共同努力,化學(xué)再生酸、堿耗量有了明顯的下降,但降至目前的水平,再降低已較困難,而且還容易出現(xiàn)反復(fù),甚至重新增大的可能。為此在降低酸、堿耗,增大樹脂工作交換容量上,目前主要困擾難題就是污染物對樹脂的污染及其復(fù)蘇處理。經(jīng)過實(shí)際檢查取樣分析,我廠離子交換樹脂的鐵污染和有機(jī)物污染較嚴(yán)重,是影響我廠酸、堿耗進(jìn)一步降低的主要因素。
為了防止和減少離子交換樹脂的污染,我們除采取加強(qiáng)原水水質(zhì)的監(jiān)控和新樹脂的預(yù)處理工作外,還加強(qiáng)了生水的預(yù)處理和活性碳過濾器的運(yùn)行監(jiān)督和調(diào)整工作。目前我廠活性碳過濾器中活性炭已運(yùn)行使用多年,基本失去應(yīng)有的濾除功能,下步計(jì)劃對活性碳進(jìn)行復(fù)蘇處理,來減輕離子交換樹脂的污染。
我廠針對污染了的離子交換樹脂的處理還停留在傳統(tǒng)的加藥清洗上,對鐵、有機(jī)物污染的清洗效果較差,很難徹底清除離子交換樹脂中的污染物,恢復(fù)樹脂的交換容量。目前,國內(nèi)一些電廠已開始應(yīng)用超聲波清洗離子交換樹脂,均取得了較好的效果。其原理為:高頻率的超聲震動所起的空化作用,使樹脂中的各種污染物受到松動、破壞,進(jìn)而轉(zhuǎn)到水中被反洗水沖走。實(shí)踐證明,用超聲波清洗新樹脂及泥沙污染的陽樹脂效果最好,清洗受鐵及有機(jī)物污染的樹脂有一定的效果,如配合化學(xué)藥劑進(jìn)行清洗可大大提高清洗效果,為了防止樹脂深度污染應(yīng)定期對離子交換樹脂進(jìn)行超聲波清洗。
我廠可引進(jìn)離子交換樹脂超聲波清洗儀,配合傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑定期對運(yùn)行中離子交換樹脂進(jìn)行清洗,就會防止或減少離子交換樹脂的污染,提高再生效果,進(jìn)一步降低酸、堿耗量。
4.結(jié)束語
我廠每年鍋爐補(bǔ)給水處理用于再生的酸、堿費(fèi)用占化學(xué)車間全年生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用的三分之一以上,降低鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)再生酸、堿耗,減少酸、堿用量,不僅可以減少環(huán)境污染,還可以節(jié)約大量的生產(chǎn)維護(hù)費(fèi)用。實(shí)踐證明,只有應(yīng)用科學(xué)的方法,從多個方面采取措施,才能使酸、堿耗維持在相對較低且合理的水平。