王洪軍

摘 要：本文結(jié)合數(shù)十個(gè)工廠脫鹽水系統(tǒng)調(diào)試，并且在工作中不斷總結(jié)，摸索出了針對(duì)不同水質(zhì)的脫鹽水系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)近一段時(shí)間的反復(fù)探索試驗(yàn)，將制約我公司脫鹽水系統(tǒng)（二級(jí)離子交換）周期制水量低和酸、堿耗高的得到了解決，通過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行實(shí)踐證明：一級(jí)脫鹽水運(yùn)行成本明顯降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。化學(xué)脫鹽水的酸堿用量是工廠原料消耗的一大項(xiàng)，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(wèn)題。

關(guān)鍵詞：離子交換樹(shù)脂;脫鹽水;堿耗

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

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

我單位脫鹽水系統(tǒng)采用二級(jí)除鹽設(shè)備。工藝流程為：預(yù)處理來(lái)水→高效過(guò)濾器→原水池→原水泵→活性炭過(guò)濾器→雙室陽(yáng)床（上面是弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂D113FC、下面是強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)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(shù)脂D301-FC、下面是強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂201×7FC）→一級(jí)脫鹽水箱→一級(jí)脫鹽水泵→混床→二級(jí)脫鹽水箱。

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

1 摸清調(diào)查試驗(yàn)前再生反應(yīng)時(shí)的基本情況

為了準(zhǔn)確客觀地掌握目前一級(jí)脫鹽水系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況，再生反應(yīng)耗酸、堿耗和沖洗水耗率等，在陰、陽(yáng)離子交換器運(yùn)行和再生處理的過(guò)程中，分別檢測(cè)出了一級(jí)脫鹽水系統(tǒng)的運(yùn)行流速和再生反應(yīng)時(shí)陰陽(yáng)床的流量。

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

在一級(jí)脫鹽水系統(tǒng)的再生反應(yīng)時(shí)，同時(shí)分別對(duì)排出的廢液取樣、分析，廢液中所含反應(yīng)排出的離子量和廢液所含的酸堿濃度。實(shí)際再生反應(yīng)時(shí)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(yīng)完成時(shí)排出的離子濃度處于高位，再生終點(diǎn)并未到，排出再生劑廢液酸堿濃度含量高。并且再生反應(yīng)后，陰床出水質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，必須重復(fù)進(jìn)行一次后才能合格。

2 解決方法

（1）控制合理的再生進(jìn)酸、堿流速，實(shí)際上就是保證酸堿溶液與樹(shù)脂之間有一個(gè)合適的接觸時(shí)間，以保證樹(shù)脂充分接觸，使其反應(yīng)盡量完全。再生流速過(guò)慢，會(huì)增加操作時(shí)間，浪費(fèi)自用脫鹽水量;再生流速過(guò)快，會(huì)使樹(shù)脂頂起而造成偏流，且再生反應(yīng)時(shí)間短，會(huì)造成部分樹(shù)脂不能和酸堿充分接觸，再生反應(yīng)不徹底使部分酸堿液直接排出，影響再生效果及經(jīng)濟(jì)效益。

（2）陰、陽(yáng)床再生時(shí)采用正確的操作流程，按床內(nèi)樹(shù)脂容積計(jì)算出所用酸、堿理論用量，控制再生時(shí)酸、堿反應(yīng)液濃度。從理論上講，所用酸、堿反應(yīng)液濃度越高，再生反應(yīng)的結(jié)果會(huì)越徹底。但實(shí)際上酸、堿反應(yīng)液濃度的提高，只在一定范圍內(nèi)能使反應(yīng)效果提高。事實(shí)上，當(dāng)酸堿反應(yīng)液濃度超過(guò)某一范圍時(shí)，樹(shù)脂的再生反應(yīng)不但不提高反而下降，造成酸堿再生劑的浪費(fèi);而酸堿再生液濃度太低，則可能使再生反應(yīng)不徹底，同時(shí)還會(huì)增加再生反應(yīng)操作時(shí)間和自用脫鹽水的浪費(fèi)，總結(jié)出離子交換樹(shù)脂酸、堿反應(yīng)液的濃度非常重要。

3 結(jié)果分析

按照摸索出的運(yùn)行、再生反應(yīng)流速，反復(fù)對(duì)再生反應(yīng)進(jìn)行了操作：同樣的酸堿數(shù)量進(jìn)行再生反應(yīng)，降低酸堿再生劑進(jìn)口濃度延長(zhǎng)再生反應(yīng)時(shí)間：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂再生時(shí)，再生反應(yīng)到45分鐘時(shí)，床內(nèi)排出廢液中鈣鎂含量達(dá)到最大值，然后快速下降，說(shuō)明需要45分鐘陽(yáng)離子交換樹(shù)脂才能被充分再生。在再生反應(yīng)的前30分鐘，所排出的廢液中，酸堿濃度幾乎為零，說(shuō)明酸堿和樹(shù)脂反應(yīng)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(diǎn)，說(shuō)明陰床再生終點(diǎn)沒(méi)有達(dá)到，60分鐘后床內(nèi)排出廢液中CL達(dá)到最大值，然后快速下降，這樣就找出了陰離子交換樹(shù)脂的最佳反應(yīng)點(diǎn)。在經(jīng)過(guò)多次調(diào)整再生反應(yīng)條件后，使陰陽(yáng)床離子交換樹(shù)脂都能一次再生成功。從而確定了再生反應(yīng)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(jìn)酸時(shí)間55分鐘±5分鐘 ;進(jìn)堿時(shí)間65分鐘±5分鐘 ;一次進(jìn)酸量2.8噸;進(jìn)堿量2.5噸。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)近一段時(shí)間的反復(fù)探索試驗(yàn)，將制約我公司脫鹽水系統(tǒng)（二級(jí)離子交換）周期制水量低和酸、堿耗高的得到了解決，通過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行實(shí)踐證明：一級(jí)脫鹽水運(yùn)行成本明顯降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（1）酸堿按理論計(jì)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(yīng)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(yáng)床進(jìn)酸液反應(yīng)時(shí)間保證55分鐘，陰床進(jìn)堿液反應(yīng)時(shí)間保證65分鐘，只要保證再生反應(yīng)時(shí)間就能保證床內(nèi)離子交換樹(shù)脂的再生質(zhì)量。

（2）為了防止進(jìn)酸堿溶液時(shí)離子交換樹(shù)脂亂層和偏流，應(yīng)避免進(jìn)酸、堿溶液時(shí)將空氣帶入離子交換器內(nèi)。特別是當(dāng)酸堿進(jìn)完、計(jì)量箱還沒(méi)有打空時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉計(jì)量箱出口閥門(mén)，防止逆沖時(shí)空氣進(jìn)入離子交換器內(nèi)。

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

（4）操作各種反洗時(shí)，控制好整體水處理裝置系統(tǒng)流速，千萬(wàn)不能超過(guò)設(shè)計(jì)流速，否則會(huì)破壞床內(nèi)上部水帽使樹(shù)脂被沖出。