戴光光，曾曉紅，李岱

（浙江秀舟熱電有限公司，浙江 嘉興 314007）

1 研究背景

浙江秀舟熱電有限公司是由世界500強(qiáng)企業(yè)物產(chǎn)中大集團(tuán)股份有限公司下屬子公司浙江物產(chǎn)環(huán)保能源股份有限公司控股。公司主營電能、熱能的生產(chǎn)、銷售，發(fā)電廢渣回收再利用的技術(shù)開發(fā)，石膏、粉煤灰銷售，污泥焚燒處理處置等。

混合離子交換器簡稱混床，它是將強(qiáng)型陽樹脂和陰樹脂按一定的比例混合后，裝在同一交換器中，能夠同時(shí)與水中的陽、陰離子進(jìn)行離子交換反應(yīng)的設(shè)備，已在化水的終端除鹽工段應(yīng)用多年。在生產(chǎn)除鹽水的傳統(tǒng)工藝中，整個(gè)混床再生過程的水不被重視而被無形排掉，這不僅造成水資源的浪費(fèi)，增加了企業(yè)成本，而且對(duì)環(huán)境造成污染。

目前，公司的化水系統(tǒng)每天可生產(chǎn)的除鹽水約4800噸，前期物理除鹽的兩套一級(jí)反滲透（RO，reverse osmosis）裝置（2×70t/h+2×80t/h）以及濃水反滲透裝置（50t/h）基本處于滿負(fù)荷狀態(tài)，同時(shí)混床樹脂（2×100t/h+2×120t/h，二用二備）每隔1～3天再生一次，也基本處于滿負(fù)荷狀態(tài)。由于長時(shí)間的運(yùn)行，膜處理的效率不斷降低，造成污水的排污納管量急劇增大，是整條工藝線路上的“瓶頸”。隨著環(huán)保要求的越來越高，人們環(huán)保意識(shí)普遍的增強(qiáng)，一旦污水超標(biāo)排放，會(huì)嚴(yán)重影響運(yùn)行，造成停爐停機(jī)以及企業(yè)關(guān)停的危險(xiǎn)。為了響應(yīng)國家所提倡的節(jié)能減排號(hào)召，同時(shí)緩解秀舟熱電污水排放的緊張情況，我公司計(jì)劃對(duì)混床再生水的排放系統(tǒng)進(jìn)行分段回收，簡易改造，在節(jié)約取水量的同時(shí)又能避免再生水直接排放對(duì)環(huán)境造成的污染。

固定式混合床離子交換設(shè)備是圓柱形密閉容器。殼體中裝有上部進(jìn)水裝置，下部配水裝置；為了將陰陽樹脂分開再生，在其中部還設(shè)有中間排水裝置。混床的再生操作有反洗分層、再生和置換、混脂、正洗等步驟（如圖1所示）。

（1）反洗分層。通常采用水力篩分法，即用水反洗。根據(jù)交換樹脂的比重差，將失效的陰、陽離子充分地分離，同時(shí)也可以清除碎樹脂。一般陰樹脂密度比陽樹脂小，分層后陰樹脂在上，陽樹脂在下。在反洗分層操作中，開始時(shí)，流速要小些，以免樹脂層形成活塞流，既不利于樹脂展開，還有可能損壞中排、進(jìn)堿裝置等。待樹脂層松動(dòng)后，逐漸加大流速，使整個(gè)樹脂層的膨脹率在50%以上，一般反洗需10～15min，所有反洗上排水均排至排污水溝。

圖1 混床再生流程

（2）再生和置換。進(jìn)再生液前，先將混床內(nèi)的水位降至陰樹脂層表面上約200mm處（下降的水量全部排至排污水溝）。然后，分別從混床的底部進(jìn)酸、上部進(jìn)堿，使酸堿分別通過陽樹脂層、陰樹脂層，廢液匯集于中排后排至排污水溝，整個(gè)再生過程持續(xù)1小時(shí)30分鐘。進(jìn)完再生液后繼續(xù)通水，進(jìn)行置換?；齑驳闹脫Q必須徹底，否則，殘留酸中的或堿中的Na+會(huì)使部分已再生好的陰樹脂、陽樹脂失效，影響再生效果。置換終點(diǎn)一般通過測定排水電導(dǎo)率判斷，整個(gè)置換過程持續(xù)約1小時(shí)30分。

（3）混脂。樹脂經(jīng)再生和洗滌后，在投入運(yùn)行前必須將分層的樹脂重新混合均勻?；熘埃瑥脑O(shè)備下部通入經(jīng)凈化的壓縮空氣（進(jìn)氣壓力為0.05～0.15MPa），時(shí)間5min。樹脂層被攪勻后，快速排水，迫使樹脂層迅速沉降，以免樹脂重新分層。

（4）正洗。正洗的過程用除鹽水以10～20m3/t的流速進(jìn)行正洗（所有正洗的水全部排至排污水溝）。當(dāng)出水合格（電導(dǎo)率小于0.2μs/cm，二氧化硅小于20μg/L）后，正洗結(jié)束。

表1 清水池與混床再生過程中的部分水樣的水質(zhì)比較

表2 混床整個(gè)再生過程所耗水量

表3 改造前后混床整個(gè)再生過程所耗水量比較

上述傳統(tǒng)的混床再生工藝會(huì)引起混床再生期間除鹽水內(nèi)耗大、外供量不足的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)再生過程中產(chǎn)生的大量廢水難以處理并引起環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，操作時(shí)間長也給操作人員帶來不便。

為了解決上述問題，本文計(jì)劃對(duì)浙江秀舟熱電有限公司混床再生水的排放系統(tǒng)進(jìn)行分段回收，簡易改造。

2 解決方案

表1顯示了清水池與混床再生過程中的部分水樣的水質(zhì)比較。本文采取犧牲水質(zhì)來節(jié)約排污水量的思路，同時(shí)，又將回收水的水質(zhì)控制在可控范圍內(nèi)。由表中可知，混床再生流程中的部分水樣的水質(zhì)均優(yōu)于或接近于清水池水質(zhì)。因此，整個(gè)混床再生過程可以涉及的回收水量有：（1）整個(gè)反洗分層過程的排水量；（2）再生前混床內(nèi)下降的水位量；（3）置換結(jié)束之前10分鐘至結(jié)束后的中排水量；（4）整個(gè)正洗過程的排水量。

圖2 混床再生水流管道圖

為了保證對(duì)混床再生水能進(jìn)行有效回收至清水池，本文對(duì)其排放系統(tǒng)進(jìn)行了簡易改造，主要措施如下：

在1#、2#、3#、4#混床的上排管道和下排管道分別連接一個(gè)三通連接件，三通連接件的另外兩個(gè)端口分別連接至排污水溝和回用水溝，并配備對(duì)夾式蝶閥和流量計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)反洗分層和正洗過程中水量的回收?；齑驳闹信趴诓辉O(shè)置三通連接件，再生置換后根據(jù)水質(zhì)的檢測變化，一旦達(dá)到預(yù)計(jì)時(shí)間或回用水要求，立即停止中排，節(jié)省再生置換的時(shí)間及用水量（如圖2所示）。上述措施的本質(zhì)是根據(jù)混床再生的不同進(jìn)程分段控制再生水的排污與回收，避免了整個(gè)再生過程中水量的無效使用及浪費(fèi)，極大地節(jié)約了水資源。

3 結(jié)果與討論

表2顯示了一個(gè)混床整個(gè)再生過程所需的耗水量，共計(jì)115噸，其中包括混床運(yùn)行前的10噸正洗水量，這是由于浙江秀舟熱電有限公司的混床樹脂處于二用二備狀態(tài)，再生結(jié)束后混床進(jìn)入備用狀態(tài)，未能立即使用，因此，在每次使用前都將進(jìn)行正洗操作，以便混床能夠順利地制水運(yùn)行。為了更加詳細(xì)地計(jì)算改造后水的回收利用率，下面對(duì)混床再生過程重新進(jìn)行分析：

（1）反洗分層。經(jīng)測試，反洗水水質(zhì)完全滿足回用水的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在反洗分層操作中，所有反洗上排水均排至回用水溝，同時(shí)在進(jìn)再生液前，混床內(nèi)的水位下降量也一并排入回用水溝，最后收集至清水池進(jìn)行預(yù)處理，共計(jì)回收19噸。

（2）再生和置換。再生過程中，分別從混床的底部進(jìn)酸、上部進(jìn)堿，使酸堿分別通過陽樹脂層、陰樹脂層，廢液匯集于中排，由于此時(shí)廢液的電導(dǎo)極高，故將中排水全部排于排污水溝，不予以回收。置換持續(xù)至1小時(shí)20分時(shí)，水質(zhì)已接近清水池水質(zhì)，故停止置換。因此，整個(gè)再生和置換過程共計(jì)節(jié)省時(shí)間10分鐘，節(jié)約水量7噸。

（3）混脂?；熘^程中不涉及水量的使用，因此，混脂過程中的使用量為0噸，回收量為0噸。

（4）正洗及運(yùn)行前正洗。經(jīng)測試，正洗水水質(zhì)接近于清水池水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在正洗操作中，所有正洗水以及運(yùn)行前正洗水均排至回用水溝進(jìn)行回收，共計(jì)回收25噸。

綜上所述，如表3所示，混床再生操作流程結(jié)束至下次運(yùn)行使用之前共計(jì)用水115噸，改造后能節(jié)約回收51噸，回收利用率為44.3%。

4 改造效果

2020年10 月，浙江秀舟熱電有限公司混床再生排污水量為1582噸，對(duì)再生水分段回收，簡易改造后，2020年11月，公司的混床再生排污水量為861噸，環(huán)比上月減少721噸，增減幅度為-45.6%，符合預(yù)期效果。