淺談汕尾電廠除鹽系統(tǒng)改造

梁詩(shī)銘

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾516600）

汕尾電廠水處理除鹽方式采用離子交換法，除鹽系統(tǒng)為一級(jí)除鹽加混床，以強(qiáng)型樹(shù)脂作為交換劑。現(xiàn)有三臺(tái)逆流再生陽(yáng)離子交換器、三臺(tái)逆流再生陰離子交換器及兩臺(tái)混合離子交換器，除后來(lái)新增的一臺(tái)陽(yáng)床和一臺(tái)陰床，其他床體自建廠初期開(kāi)始投入適用。 目前日制水量較建廠時(shí)大大提高，導(dǎo)致除鹽系統(tǒng)出現(xiàn)如單床制水周期縮短、再生劑耗量增加、正洗時(shí)間延長(zhǎng)等問(wèn)題。從運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，解決上述問(wèn)題是有必要的。

1 系統(tǒng)選型

近年來(lái)，膜處理技術(shù)作為一項(xiàng)新型的高效分離技術(shù)，因其工藝簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度高、無(wú)污染、經(jīng)濟(jì)性高等特點(diǎn)，在水處理、環(huán)保、化工等等領(lǐng)域得到快速應(yīng)用[1]。但膜處理技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在對(duì)預(yù)處理水質(zhì)要求高、膜的結(jié)垢、膜清洗、膜壽命短等問(wèn)題，使用此工藝需重新裝置一系列設(shè)備，而隨著離子交換技術(shù)的成熟、均粒樹(shù)脂的出現(xiàn)和再生技術(shù)的提高，已使用離子交換工藝的企業(yè)在改造時(shí)多數(shù)選擇使用弱-強(qiáng)型樹(shù)脂聯(lián)合工藝。

汕尾電廠除鹽系統(tǒng)陽(yáng)床和陰床均使用強(qiáng)型樹(shù)脂作為離子交換劑，因?yàn)閺?qiáng)型樹(shù)脂能有效控制出水質(zhì)量， 比較徹底地去除水中的有害離子；但強(qiáng)型樹(shù)脂交換容量利用率不高、再生效率低，僅用強(qiáng)型樹(shù)脂的單床系統(tǒng)在運(yùn)行中容易出現(xiàn)上述提及的制水周期縮短等等問(wèn)題。加入弱型樹(shù)脂可提高工交容量和再生效率，降低再生比耗和廢液濃度。

表1 列出的是弱-強(qiáng)型樹(shù)脂聯(lián)合工藝系統(tǒng)主要類(lèi)型及特點(diǎn)， 在三種系統(tǒng)中，雙層床系統(tǒng)最簡(jiǎn)單，能節(jié)約投資，減少用地面積，且不需要另設(shè)樹(shù)脂清洗系統(tǒng)，可沿用原有的再生系統(tǒng)。

表1 弱-強(qiáng)型樹(shù)脂聯(lián)合工藝類(lèi)型

2 雙層床的特點(diǎn)

雙層床系統(tǒng)中出水質(zhì)量由強(qiáng)型樹(shù)脂控制，弱型樹(shù)脂負(fù)責(zé)提高系統(tǒng)運(yùn)行性能及經(jīng)濟(jì)性，樹(shù)脂層總高度一般為2m，任意一種類(lèi)型樹(shù)脂高度均不低于0.6m。 弱酸型樹(shù)脂適用于處理堿度大的水，而汕尾電廠陽(yáng)床進(jìn)水堿度小，因此沒(méi)有必要使用陽(yáng)雙層床。 弱堿陰樹(shù)脂價(jià)格較強(qiáng)堿型樹(shù)脂高約15%～30%，但其工交容量是強(qiáng)堿型樹(shù)脂的3 倍，能去除水中在離子總量中占大部分的強(qiáng)酸陰離子[2]；同時(shí)弱堿型樹(shù)脂具較強(qiáng)抗有機(jī)物污染能力，在陰床運(yùn)行時(shí)對(duì)有機(jī)物有較好的吸收作用，再生時(shí)則有解吸作用，因而能較好地減緩有機(jī)物對(duì)強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂的污染，所以陰雙層床通常能發(fā)揮更大作用。 汕尾電廠可在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，在陰床中按適當(dāng)?shù)谋壤b入弱堿陰樹(shù)脂和強(qiáng)堿陰樹(shù)脂，設(shè)置成“陽(yáng)床+陰雙層床+混床”，以此提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

雙層床中兩種樹(shù)脂因濕真密度不同， 能在水溶液中自然分層，密度較低的弱型樹(shù)脂在上層，密度較高的強(qiáng)型樹(shù)脂在下層，若產(chǎn)生混層，則會(huì)影響出水質(zhì)量以及制水周期。陰雙層床上層的弱堿樹(shù)脂由失效轉(zhuǎn)成再生型時(shí)體積會(huì)有約20%的收縮，在逆流再生時(shí)會(huì)在壓實(shí)樹(shù)脂層下面形成一個(gè)水墊層，使再生中樹(shù)脂層會(huì)產(chǎn)生擾亂，令再生效果變壞[3]。此外，再生時(shí)再生液逆流向上，先流經(jīng)下層的強(qiáng)型樹(shù)脂，再接觸上層的弱型樹(shù)脂，在這一過(guò)程中，堿液與下層強(qiáng)堿型樹(shù)脂反應(yīng)產(chǎn)生硅酸，含有硅酸的廢堿液進(jìn)入上層樹(shù)脂層， 弱堿型樹(shù)脂因與OH-反應(yīng)使廢堿液pH 下降，硅酸開(kāi)始以膠體形式從溶液中析出，并沉積在上層樹(shù)脂中，給弱型樹(shù)脂的正洗帶來(lái)困難，影響再生效果；在下個(gè)運(yùn)行周期，這些硅酸會(huì)被進(jìn)水?dāng)y帶進(jìn)入強(qiáng)堿型樹(shù)脂層，影響出水效果。

3 陰雙層床的再生

掌握好陰雙層床再生工藝至關(guān)重要。 陰雙層床的再生過(guò)程中，控制好反洗和進(jìn)堿步驟對(duì)提高再生效率有重大幫助。 采用兩步再生法，再生堿液先后以較低和較高的濃度分兩次進(jìn)入床體內(nèi)與失效樹(shù)脂反應(yīng)，可避免出現(xiàn)前文中所提到的樹(shù)脂亂層和硅膠析出現(xiàn)象，大致可分為如下步驟：

（1）懸浮進(jìn)堿 1%的堿液以10m3/h 流速?gòu)牡撞窟M(jìn)堿門(mén)進(jìn)入，廢液從反排門(mén)排出，進(jìn)堿量為總用量的1/2。

這時(shí)上流的堿液將樹(shù)脂托起形成懸浮狀，樹(shù)脂得到反洗、松動(dòng)，使兩種樹(shù)脂較好地分層；既起到原再生工藝中“反洗”的作用，又降低了跑樹(shù)脂的可能性。同時(shí)弱型樹(shù)脂提前接觸堿液，已初步再生，可減少樹(shù)脂因轉(zhuǎn)型收縮產(chǎn)生水墊空間而引起樹(shù)脂亂層，也防止含大量硅酸的廢液進(jìn)入上層樹(shù)脂導(dǎo)致硅體析出和沉積。 懸浮進(jìn)堿前需進(jìn)行預(yù)噴射操作，檢查進(jìn)堿閥門(mén)和管路是否有漏點(diǎn)，避免堿液泄漏；懸浮進(jìn)堿時(shí)需監(jiān)視樹(shù)脂層的膨脹高度，以免樹(shù)脂隨水流溢出。

（2）沉降排 水樹(shù)脂先靜止約10min，自然沉降后通過(guò)中排門(mén)排去樹(shù)脂上部空間的存水，確保樹(shù)脂壓實(shí)層無(wú)積水。

（3）進(jìn)堿 2.5%的堿液以5m3/h 流速進(jìn)入樹(shù)脂層，廢液由中排門(mén)排出，進(jìn)堿量為總用量的1/2。 此步驟按傳統(tǒng)無(wú)頂壓逆流方式操作。

（4）置換 除鹽水以5m3/h 流速置換。 在冬天，為防止低溫影響陰樹(shù)脂與堿液置換速度，可加熱堿液，提高置換能力。 汕尾電廠地處南方，冬季較少出現(xiàn)低溫情況，可根據(jù)實(shí)際情況判定是否需加熱堿液。

（5）注水排氣 由進(jìn)水門(mén)進(jìn)水至排空門(mén)出水為止。 此過(guò)程需注意控制排氣時(shí)間，排空門(mén)出水立刻停止，避免樹(shù)脂隨出水跑出。

（6）正洗 以運(yùn)行流速正洗至出水合格，投入備用。

4 小結(jié)

弱-強(qiáng)型樹(shù)脂聯(lián)合工藝目前在水處理領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用， 且日趨成熟，利用弱型樹(shù)脂對(duì)除鹽系統(tǒng)進(jìn)行改造可得到擴(kuò)容、降耗、治廢的滿意效果。 采用兩步再生法改進(jìn)傳統(tǒng)再生工藝可改善再生效果，提高陰雙層床出水質(zhì)量，延長(zhǎng)制水周期，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性性能和經(jīng)濟(jì)性。

［1］電廠化學(xué)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010:51.

［2］電廠化學(xué)設(shè)備運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社,2005：217.

［3］秦延松.雙層床離子交換水處理工藝[J].華東電力,1999(10):49-51.