混床水質(zhì)惡化原因分析及處理

李文學(xué)

混床水質(zhì)惡化原因分析及處理

李文學(xué)

（漣源鋼鐵有限公司能源中心，湖南婁底417009）

主要介紹某脫鹽水站混床產(chǎn)水水質(zhì)惡化的原因分析、處理過(guò)程和防范措施。為盡快恢復(fù)正常供水，從最容易處理的方面著手，根據(jù)混床不同情況采取不同方法，以最快的時(shí)間恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。強(qiáng)調(diào)水質(zhì)日常監(jiān)督和混床失效終點(diǎn)管理對(duì)減輕樹(shù)脂污染的重要性。

脫鹽水；混床；硅污染；復(fù)蘇

1 情況概要

該脫鹽水站于2009年投運(yùn)，制水流程為無(wú)閥濾池+多介質(zhì)過(guò)濾器+活性炭過(guò)濾器+反滲透（7套×50t/ h）+除碳器+混床（6臺(tái)×100t/h）。混床使用河北省廊坊樹(shù)脂廠(chǎng)的001*7型強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和201*7型強(qiáng)堿性季胺Ⅰ型陰離子交換樹(shù)脂，陰陽(yáng)樹(shù)脂配比為2：1，總裝填高度為1500 mm。原水為漣河水，電導(dǎo)率為400～550μS/cm，硬度為3～5.5 mmol/L,全硅含量為4～16 mg/L。混床產(chǎn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)為電阻率≥5 MΩ.cm，SiO2≤20μg/L，實(shí)際以每四小時(shí)一次實(shí)驗(yàn)室測(cè)量電導(dǎo)率≥1μS/cm為失效點(diǎn)。產(chǎn)水主要供漣鋼自發(fā)電用鍋爐補(bǔ)水。2013年4月第一臺(tái)高溫高壓鍋爐（發(fā)電五期）投產(chǎn)，因其對(duì)水質(zhì)要求較原來(lái)的中溫中壓鍋爐高，加上用水量增大，該系統(tǒng)產(chǎn)水經(jīng)常出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)，尤其是二氧化硅超標(biāo)嚴(yán)重。2013年1月到8月水質(zhì)如表1。

針對(duì)以上情況，決定對(duì)脫鹽水站混床進(jìn)行串聯(lián)運(yùn)行，串聯(lián)運(yùn)行一級(jí)混床的失效標(biāo)準(zhǔn)為二氧化硅≥200μg/L，二級(jí)混床失效標(biāo)準(zhǔn)為二氧化硅≥20μg/ L，電阻率≤5 MΩ.cm(試驗(yàn)室以測(cè)量電導(dǎo)率≥1μS/ cm為失效）。

2013年9月1日-10月17日混床串聯(lián)運(yùn)行期間水質(zhì)數(shù)據(jù)如下：

pH：5.0～8.5

硬度：0～3μmol/L）

電導(dǎo)率：0.5～4μS/cm）

二氧化硅：15～120μg/L

在串聯(lián)運(yùn)行初期，脫鹽水質(zhì)有明顯提高，但到10月1日開(kāi)始，混床出現(xiàn)產(chǎn)水水質(zhì)明顯變差，運(yùn)行周期明顯縮短（從原來(lái)的平均可運(yùn)行30 h縮短到4 h），于10月18日停止串聯(lián)運(yùn)行，但混床產(chǎn)水水質(zhì)更加惡化。2013年10月18日-10月29日停串聯(lián)運(yùn)行初期數(shù)據(jù)如下：

pH:5.5～8.5

硬度5～42μmol/L

電導(dǎo)率:5～30μS/cm

二氧化硅:100～400μg/L

尤其是2#、4#混床產(chǎn)水水質(zhì)特別差，經(jīng)多次再生后運(yùn)行電阻率最高只有1.5～2.0 MΩ.cm，并且運(yùn)行1～2 h就下降到零，經(jīng)取樣化驗(yàn)運(yùn)行電阻率最高點(diǎn)電導(dǎo)率≥5μs/cm,二氧化硅≥200μg/L。該脫鹽水已無(wú)法滿(mǎn)足鍋爐運(yùn)行要求。

2 原因分析及處理過(guò)程

2.1 混床產(chǎn)水水質(zhì)差、運(yùn)行周期短的主要原因

①進(jìn)水水質(zhì)變差。

②進(jìn)水裝置或中排裝置損壞。

③再生效果不好。

④樹(shù)脂層高度不夠或陰陽(yáng)樹(shù)脂比例不對(duì)。

⑤樹(shù)脂被污染。

針對(duì)這些原因從最簡(jiǎn)單最容易處理的方面著手，盡快恢復(fù)正常制水，保證正常生產(chǎn)，然后再對(duì)最難恢復(fù)的混床進(jìn)行針對(duì)性的處理，讓所有混床恢復(fù)正常制水能力。

2.2 檢查混床進(jìn)水水質(zhì)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)水電導(dǎo)率比平常高，達(dá)82μS/cm，平常一般小于30μS/cm。檢查原水電導(dǎo)正常（500μS/cm左右），所以對(duì)反滲透逐組檢查發(fā)現(xiàn)7#RO產(chǎn)水電導(dǎo)達(dá)233μS/cm，對(duì)7#RO分組檢查發(fā)現(xiàn)第九組電導(dǎo)達(dá)514μS/cm，立即停止7#RO運(yùn)行，對(duì)第九組膜取出檢查發(fā)現(xiàn)膜結(jié)垢嚴(yán)重，對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)清洗后裝復(fù)，該套R(shí)O產(chǎn)水總電導(dǎo)下降到50μS/cm，混床進(jìn)水電導(dǎo)下降到30μS/cm以下。1#、6#混床產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，但其余的四臺(tái)混床產(chǎn)水水質(zhì)還是不達(dá)標(biāo)。

2.3 檢查2#、3#、4#、5#混床內(nèi)樹(shù)脂高度（設(shè)計(jì)高度為1500mm）和樹(shù)脂顏色見(jiàn)表2。

結(jié)果表明，這四臺(tái)混床的樹(shù)脂高度均低于標(biāo)準(zhǔn)高度，所以按陰陽(yáng)樹(shù)脂2：1添加到設(shè)計(jì)高度。再進(jìn)行再生，3#、5#混床產(chǎn)水恢復(fù)正常。2#、4#混床產(chǎn)水電阻率還是不達(dá)要求。

2.4 對(duì)2#、4#混床采用“手動(dòng)再生，堿液加倍”再生操作。原來(lái)混床的再生操作是自動(dòng)再生，由程序自動(dòng)控制再生進(jìn)程，人工僅干預(yù)水位調(diào)整，為確保再生過(guò)程中反洗分層、進(jìn)酸堿、置換等每一步都達(dá)到要求，對(duì)2#、4#混床進(jìn)行人工再生，保證每一步合格后再進(jìn)入下一步再生操作，尤其是確保反洗分層要明顯，適當(dāng)加大進(jìn)酸堿量。對(duì)4#混床人工再生后產(chǎn)水水質(zhì)恢復(fù)正常。在對(duì)2#混床反洗分層時(shí)發(fā)現(xiàn)分層不明顯，經(jīng)多次松脂后再分層，還是不明顯。后對(duì)其用5%的NaOH溶液浸泡后重新分層，可見(jiàn)分層明顯，但再生后電阻率雖比原來(lái)略有提升，但還是不合格（電阻率最高2.5 MΩ.cm，SiO2≥200μg/L，運(yùn)行2～4 h后電阻率降到0）。懷疑是樹(shù)脂嚴(yán)重污染，對(duì)其污染鑒別后進(jìn)行復(fù)蘇處理。

2.5 對(duì)2#混床樹(shù)脂進(jìn)行鑒別和復(fù)蘇：根據(jù)混床運(yùn)行中SiO2≥200μg/L，待電阻率降到零后停下運(yùn)行時(shí)取樣測(cè)SiO2為230μg/L，保持混床內(nèi)的水浸泡到第二天取樣測(cè)SiO2達(dá)460μg/L，說(shuō)明樹(shù)脂顆粒內(nèi)有殘余的SiO2在緩慢釋放，初步判斷樹(shù)脂被SiO2污染。

處理：根據(jù)各種資料介紹，對(duì)被硅污染的強(qiáng)堿陰樹(shù)脂，最好采用加熱至35℃左右的堿液浸泡后再使用再生堿液加倍、濃稀結(jié)合，多次再生的方法對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇。因本單位未設(shè)置再生堿液加熱裝置，無(wú)法直接加熱再生堿液，只能盡量通過(guò)原水池加熱蒸汽將整個(gè)原水由20℃左右加熱到25～30℃，到除鹽水箱的水溫也在25℃左右。再利用再生泵將堿稀釋到5%濃度打入混床內(nèi)對(duì)樹(shù)脂浸泡，考慮到樹(shù)脂還可能被有機(jī)物污染，在用堿浸泡的同時(shí)添加10%的NaCl,因現(xiàn)場(chǎng)無(wú)配套的食鹽液添加系統(tǒng)，臨時(shí)采用開(kāi)上人孔門(mén)直接加固體工業(yè)食鹽700 kg，多次用壓縮空氣松脂進(jìn)行溶解和混勻，浸泡48 h后放盡藥液，放出的藥液呈淺棕色，有三分之一的絮狀沉淀物，測(cè)量上部清液的SiO2為2300μg/L。再正洗到出水澄清，再用水浸泡到第二天，再正洗到出水pH值小于9停止正洗，開(kāi)始再生，第一次再生后運(yùn)行電阻率最高達(dá)5.6 MΩ.cm，SiO2≤10μg/L，但僅運(yùn)行6 h后電阻率降到0。根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)取少量該混床樹(shù)脂進(jìn)行同樣濃度的堿和工業(yè)鹽浸泡發(fā)現(xiàn)陰陽(yáng)樹(shù)脂分離，陰樹(shù)脂漂在水面上，樹(shù)脂顏色變化不明顯。后對(duì)樹(shù)脂沖洗干凈后，再用5%的鹽酸溶液浸泡發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂顏色明顯變淺。再對(duì)該混床用5%的鹽酸溶液浸泡8小時(shí)后沖洗干凈再生后運(yùn)行周期又有所延長(zhǎng)，于是再對(duì)該混床重復(fù)用堿和鹽酸浸泡兩次沖洗后再生運(yùn)行恢復(fù)正常。

2.6 2#混床硅污染的原因分析。硅化合物在水中存在的形態(tài)很復(fù)雜，有離子態(tài)、聚合態(tài)，膠體態(tài)。強(qiáng)堿陰樹(shù)脂與硅化合物之間的反應(yīng)，既有離子交換過(guò)程，也有物理吸附過(guò)程。強(qiáng)堿陰樹(shù)脂對(duì)陰離子的選擇性順序?yàn)椋篠O42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3-＞HSiO3-，它對(duì)硅酸根的選擇性最差，并且它對(duì)膠體硅一般不發(fā)生離子交換反應(yīng)，只能通過(guò)機(jī)械過(guò)濾和吸附的形式部分去除。該除鹽水系統(tǒng)于2013年8月30日開(kāi)始串聯(lián)運(yùn)行，一級(jí)混床的失效標(biāo)準(zhǔn)為SiO2≥200μg/L，而SiO2無(wú)在線(xiàn)檢測(cè)，加上檢測(cè)間隔為每班（8 h）一次，等檢測(cè)到超標(biāo)退出運(yùn)行時(shí)SiO2的含量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出200μg/L。SiO2的超標(biāo)在樹(shù)脂內(nèi)聚合成膠體硅。而對(duì)SiO2的清洗最好在堿液加熱到35～45℃再生時(shí)效果最佳，而本水站無(wú)堿液加熱裝置，一般都在常溫水下再生，串聯(lián)期間再生水溫只有18～23℃左右。每次再生時(shí)不能徹底除去SiO2，這種污染具有累積性，在運(yùn)行中會(huì)部分游離出來(lái)而進(jìn)入產(chǎn)水中，泄漏會(huì)一個(gè)周期比一個(gè)周期更嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)水完全不合格。

統(tǒng)計(jì)混床串聯(lián)運(yùn)行期間（共計(jì)48天）混床運(yùn)行情況如表3。

從表3可看出，2#混床做一級(jí)使用次數(shù)最多，樹(shù)脂污染最嚴(yán)重，符合實(shí)際情況。

3 總結(jié)

3.1 當(dāng)混床出現(xiàn)產(chǎn)水水質(zhì)差、運(yùn)行周期短時(shí)要先查找最常見(jiàn)最容易處理的原因，如進(jìn)水水質(zhì)、再生操作、樹(shù)脂高度等，然后再查找樹(shù)脂污染等難處理的情況，根據(jù)情況對(duì)癥處理，盡快恢復(fù)正常制水。

3.2 當(dāng)混床產(chǎn)水水質(zhì)惡化時(shí)找出原因并有效處理只是一種補(bǔ)救措施，因?yàn)榛齑彩敲擕}水制水的最后一道關(guān)，混床產(chǎn)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)會(huì)造成熱力設(shè)備的結(jié)垢或腐蝕甚至停產(chǎn)事故。所以脫鹽水系統(tǒng)在日常生產(chǎn)中要重視水的預(yù)處理工作，加強(qiáng)原水和反滲透產(chǎn)水水質(zhì)的定期監(jiān)督，確保混床進(jìn)水水質(zhì)。在混床運(yùn)行和再生過(guò)程中注意觀(guān)察是否有樹(shù)脂泄漏，定期檢查樹(shù)脂高度和觀(guān)察樹(shù)脂顏色，及時(shí)消除隱患，才能夠保證混床系統(tǒng)的安全運(yùn)行。混床在串聯(lián)使用中要把握好失效終點(diǎn)，對(duì)一級(jí)混床強(qiáng)化再生操作，最好安裝再生液升溫設(shè)施，避免樹(shù)脂深度污染后復(fù)蘇困難。

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Cause Analysis and Treatment of Water Quality Deterioration of Mixed Bed Outlet

Li Wenxue
(Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co.,Ltd.,Loudi,Hunan 417009,China)

Cause analysis and treatment process of water quality deterioration at the mixed bed outlet of a demineralized water system and preventive measures are introduced.Normal water supply was restored as soon as possible by taking the easiest treatment approach and adopting different methods according to different situations of the mixed bed.The importance of daily monitoring of water quality and failure point management of the mixed bed for reducing pollution to resin is emphasized.

demineralized water;mixed bed;silicon pollution;recovery

TQ085

B

1006-6764（2015）01-0054-03

2014-09-02

李文學(xué)（1973-），女，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事電廠(chǎng)鍋爐水處理工作。