化學除鹽水處理系統的相關研究

仲 強

（中石化天津分公司，天津 300271）

化學除鹽水處理系統的相關研究

仲 強

（中石化天津分公司，天津 300271）

除鹽水處理過程中電導率超標為常見問題，對水質影響比較大，在很大程度上降低處理效果。為降低此項因素的影響，可以采取化學除鹽法進行處理，對整個處理過程進行優化，控制出水電導率與pH值，確保設備的正常運行，提高生產效率。本文結合除鹽水處理流程特點，研究了化學除鹽水處理系統的設計。

化學除鹽水；電廠；電導率

除鹽水水質對生產設備以及生產效益有著重要影響，自然水存在較多雜質，如果生產時選擇應用未經處理的水，容易造成各設備積鹽、結垢、腐蝕，導致其在運行過程中出現問題，縮短服務壽命。

1 化學除鹽水處理系統原理

化學除鹽水處理，即通過H型陽離子交換器與OH型陰離子交換器，進行離子交換反應，達到去除水中所含陰、陽離子目的，得到高純水。第一，陽床離子交換反應。一般選擇用強酸性陽離子交換樹脂作為交換劑，其職能與原水中陽離子發生以下反應：

可以得知，原水經過陽床發生交換反應后，水中陽離子大部分都等當量的轉化為氫離子，最終得到酸性水。則HCO3-已經被分解成二氧化碳。即： H++HCO3→CO2↑+H2O

對于產生的二氧化碳氣體，可以通過除碳器去除。待陽床失效后，利用一定濃度鹽酸或硫酸進行再生，反應為：

第二，陰床離子交換反應。交換劑多選擇用強堿性陰離子交換樹脂，與陰離子發生交換反應：

根據反應可以得知，經過陰、陽床交換處理后的原水，基本可以消除水中所含有的全部陽、陰離子，整個過程為化學一級除鹽系統。系統處理后，又可以保證出水純度，同時經過混床處理后還可滿足工藝參數要求。如果陰床運行故障，可以選擇用5～8%氫氧化鈉溶液進行再生，則綜合反映為：

選擇用于鹽酸與氫氧化鈉作為陰陽離子交換樹脂再生劑，設計有鹽酸貯存槽和堿貯存槽，可以需求貯存一定量酸堿藥劑，且應用噴射器來計量所需要投加的酸堿量。

2 化學除鹽水處理系統要點

2.1 處理流程

將生水通入生水緩沖水箱內，利用生水泵將其送往機械過濾器，將水中的余氯和有機物全部去除干凈，降低生水濁度。然后將初步處理的水送往規定床鈉離子過濾器，將水中含有的鈣鎂離子去除干凈，將處理后的軟水送往脫碳塔進行CO2去除，確定達到反滲透主機水質要求后進入其內部，由反滲透系統將生產的除鹽水輸送到指定位置［1］。整個處理過程中產生的廢水，則需要再次進入到生產系統內處理，而不能再次利用的部分，則按照要求直接排放或納入污水處理系統。還需要確定生產工藝內所有設備均可以維持在良好的運行狀態，如生水箱、生水加壓泵、固定床鈉離子軟化系統、機械過濾器、超濾系統以及反滲透系統等。

2.2 注意問題

（1）出水電導率。對出水電導率進行控制，關鍵是將電導率數值控制在規定范圍內，避免因水質差異導致預脫鹽水水質產生波動。在整個生產除鹽水過程中，會向外排出一部分反滲透濃水，并存在一部分直接回流到反滲透濃水箱內，會與生水相互混合，作為預脫鹽水再次生產應用。受環境溫度影響，生水水質會產生一定變化，由此反滲透濃水回流量大小變化便可以對預脫鹽水電導率進行調節。一般情況下，反滲透濃水生產總量穩定，而回流量大小主要由外排調節閥開度決定。而反滲透濃水與生水會在反滲透濃水箱內混合，到除鹽水產生階段，為一個大滯后過程，會對整個生產作業效率產生很大影響。且時間滯后還會對控制信號產生影響，干預過程變量輸出無效，無法向除鹽水自動控制提供反饋信號，使得系統響應超調，嚴重的甚至會造成整個系統全部失效。

（2）出水pH值。對出水pH值進行控制，即將其穩定在給定指標范圍內，且避免流量、溫度、游離CO2變化產生的影響。一般是選擇通過計量泵將一定濃度氨水輸入到除鹽水管道內，與酸性物質發生反應，來改變pH值。基于酸堿中和原理，氨水添加量與除鹽水pH值變化并不是線性關系，當達到中和點后，酸堿中和反應pH會出現突躍。除鹽水通過陰陽離子交換器處理后，除去了全部的陰陽離子，pH更接近純水，這樣即便是向其中加入氨水，也不會造成pH大幅度的改變。因此，在對除鹽水出現pH值進行控制時，重點要控制好添加的氨量。另外，除鹽水供水流量和除碳風機會對CO2清除量產生一定影響，導致pH控制會出現時變性。酸堿中和以及pH值檢測后會存在一個時間滯后過程，導致pH值控制具有滯后性。

2.3 化學除鹽水處理系統

選擇一級除鹽+混床。一級除鹽系統選擇用單元制，陽離子交換樹脂選擇用鹽酸再生工藝。根據工藝用水量60t/h，自身水耗按照總用水量10%計算，總用水量為66t/h。其中，設計2臺陰離子交換器，且設計為1運1備。并且因為原水硬度比較大，還需要設置2臺陽離子交換器，為1運1備。并且，強酸陽離子交換器與強堿陰離子交換器均選擇用無頂壓逆流再生，所需再生劑消耗降低，處理后出水水質有保障，且可有效提高工作交換容量。要求處理后除鹽水水質可以達到要求：總硬度≈0，電導率為0.1～0.5μm/cm；SiO2≤0.02mg/L。

3 結束語

對化學除鹽水處理系統進行分析，需要掌握除鹽水生產流程要點，并分析常見問題，確定控制要點。以提高除鹽水生產效率為目的，結合實際生產需求，對整個處理系統各節點進行分析，提高系統運行有效性。

［1］張浩，王雪宇.化學除鹽水處理系統運行分析［J］.內蒙古石油化工，2004，03：146-147.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.026

仲強（1985-），男，河北張家口人，學士，研究方向：環境工程。