陰床樹脂有機物污染原因分析及復蘇處理

李 潔 安徽新源熱電有限公司，安徽蚌埠 233010

陰床樹脂有機物污染原因分析及復蘇處理

李 潔 安徽新源熱電有限公司，安徽蚌埠 233010

通過對公司＃1陰床出水品質差、樹脂被有機物污染的原因分析，采取有效的復蘇處理措施，使其恢復正常運行能力。

在火力發電廠鍋爐化學補給水處理系統中，離子交換樹脂除了吸附交換水中相應離子外，還吸附了水中存在的各種有機物、鐵和膠體等物質。如果這些物質在樹脂再生時不能完全解析出來，積累在樹脂體內，就會形成不可逆吸附。影響離子交換過程的正常進行，造成樹脂顏色變深，工作交換容量下降，制水周期縮短，正洗水量增大，制水批量減少，出水品質降低等后果。安徽新源熱電有限公司取水口位于淮河中下游，幾乎每年枯水季節，淮河水質都存在嚴重的劣化問題，不僅河水含鹽量大幅增加，而且有機物含量也增加顯著。因此，陰床中陰離子交換樹脂受到嚴重污染，即使換新樹脂后不足兩年即會出現陰床樹脂顏色呈棕褐色，同時混床出水導電度較高，化學除鹽設備很難制出合格的除鹽水的情況。為此，采用適當的方式對樹脂進行復蘇處理，使樹脂性能得到基本恢復并對樹脂性能無任何不良影響， 對于電廠的安全和經濟運行，起到重要的作用。

1、設備概況及運行現狀

安徽新源熱電有限公司現有4臺陽床、4臺陰床、3臺混床，運行出力為305t/h。陰陽床規格均為φ 2500，陽床樹脂為001×7，陰床樹脂為201×7，再生方式采用逆流再生。制水采用一級除鹽加混床的處理系統，系統的連接采用母管制。離子交換器前置預處理采用水力加速澄清池＋高效過濾器，系統流程：河邊補給水泵→水力加速澄清池→高效過濾器→逆流再生陽床→脫碳器→逆流再生陰床→混床→除鹽水箱。

因新源熱電公司為供熱電廠，所以供水量較大，每小時在150噸左右，夏季兩套設備運行，而冬季一直以三套設備運行，每天除鹽水量在5000噸左右。由于淮河水質隨季節性變壞很大，所以在豐水季節設備的周期制水量一般能維持在3500噸左右，在枯水季節只能維持在1500噸左右。而枯水季節更容易受到有機物污染，進一步影響周期制水量。2001～2004年現場原水有機物污染狀況如表1。

根據上述水質數據可以看出，原水污染一直未得到根本緩解，且有加劇之勢，每次污染團持續時間長，化學水處理本身制水設備除澄清池外，無處理有機物污染的能力，樹脂受到有機物污染在所難免。陰樹脂污染后已呈棕褐色，冬季混床出水導電度一般在0.6～1.0us/cm之間（標準≤0.3us/cm）。尤其以＃1陰床受到污染最為嚴重，出水導電度及鈉離子一直較其他陰床高，且一旦投運即會造成混床及除鹽水出水導電度明顯上升，已無法正常運行，而＃1陰床樹脂為2003年9月更換，運行時間并不長。2005年兩次取樹脂分析，＃1陰床中陰樹脂中的有機物含量分別為2336mgO2/L、2224mgO2/L（一般規定陰樹脂有機物含量大于2500 mg/L，即做報廢處理），樹脂外觀顏色已呈棕褐色，工交明顯下降，已失去對有機物的吸附能力。

2、樹脂有機物污染原因分析

樹脂受到污染的原因很多，有膠體硅、鐵的化合物、再生液不純、有機物等方面，此外，細菌、藻類以及水中含氮、氨基酸之類物質等也會不同程度地使樹脂受到污染。根據新源熱電各種數據及現象表明，陰床樹脂主要是受到了有機物的污染，具體原因如下：

2.1 離子交換除鹽裝置中的強堿性陰樹脂，污染來源可能性最大的是原水中的有機物。有機物質在水中往往帶有負電，成為陰離子交換樹脂污染的主要物質。有機物主要是存在于天然水中的腐殖酸、膠團性的有機雜質、相對分子質量從500到5000的高分子化合物以及多元有機羧酸等，這些物質吸附在樹脂上，有的占據或者結合了樹脂上的活性基團，有的使樹脂的強堿活性基團堿性降低而降解，使樹脂降低了離子交換能力。這類污染從COD的監測中可以檢出。此外，腐殖酸和富維酸都屬于高分子聚羧酸，在水中這類酸的含量還與季節有關，秋季植物葉落腐爛分解，雨水浸淋，流入江河，在十月份含量就升高，入冬以后達到最高值；春季植物開始生長，水中含量開始下降，夏季達到最低值。顯然這還與氣溫、濕度有關。

表1

表2

2.2 凝膠性強堿性陰樹脂之所以易受腐殖酸或富維酸污染，是由于其高分子骨架屬于苯乙烯系，是憎水性的，而腐殖酸或富維酸也是憎水性的，因此二者之間的分子吸引力很強，難以解吸。而且腐殖酸或富維酸的分子很大，移動緩慢，一旦進入樹脂中后，易被卡在里面。隨著時間的增長，被卡在樹脂中的有機物越來越多，這些有機物一方面占據了陰樹脂的交換位置，另一方面，有機物分子上的弱酸基團-COOH又起了陽離子交換樹脂的作用。

2.3 樹脂本身的降解對樹脂的污染。離子交換樹脂是一種高分子有機聚合物，在長期的運行中不可避免地要發生老化降解，產生有機物。這種有機物的泄出會對樹脂造成一定程度的污染。

根據上述分析，針對有機物污染，需對污染樹脂進行復蘇小試，找出最佳處理方案并在試驗基礎上對＃1陰床進行復蘇處理，以改善＃1陰床運行狀況。

3、復蘇處理過程

樹脂復蘇的方法很多，最常用的是堿性食鹽水法，但對于有機物污染，單純使用堿性食鹽水法對于積留于陰樹脂中的有機物不能徹底除去。還需加入氧化劑進行氧化分解除去。但氧化劑易使樹脂受到損害。所以在復蘇處理過程中需考慮氧化劑對樹脂安全性的影響。根據有關資料及實驗室的試驗數據決定選用氧化能力較弱的NaClO，并在堿性條件進行陰樹脂有機物的復蘇處理。通過試驗證明，采用濃度為0.5～1.0%的次氯酸鈉溶液，可使受有機物污染嚴重的樹脂在3～5小時內完全復蘇并對樹脂無損傷。小試前后＃1陰床樹脂性能對比如表2。

通過小試結果，樹脂復蘇工藝2方案可行，復蘇效果較好，進一步確定復蘇處理方案，因水處理系統為母管制，復蘇前安裝臨時系統，并將＃1陰床進堿門與系統斷開，在混床不需要再生的條件下采用混床堿噴射器接入臨時系統從＃1陰床進堿管進藥。噴射器進水仍采用再生泵。用本廠槽車做次氯酸鈉藥箱，放置水處理大門旁，便于接臨時管道，利用平日倒換樹脂的樹脂小車噴射器向陰床內加入NaCl。2005年11月22日～11月24日對＃1陰床樹脂進行了復蘇處理。

11月22日夜班用正常再生液濃度進行小反洗再生一次，先把硅除去。再生后將＃1陰床內水放盡。

進食鹽溶液浸泡：用食鹽浸泡每次1噸，濃度配成8～10%，共兩次。22日10：50將1噸（50kg/袋20袋）食鹽直接倒入樹脂小車，利用樹脂小車噴射器與水混合抽往＃1陰床從上部人孔門（接臨時軟管）進NaCl溶液，從上人孔門觀察水位至樹脂上部停進，從正排取樣，顏色由黃色逐漸轉為紅棕色，后有泡沫。12：10關人孔門。16：25開正排排放浸泡液。取樣分析，NaCl濃度為7.83%，PH13.0，顏色呈咖啡色，COD7200mgO2/L，16：30開反排閥、出水閥、中排閥，進行置換，此時調整混床流量，保證陰床出水閥進水壓力。17：14置換結束，關閉出水閥，開進水閥從上部淋洗，從中排排水。后開出水閥同時上下部沖洗。17：20從中和池取樣，水清，停止沖洗，關進、出水閥，開正排閥放盡水，開上人孔門。17：48開始第2次進NaCl（1噸）并浸泡過夜。23日8：20從正排出取樣，NaCl濃度為15.02%，顏色呈紅棕色，COD4160mgO2/L。繼續進行沖洗至NaCl濃度≈0，水清。

用次氯酸鈉對樹脂進行氧化處理：23日10：50進NaClO，啟動再生泵，利用臨時系統，從＃1陰床進堿門進入進NaClO溶液，調整混床堿噴射器流量，控制溶液以濃度0.5～1.0%，流速2～3m/h通過樹脂層，處理液9倍樹脂體積。待進出口濃度接近時，停止進NaClO溶液，共進藥8.6噸。NaClO進完，繼續置換。

用無水亞硫酸鈉進行還原處理：為去除殘余氧化劑，待置換停止后，配制無水亞硫酸鈉，17：40用樹脂小車進到槽車內再按進NaClO方式進入＃1陰床，取中排水樣，NaClO濃度0.047%，撤除臨時系統，恢復再生系統。

大反洗：大反洗結束打開下部樹脂取樣手孔門取樹脂樣留做分析，然后再進水正洗，停正洗后放水至中排。

進堿浸泡：進堿至中排排堿濃度達到3%，關中排至液位到樹脂上部浸泡不少于2小時。不頂壓置換至排水PH<10，小正洗從上部淋洗（20min或測PH<8）。進滿水。靜置10min。

小反洗再生：進堿分兩步，第一次2～3%90min第二次3～4%30min，置換90min，其余同日常再生。合格后備用。

樹脂復蘇后取樣：樹脂呈棕黃色透明球狀，以往從窺視孔不易看清樹脂，現已清晰可見，樹脂全分析數據如表3。

4、 效果分析及工藝改進

4.111 月25日8:30投運后，以往投運＃1陰床即出現混床、除鹽水導電度升高的現象不復存在，提高了除鹽水導電度的合格率。

4.2 確保生產安全穩定運行，恢復樹脂的交換能力，延長了樹脂的使用壽命，避免頻繁更換樹脂帶來的高費用。

4.3 ＃1陰床周期制水量有所提高，再生次數減少，節約了酸減耗，降低了生產成本。

4.4 通過此次＃1陰床樹脂復蘇的原因分析及處理，改進了陰床的再生工藝，在冬季低溫情況下，延長了陰床再生進堿及置換時間，同時提高了其它陰床的周期制水量，改善了除鹽水水質。

4.5 因新源熱電制水缺乏有效去除有機物的設備，日后需在擴建時政加活性炭過濾器，并可試驗在澄清池內加入高鐵酸鉀水處理劑，以減少有機物對樹脂的污染。

表3

[1]李培元，錢達中，王蒙聚.鍋爐水處理.湖北：湖北科學技術出版社.1988

[2]譚明德.有機物污染強陰樹脂復蘇試驗分析及處理.河南電力.2005（2）：45－46

[3]徐愛春，徐兵華，張金歧等.樹脂污染原因分析及復蘇處理.大氮肥.2005，28（3）：184-186

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.003

李 潔 女 安徽省蚌埠市人，大專學歷工程師，多年從事電廠化學和環保工作。

有機物污染；樹脂；復蘇