化学除盐水系统水源污染分析及对策

摘?要 由于水源的污染逐年加重，动力化学除盐水系统的故障越来越多。为清除除盐水系统离子交换树脂的污染与混床出水的污染，介绍了除盐水系统中一些故障的诊断与处理意见，包括污染离子交换树脂的清洗方法。

关键词 污染；离子交换；水处理

中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0171-01

目前，随着东江取水水源的污染逐年加重，动力化学除盐水系统进水水质呈现逐年下降的趋势，导致离子交换器失效快，影响锅炉的正常的运行和寿命，从而造成了安全生产隐患。为此，对化学除盐水系统水源水质污染的主要情况进行分析，并提出相应的对策。

1 现状分析

1.1 水源水质污染情况

为具体反映出水源水质污染情况，特对比1999年第三季度∑阳离子=1.04 mmol/L，∑阴离子=0.90 mmol/L，而2007年第三季度系统进水水质全分析数据∑阳离子=2.374 mmol/L，∑阴离子=1.724 mmol/L，从此看出，系统进水水质主要离子含量均大幅度增加。

1.2 水源水质污染的影响

1.2.1 水源水质污染对离子交换器工作周期的影响

除盐水系统的设计水质为东江过滤水，其水质数据模型为∑阳离子=1.04 mmol/L，∑阴离子=0.90 mmol/L（1999年系统进水水质全分析数据）正常外供除盐水平均流量500 m3/h装置工作能力如下：

进装置生水流量Q2=RQ1=535m3/h

R—水耗比，取统计平均值1.07；

以阳离子交换器为例计算：

S=V×ｑ＝Ｑ×Ｔ×∑离子量 （1）

式中：S—树脂实际总工作交换容量（mmol）；

V—树脂总容积，以运行5台工作离子交换器计，为49 m3；

q—树脂实际工作交换容量，001×7树脂全工交容量以

1200 mmol/L计，η以优化条件60%计，即q为

720 mmol/L；

Ｑ—工作流量（m3/h）；

T—周期时间，即从运行开始到出现离子泄漏时间（h）；

∑离子量—进离子交换器水中可与树脂发生交换的离子量，这里指阳离子量（mmol/L）；

将已知Ｑ，∑离子量代入：

500000×T×1.04=49000×0.6×1200

得T=67.8 h

即67.8 h后所有运行阳离子交换器都会失效。

若水质模型以2007年系统进水水质全分析数据测算，其水质数据模型为∑阳离子=2.374 mmol/L，∑阴离子=1.724 mmol/L，要求满足正常生产（仍取外供除盐水平均流量500 m3/h）时分析如下：

仍考虑阳离子交换器，据式（1），将已知Ｑ，∑离子量代入得：

T=29.7 h

即29.7 h后所有运行离子交换器都会失效，运行周期缩短50%以上。

由于阳离子交换器失效快，整个系统将处于疲劳工作状态，勉强应付需求水量，且将造成阴、混合离子交换器的工作实际负荷加大，再生水质下降，形成恶性循环。

同理，可计算阴离子交换器、混合离子交换器的工作状态。

1.2.2 水源水质污染对离子交换树脂的影响

1）阳树脂污染。阳树脂主要受Ca2+、Mg2+、Al3+、Fe3+等重金属离子和一些酸性基团的有机物的污染，导致交换容量降低，出水水质恶化。

2）阴树脂污染。①硅、重金属阴离子络合物、有机物等物质的污染。阴树脂主要受硅、重金属阴离子络合物、有机物等物质的污染，导致树脂降解、交换容量下降、出水水质恶化，甚至树脂报废。②漏Na+现象。水中含有高价无机阴离子和有机物等原因会导致阴离子交换器漏Na+。阴离子交换器出水含钠较多时，会使阴离子交换器除硅效果变差，进而影响到阴床出水水质，同时使混合离子交换器出水水质下降、周期制水量减少。③混合离子交换器树脂污染。除盐系统的混合离子交换器，主要可能被水中的有机物和微生物所污染。试验证明，混合离子交换器被有机物污染后，将出现出水有机物含量增加、电导率上升、pH值小于7等现象。

2 对策

2.1 树脂污染的对策

2.1.1 阳树脂污染的对策

重金属离子污染的阳树脂的复苏，可采用盐酸、EDTA等处理。轻度铁中毒可在罐内复苏。有机物污染的阳树脂复苏，一般采用2倍于树脂体积的10.0%NaOH溶液浸泡处理，洗脱率可达100%。

2.1.2 阴树脂污染的对策

对有机物污染的强碱阴树脂，较简单、经济的方法是碱性氯化钠处理。

2.1.3 混合离子交换器树脂污染的对策

对于微生物污染，可通过定期用2%～2.5% HCl对混床树脂浸泡1.5～ 2h，然后再进行再生，达到杀死污染的微生物的目的。

2.2 离子交换器改造

2.2.1 改造方向

上述表明，由于水源水质逐渐偏离原设计所依据的水质，现有的除盐水装置的工作设备已难以满足生产需要。除对上述的设备加大投入，加强检修外，还应从下面两个途径：增加现有树脂的数量；选择新型号树脂更换现有树脂来增加树脂的总工作交换容量。

双室浮动离子交换器（下简称：浮床）工艺可有效降低再生剂耗量、提高工作交换容量、改善出水水质。

从装置工艺生产实践来看，2006年改造的两台阴浮床结合了上述两个途径，显著增加了制水能力（平均制水周期为60 h，制水量约为7000 m3），且大幅降低了碱耗（平均为56.0 g/mol，普通阴离子交换器为75.25 g/mol）与生产成本，是水质得以保证的积极因素。

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（上接第171页）

2.2.2 阴浮床与普通固定阴床的经济比较

1）碱耗。阴浮床碱耗统计平均值为55.695 g/mol，比普通固定

阴床的平均碱耗75.25 g/mol，下降幅度达25.98%；按2007年阴浮床出水量2，043，084 t计算，节约碱的量为222.19 t，按碱的成本价850元/吨进行计算，节约原材料费用达到18.9万元/年；

2）阴浮床水耗统计平均值为1.05 t/t，普通固定阴床为1.1 t/t，故可节约再生用水2043084×（1.1-1.05）=102154.2 t/a，以阳床出水2元/吨，节约费用约20.5万元/年；

3）在再生中阴浮床比普通固定阴床多吸收40%碱，可减少排至中和池的碱量，从而减少用于中和的酸量，可节约中和用酸费用约3.99 万元/年；

4）阴浮床比普通固定阴床节约再生用风费用约0.98万元/年；

5）阴浮床比普通固定阴床节约再生用电费用约0.12万元/年。

综合计算可知，使用阴浮床比普通固定阴床每年可节约费用约44.5万元/台。

综上所述，浮动床与普通固定床相比，更能适应水源水质变化，解决生产隐患，满足安全生产的需求，并能有效减少废酸、废碱污染物的排放；同时，在运行成本方面，浮动床比普通固定床有着明显的经济效益；除此之外，浮动床还具有单耗低、出水水质好、再生操作简单、设备压降低而出力大、自用水率低、不会发生树脂乱层、适用水质范围宽等特点。浮动床是在水源的污染逐年加重的情况下提高除盐水出水水质的有效途径。

参考文献

[1]动力水处理化学水系统操作规程[M].Q/SH 3195 04C.301(347、348、349、350)-2008.

作者简介

顾明辉（1978—），男，江苏盐城人，学历：本科，现职称：给水排水工程师，研究方向：给水排水、电厂化学。