劉海君

[關(guān)鍵詞]陰離子;浮動(dòng)床;出水周期

目前,隨著工業(yè)的飛速發(fā)展,在工業(yè)部門(mén)的各種生產(chǎn)過(guò)程中,水是不可缺少的物質(zhì)。各種工業(yè)對(duì)水質(zhì)都有一定的要求,所以在大多數(shù)情況下,天然水都必須經(jīng)凈化處理后才能使用,尤其是熱力發(fā)電廠對(duì)水的要求更為嚴(yán)格。

由于一般熱力發(fā)電廠因鍋爐用水量大,水質(zhì)要求高等特點(diǎn),故采用了一級(jí)除鹽系統(tǒng)。陰離子浮動(dòng)床成為我廠整個(gè)水處理設(shè)備中最重要的設(shè)備之一(其中采用強(qiáng)堿性季胺Ⅰ型陰離子交換樹(shù)脂)。它綜合了逆流再生和其他設(shè)備的特點(diǎn),并具有堿耗低、出水質(zhì)量好、運(yùn)行周期出水量大(一般陰浮床設(shè)計(jì)出水量2 200～2 400t/周期)、排廢再生液濃度低、自用水率小、操作簡(jiǎn)單以及利于實(shí)現(xiàn)制水設(shè)備自動(dòng)化等特點(diǎn);它的作用是在制取除鹽水的過(guò)程中,內(nèi)部的陰離子交換樹(shù)脂上的OH-與來(lái)水中的陰離子進(jìn)行交換,當(dāng)陰離子交換樹(shù)脂上的OH-交換完畢后,樹(shù)脂失去繼續(xù)交換水中陰離子的能力,此時(shí),通常稱之為樹(shù)脂失效。

陰浮床從投入運(yùn)行到樹(shù)脂失效,所制出水的總量,稱之為陰離子浮動(dòng)床的運(yùn)行出水周期。如果樹(shù)脂失效后繼續(xù)進(jìn)水交換,則出水中所含陰離子的數(shù)量顯著增加,使出水水質(zhì)劣化,若如此,將直接影響出水質(zhì)量。那么,如何來(lái)提高陰離子浮動(dòng)床的運(yùn)行周期呢?我們可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)論述這個(gè)問(wèn)題:

一、陰離子浮動(dòng)床設(shè)備結(jié)構(gòu)對(duì)運(yùn)行出水周期的影響

陰浮床的設(shè)備結(jié)構(gòu)主要有如下裝置:交換器底部設(shè)有進(jìn)水裝置,頂部有出水裝置,進(jìn)再生液裝置與出水裝置是一個(gè)裝置。

1.底部裝置采用彎形孔板(或稱大鍋底)鋪石英砂層,這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,配水較均勻,在高流速下能保持墊層平整不松動(dòng)。

2.上部出水裝置?，F(xiàn)有多種形式,無(wú)論什么形式,只要符合如下條件,都能達(dá)到較好的效果。

(1)出水裝置上部的空間盡量小。

(2)出水分配均勻。

(3)開(kāi)孔面積要適宜(一般應(yīng)大于出水管截面的3～4倍)。

所以陰離子交換器配水裝置和排水裝置,必須符合上述要求以免引起偏流影響出水周期。

實(shí)際證明,在生產(chǎn)中由于偏流造成的出水周期下降的情況是經(jīng)常出現(xiàn)的,根據(jù)偏流的程度不同,可使出水量下降300t/周期～700t/周期。

二、陰離子浮動(dòng)床進(jìn)水水質(zhì)對(duì)運(yùn)行出水周期的影響

必須保證進(jìn)入陰離子浮動(dòng)床的水質(zhì)符合以下要求,才能確保陰離子浮動(dòng)床的運(yùn)行出水周期。

1.懸浮物不能超標(biāo);

2.陽(yáng)浮床工作正常,出水符合要求,不能漏鈉;

3.除碳器運(yùn)行正常,CO2含量符合要求;

4.源水指標(biāo)保持穩(wěn)定;

5.澄清池加藥量要符合規(guī)定,不要過(guò)大。以確保進(jìn)入陰浮床的入口含鹽量不超標(biāo)準(zhǔn)。也不能小,以免出水渾濁增加過(guò)濾器及陽(yáng)浮床的負(fù)擔(dān),也會(huì)影響陰浮床的入口水質(zhì)。

實(shí)際證明,陰浮床入口含鹽量如增加1倍,出水周期會(huì)下降1.3～2.0倍。

三、陰離子樹(shù)脂的再生條件對(duì)運(yùn)行出水周期的影響

當(dāng)陰離子交換樹(shù)脂失效后,怎樣才能恢復(fù)它的交換能力呢?怎樣把陰離子交換樹(shù)脂上已吸附的陰離子去除,并代之以新的OH-交換離子呢?這就是陰離子交換樹(shù)脂的再生問(wèn)題。離子交換樹(shù)脂經(jīng)過(guò)再生后就能重新獲得交換水中陰離子的能力。

在還原操作時(shí)必須達(dá)到強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂的再生條件。由于強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂的交換集團(tuán)的活動(dòng)性比較小,其雙電層易受壓縮,HSiO3-被置換下來(lái)的速度比較緩慢。決定影響強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂再生條件有:

1.再生劑(NaOH)的用量。試驗(yàn)證明,在一定程度上,陰樹(shù)脂的除硅效果取決于再生劑的消耗量。只有NaOH的消耗量達(dá)到一定數(shù)值時(shí),才能達(dá)到徹底的除硅效果。所以根據(jù)陰浮床型號(hào)大小的不同,必須按設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算出足夠量的還原液。但也不要超出計(jì)算值,那樣會(huì)造成浪費(fèi),且不經(jīng)濟(jì)。

2.再生液的濃度。由于強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂交換集團(tuán)的活動(dòng)性弱,所以若采用濃度較高的NaOH再生樹(shù)脂時(shí),其雙電層易受壓縮,這樣,OH-就難以將樹(shù)脂上吸著的HSiO3-置換徹底。所以必須保持適當(dāng)?shù)倪€原濃度,在實(shí)際操作時(shí)一般控制在3%～5%。只有這樣才能將HSiO3-置換出來(lái)達(dá)到樹(shù)脂徹底的還原。

3.再生液的溫度和再生時(shí)間。提高再生液的溫度可以改善對(duì)硅酸的再生效果和縮短其再生時(shí)間,但溫度過(guò)高,易使樹(shù)脂交換集團(tuán)分解,影響其交換容量和使用壽命。再生和清洗的最優(yōu)溫度:(一般陰浮床為35℃～50℃)對(duì)于Ⅰ型強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂為35℃～50℃。在再生時(shí),樹(shù)脂層中HSiO3-被置換出來(lái)的速度也比較緩慢。所以在處理陰浮床時(shí)要掌握好還原處理時(shí)間。以使樹(shù)脂與還原液充分接觸以保證化學(xué)交換反應(yīng)的進(jìn)行。

4.再生液的純度。NaOH的純度對(duì)陰樹(shù)脂的再生過(guò)程影響很大。工業(yè)堿中的雜質(zhì)大部分是氯化物和鐵的化合物。強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂對(duì)Cl-有較大的親和力(比OH-大15～25倍)。所以不宜使用含有較多Cl-的堿來(lái)再生。當(dāng)采用含較多Cl-的堿再生就會(huì)使樹(shù)脂的工作交換容量降低,運(yùn)行周期縮短,除鹽水水質(zhì)下降。實(shí)踐證明,必須保證上述強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂的再生反應(yīng)條件,才能保證陰離子的、浮動(dòng)床的正常運(yùn)行出水周期。否則,將使陰浮床運(yùn)行出水周期下降300～800t/周期。

四、陰離子浮動(dòng)床的投入和運(yùn)行調(diào)整對(duì)運(yùn)行出水周期的影響

1.陰離子浮動(dòng)床在投入時(shí),關(guān)鍵是不要讓樹(shù)脂亂層,實(shí)際證明,只有快速打開(kāi)進(jìn)水門(mén),使水高速的、均勻的將整

個(gè)交換劑層平穩(wěn)托起,樹(shù)脂才不會(huì)亂層。否則,樹(shù)脂發(fā)生亂層根據(jù)程度的不同,可降低出水量100～300t/周期。

2.陰離子浮動(dòng)床在運(yùn)行調(diào)整流量時(shí),調(diào)整幅度不能過(guò)大。以確保運(yùn)行的樹(shù)脂層穩(wěn)定,以免亂層。流量不要過(guò)高,過(guò)高水與樹(shù)脂接觸反應(yīng)時(shí)間較短影響出水水質(zhì)和運(yùn)行周期。也會(huì)造成出水裝置變形或損壞,引起跑樹(shù)脂造成事故的發(fā)生。也不要過(guò)低,以免成床不好,影響出水水質(zhì)也會(huì)影響運(yùn)行周期。

五、陰離子浮動(dòng)床失效后的實(shí)際再生操作對(duì)運(yùn)行出水周期的影響

設(shè)備再生操作要保證準(zhǔn)確無(wú)誤,一般浮動(dòng)床的運(yùn)行操作可分為五步:1. 交換制水;2. 失效落床;3. 再生置換;4. 正洗; 5.順流正洗啟動(dòng)。在實(shí)際工作中,由于操作者的操作技能的差別和操作水平的不同,是造成陰浮床周期不穩(wěn)定的主要因素。在再生操作時(shí)首先應(yīng)將陰浮床體里的空氣排凈,以免影響還原效果。在實(shí)際操作中一般保持罐內(nèi)壓力為0.05～0.07MPa即可。在實(shí)際操作中往往有時(shí)壓力表失靈或損壞,可以用陰浮床空氣門(mén)少量流水來(lái)確保罐內(nèi)不進(jìn)空氣,這樣也能確保再生效果。在注堿時(shí)應(yīng)先濃后稀必須按操作規(guī)程進(jìn)行,才能保證出水周期。在小流量正洗(小流量正洗,是完成小濃度二步還原的過(guò)程)。一般流速為5m/t,約15分鐘后,增至10～20 m/t為宜,一直洗至合格停運(yùn)備用或投入運(yùn)行。

六、如何提高陰離子浮動(dòng)床的運(yùn)行出水周期

在前面幾個(gè)方面的討論中,我們知道只有保證陰浮床不偏流、樹(shù)脂不亂層、調(diào)整穩(wěn)定再生液用量、濃度、溫度、純度和壓力等適當(dāng),入口水質(zhì)符合要求的前提下,才能保證陰床的周期出水量。那么,我們?nèi)绾卧诖嘶A(chǔ)上進(jìn)一步提高它的周期呢?通過(guò)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),通過(guò)一次又一次的反復(fù)實(shí)驗(yàn),筆者認(rèn)為在陰床再生過(guò)程中,應(yīng)在注堿之后,正洗之前對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行浸泡,因?yàn)殛帢?shù)脂的交換集團(tuán)活動(dòng)性小,HSiO3-被置換下來(lái)的速度比較緩慢,在注完堿液時(shí)還可能有少部分HSiO3-沒(méi)有被置換下來(lái),所以通過(guò)浸泡,可以增加再生液與樹(shù)脂充分接觸的時(shí)間,使再生更徹底,實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出最佳浸泡時(shí)間為5～8分鐘。時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)增加正洗時(shí)間,提高自用水率,故而不經(jīng)濟(jì)。時(shí)間過(guò)短則達(dá)不到徹底再生的效果,實(shí)驗(yàn)證明,對(duì)于我廠的陰浮床來(lái)說(shuō),采用合理的浸泡過(guò)程,可使每臺(tái)陰浮床出水量提高300～400t/周期。如果我們按一臺(tái)陰浮床出水平均提高300t/周期連續(xù)運(yùn)行一年計(jì)算效益可見(jiàn)下表:

經(jīng)上表可以看出浸泡后的直接效益,經(jīng)浸泡后每年少處理46次床,間接效益是46次再生還原的自用水率。按每次處理陰浮床自用水為85t,一年計(jì)算總計(jì)節(jié)約用水3 910t。

綜上所述,影響陰離子浮動(dòng)床運(yùn)行出水周期的因素很多。所以,對(duì)對(duì)陰離子浮動(dòng)床的各項(xiàng)指標(biāo),操作再生等過(guò)程中,必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程。在此基礎(chǔ)上,如果能采用再生浸泡過(guò)程,不但能提高出水量,降低堿耗,還能節(jié)約自用水,減少設(shè)備操作,提高經(jīng)濟(jì)效益。在今后的工作中,我們應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),積累經(jīng)驗(yàn),更進(jìn)一步改進(jìn)操作標(biāo)準(zhǔn),以保證和提高陰離子浮動(dòng)床的運(yùn)行出水周期。

(編輯/李舶)