脱盐水树脂再生水处理技术

脱盐水树脂再生水处理技术
张应虎
【摘要】介绍了云峰公司硫酸脱盐水装置产生的2种排放水,其中阳床再生排放水为含硫酸的废水,阴床再生排放水为含氢氧化钠的废水.为实现污水零排放,采用离子交换制水工艺、反渗透制水工艺、机械过滤器反洗工艺、阴、阳离子交换器再生工艺、混合离子交换器再生工艺、反渗透清洗流程将2种水分开处理,实现了回收使用.
【期刊名称】《硫酸工业》
【年(卷),期】2017(000)004
【总页数】3页(P16-18)
【关键词】硫酸装置;脱盐水;排放水;回收
【作者】张应虎
【作者单位】云南云天化股份有限公司,云南昆明650228
【正文语种】中文
【中图分类】TQ111.16
云南云天化股份有限公司云峰分公司(以下简称云峰公司)硫酸装置脱盐水为经过2级除盐的脱盐水产品[1]，产品电导率小于或等于0.5 μs/cm，pH值6.5～10，主要用于云峰公司中压锅炉供水产蒸汽，硫酸装置内部进行再生及化学清洗时需要使用少量产品水。

脱盐水处理装置是由2套设计能力为125 m3/h的双室双层浮动床离子交换器、
100 m3/h反渗透装置、2台DN2500的混合离子交换器及配套的预处理设备(过滤、加药和再生等设备)组成。

原设计的双室双层浮动床于1992年9月5日投运，经过技术改造更换原水泵和中间泵后，制水能力扩大到150 m3/h，100 m3/h反渗透装置是2012年从天湖分公司搬迁而来，于2012年5月12日投产。

一级除盐能力达250 m3/h，二级除盐混床于2012年5月投产，产水能力达240 m3/h。

1.1 离子交换制水工艺
原水来自原水管网，经原水阀门进入原水箱，由原水泵升压后经机械过滤器过滤，进入阳离子交换床进行交换，原水中的阳离子绝大部分被H+置换，变为酸性水。

在酸性水中，和全部与H +反应生成CO2 和水。

交换后的水进入脱CO2 塔脱除CO2，被脱除CO2 的水进入中间水箱，再经中间水泵重新升压，进入阴离子交换器，原水中的阴离子绝大部分被OH-置换， OH-又与进水中的H+进行中和反应生成水，水的酸性降低，pH值升高，水中的盐含量得以降低达到指标，成为合格的脱盐水，其中脱盐水指标为电导率小于或等于10 μs/cm ，pH值7～10。

合格的脱盐水进入脱盐水箱，再由脱盐水泵送至除氧器。

原水泵、机械过滤器、阳离子交换床、CO2塔、中间水箱、中间水泵、阳离子交换器等设备均为A、B两系列，原则上对应使用，必要时也可交叉使用。

1.2 反渗透制水工艺
原水来自2路：一路为净水站供给的工艺水；另一路为回收的蒸汽冷凝液通过管壳式冷却器及板式换热器与冷介质换热后进入原水箱。

蒸汽冷凝液为间断供给，流量0～100 m3/h，在原水箱出口管道上安装原水泵，用原水泵加压加入絮凝剂、氧化剂与原水充分混合，再对原水中的悬浮物、胶体凝集，提高过滤器过滤效果。

再加入氧化剂，如NaClO，把低价不稳定离子氧化成高价稳定离子，使其沉淀，同时起到杀菌作用。

之后进入机械过滤器及活性炭过滤器处理后进入保安过滤器，
将直径大于5 μm的介质过滤清除，以防刮伤反渗透膜元件，同时在保安过滤器前的管道上设置还原剂加药装置及阻垢剂加药装置。

还原剂一般采用NaHSO3溶液，用以还原进水中的氯，防止其氧化膜组件。

阻垢剂是一种有机化合物质，除了能在朗格利尔指数(LSI)为2.8的情况下运行，还能阻止结垢，其主要作用是相对增加水中结垢物质的溶解性，防止碳酸钙、硫酸钙堵塞膜，此外也防止铁离子堵塞膜的微孔。

保安过滤器出口水由高压泵加压进入反渗透装置，仅渗透出水中含有游离
CO2，经过设在缓冲水箱上的CO2脱除器处理，大部分游离CO2被脱除；水进
入缓冲水箱，经增压水泵加压后送入混床，在混床进一步脱盐后的高纯水进入脱盐水箱，由脱盐水泵送至用水岗位。

反渗透制水工艺见图1。

此外，还有一股来自磷酸装置不合格冷凝水经换热器降温后进入缓冲水箱，经混床处理成脱盐水；这部分冷水也可直接进入原水箱。

1.3 机械过滤器反洗工艺
过滤器运行一段时间后压差将增大，这时要对过滤器进行反洗。

反洗是用浓水收集箱中的浓水反洗水泵升压后，经KJV-3阀进入过滤器底部，再从过滤器上部经KJV-4阀排出进入地沟，再流入再生中和池。

反洗流量为310 m3/h，时间5～10 min，直到水清为止。

1.4 阴、阳离子交换器再生工艺
阴床和阳床运行一段时间或制水到一定量时会失效，若失效就必需再生，再生后才能使用。

再生是用脱盐水经再生泵升压后分为两部分：一部分经KKV-7阀进入酸
喷射器与浓硫酸混合成w(H2SO4)为1%～3%的稀硫酸溶液；再经KKV-3阀进入阳床，先与强酸阳离子交换树脂进行交换反应，反应后剩下部分稀硫酸经脱盐水稀释后，继续与弱酸阳树脂进行交换；最后的残酸和置换出来的 Ca2+，Mg2+，
K+ 和Na+经KKV-5阀排出，进入地沟汇集到污水综合池。

一部分经KAV-7阀
进入碱喷射器与碱混合后w(NaOH)为4%的稀碱溶液，再经KAV-3阀进入阴床与阴离子交换树脂进行离子交换反应；反应后剩下的残碱和置换出来的阴离子如和
Cl-等溶液经KAV-5阀排出进入地沟汇集到污水池，再由污水泵送去污水处理，达标排放。

1.5 混合离子交换器再生工艺
混床阳树脂采用逆流再生，阴树脂采用顺流再生。

再生用酸来自硫酸装置，经管道直接送至硫酸储槽；汽车槽罐运来的碱，经卸碱泵进入碱储罐，然后自流入酸、碱计量箱。

再生泵从脱盐水箱抽水加压后进入酸、碱喷射器，喷射器用压力水抽吸酸、碱计量箱中的酸和碱，稀释后，对混床阳、阴树脂同时再生。

再生液质量分数为3.0%～4.0%。

1.6 反渗透清洗流程
反渗透清洗有化学清洗和停泵低压清洗。

前者使用来自混床出来的水，加入药剂后，开启清洗水泵打开回流阀使药液充分混合溶解，关闭回流阀，清洗液通过清洗管线进入反渗透一段和二段，再通过回流阀返回清洗水箱。

清洗可分段进行，先清洗污染度低的一段，再清洗二段。

后者是每次反渗透装置停运后必须低压反冲洗。

使用来自增压泵的脱盐水通过清洗水管道进入反渗透一段和二段，通过正洗排放阀和浓水排放阀排入地沟，使系统内的浓水被充分置换。

清洗可分段进行，也可2段同
时进行。

1.7 酸碱污水处理系统
正常情况下，混床再生污水由中排管道并入原脱盐装置阴床再生液出口，经管道泵输送到复肥污水碱液槽储存，定期输送冰晶石以供使用。

非正常情况下，再生污水由中排管直接排入地沟流入酸碱中和池，水经废液输送泵排至磷酸装置回用。

硫酸厂脱盐水装置产生2种排放水：阳床再生排放水为含硫酸的废水，阴床再生
排放水为含氢氧化钠的废水。

目前，这两种水均送入复肥污水处理站处理后，返回
磷酸磨矿使用，不仅消耗大量石灰，还增加了磷酸消耗量[4]。

为保证云峰公司污水零排放，降低污水处理费用，考虑将2种水分开处理，实现回收使用。

阳、阴床再生排放水指标见表1和2。

从分析结果可以看出：阳床再生排放水含有的硫酸对磷酸生产有降耗作用，其中的Ca2+、Mg2+浓度很低，不会对磷酸生产产生不良影响，可以作为磷酸生产系统过滤洗水直接使用。

阴床再生排放水为碱性水，总碱度折算成pH值为12～13，钠含量较高，可作为氟硅酸钠生产用水使用。

由于氯离子含量较高，返回生产系统使用会增加系统设备的腐蚀，但考虑到磷酸生产实际设备，对系统不会产生太大影响。

阴床再生水用于溶解硫酸钠生产氟硅酸钠，云峰公司分别做了2种生产负荷不同的试验，阴床再生水使用量分别为100%和50%，尽管溶解盐水有颜色，但产品呈白色，产品质量为优等品。

试验数据见表3。

将复肥污水处理站的1#，2#中和槽清空作阴床再生水储槽使用，阴床再生水管上加1个管道泵直接将该水送入这2个槽内，供氟硅酸钠生产使用，也可作为事故状态下的碱性水使用。

阳床再生水直接送磷酸循环水作补水。

技改新增设备阴床再生水收集管道泵，流量为40 m3/h，扬程为30 m。

云峰公司通过技改可回收使用阴床再生水中硫酸400 t/a。

以硫酸400元/t计，可节省费用16万元/a。

此外，解决了污水处理的运行问题，污水处理装置不再使用石灰。

复肥污水处理站仅作为应急事故处理用。

生产中也存在一些问题，如氟硅酸钠生产装置缺乏阴床再生水储槽，加之不能连续使用，使用量约5 m3/h，硫酸厂输送该水较为困难。

因此，硫酸厂应按调度要求及时做好阴床再生水输送工作，确保氟硅酸钠生产使用。

【相关文献】
[1] 聂政.脱盐水离子交换树脂激活技术的应用 [J].硫酸工业，2010(4)：42-45.
[2] 彭书伟，张敏. 脱盐水处理装置存在问题及改进措施[J].河南化工，2004，25(3)：36-37.
[3] 张野，李昆. 脱盐水系统问题初探[J].工业水处理，2002，22(9)：61.
[4] 徐兵华，徐爱春，杜喜波.复床树脂再生操作工艺优化[J]. 河南化工，2005，22(2)：35-36.。