离子交换树脂再生时酸碱耗高的原因分析及解决对策

离子交换树脂再生时酸碱耗高的原因分析及解决对策
詹约章;余建飞
【摘要】为了降低离子交换树脂再生时的酸碱耗,介绍了某电厂化学水处理一级除盐设备再生时酸碱用量调整试验的基本过程.根据原水水质和水处理设备及原始水
处理工艺条件等情况,通过降低再生液浓度,延长再生时间,控制运行流量等,调整试验、确定最优酸碱耗,节约了酸碱用量、减少了自用水率,达到了降低生产成本的目的.【期刊名称】《工业水处理》
【年(卷),期】2010(030)005
【总页数】3页(P81-83)
【关键词】离子交换;一级除盐;酸碱耗;再生
【作者】詹约章;余建飞
【作者单位】湖北省电力试验研究院,湖北武汉,430077;湖北省电力试验研究院,湖
北武汉,430077
【正文语种】中文
【中图分类】TQ425.6
树脂的再生是离子交换水处理工艺过程中最重要的环节，再生效果的好坏不仅对其工作交换容量和交换柱出水水质有直接的影响，而且在很大程度上决定着交换柱运行的经济性〔1-4〕。

某火力发电厂水处理采用二级除盐设备，其一级除盐设备由两个系列组成，共用一套再生设备，在实际运行中，阴阳床经常出现需要重复再生的情况，周期制水量降低，消耗了大量的酸和碱，酸碱耗不达标，自用水率大幅上
升，带来了运行成本压力。

为了节能降耗、降低成本，必须对酸碱用量进行严格的控制，在满足离子交换树脂恢复到最大交换容量的同时，使酸碱用量降到最低，因此查找原因并加以解决以恢复除盐设备正常运行迫在眉睫。

为此笔者根据生产上对水质的要求、水处理的设备、工艺等具体情况，对离子交换设备运行恶化的原因进行了分析，通过调整试验确定最优酸碱耗，并采取了一系列的处理措施。

电厂锅炉补给水处理系统工艺流程为：预处理来水→机械加速澄清池→清水箱→清水泵→高效过滤器→活性炭过滤器→强酸阳离子交换器→中间水箱→中间水泵→强碱阴离子交换器→混床→除盐水箱。

中间水箱除碳器采用直联式鼓风除碳，1系列和2系列出口水中的CO2质量浓度
分别约为5.3 mg/L和4.5 mg/L，1系列的除碳效率为90%左右，2系列为85%。

为了准确客观地判断化学一级除盐设备运行情况、再生单耗和自用水率等，在离子交换设备运行和再生过程中，测量了一级除盐系统的运行流速和再生各步骤流量，测试结果见表1。

从表1可以看出，阴阳床在运行、小反洗、正洗时，流量过大。

运行流速过大容
易使树脂寿命减少，并产生偏流。

小反洗、正洗流量过大浪费了大量的除盐水，同时小反洗流量大容易将压脂层树脂冲洗带出。

在一级除盐系统再生时，同时分批收集再生废液（再生洗脱液），分析洗脱离子量和再生剂量，记录实际再生时间约17 min，再生入口盐酸质量分数为4.3%，氢
氧化钠为3.6%，再生洗脱液分析结果见图1。

从图1可以看出，再生洗脱液中再生完成时离子浓度和酸碱浓度均处于高位，再
生终点并未到，出水再生剂浓度过高，消耗量较大。

本次再生后进行正洗时，阴床出水电导率不合格，进行了重复再生才合格。

为解决该公司化学除盐设备酸碱耗高问题，针对上述问题，采取了如下措施：（1）调整一级除盐设备运行流量及再生各步骤流量，结果见表2。

控制合理的再
生液流速，实际上就是保证再生液与树脂之间有一个适当的接触时间，以保证充分利用再生剂，使再生反应尽量完全。

再生流速过慢，会增加操作时间，而且容易造成再生液偏流，影响再生效果；再生流速过快，再生反应时间短，会造成再生不彻底和再生液的浪费。

（2）再生时采用合理的操作程序和每步程序相匹配的合理操作工艺，满足一定的再生剂用量，控制合理的再生液浓度。

从理论上讲，再生液浓度越高，再生越彻底。

但实际上再生液浓度的提高，只在一定范围内能使再生程度提高。

事实上，当浓度超过某一范围时，再生程度不但不提高反而下降，造成再生剂的浪费；而再生液浓度太低，则可能使再生反应不彻底，同时还会增加再生操作时间和自用水率。

根据摸底试验，在同样的酸碱剂量下，对1系列进行再生，降低再生剂入口浓度，延长了再生时间，试验结果如图2所示。

由图2可知，阳离子交换树脂再生到35 min时，再生洗脱液中钠含量达到峰值，然后快速下降，说明需要40 min阳床树脂才能被充分再生。

在再生的前20 min，再生洗脱液中酸碱浓度很低，说明酸碱被充分利用。

但阴床再生洗脱液中氯离子浓度仍处在高点，说明阴床再生终点还不能完全确定。

在经过调整再生条件后，再生一次成功，无须重复再生。

根据图2中1系列试验结果，在2系列再生时，再生入口盐酸为2.06%，氢氧化
钠为1.92%，再生时间控制在55～60 min，2系列再生试验结果见图3。

从图3试验结果可以看出，2系列中的钠离子浓度-再生时间曲线与1系列具有同
样的规律，阴床树脂再生时间需要在50 min以上才能达到再生终点。

再生调整试验完成后，运行结果显示阴床出水电导率为0.1 μS/cm，出水水质相当好。

将调整试验前后再生剂量的对比结果列于表3和表4。

从表3、表4可以看出，一级除盐系统再生酸、碱用量在调整后明显下降，1 t除盐水的酸用量41.5%，碱用量降低47.1%。

再生流量、再生剂浓度更加合理，反洗、正洗流量减少，不用重
复再生，使再生水耗也大幅降低。

按2008年度全年制备的除盐水量计算，全年节约的酸碱费用合计为358 880元。

另外，一级除盐出水水质好，增加了混床的运行周期，减少了混床的再生次数，同时通过调整后不需要重复再生，大大减少了水处理的再生操作量，降低了劳动强度，提高了人员、设备的安全系数，同时还减少了设备的磨损等，具有很好的综合效益。

经过一段时间的反复摸索试验，将影响制水量和酸碱耗高的原因进行了查找和分析，并采取了一系列的处理措施，经过处理，2套一级除盐设备的酸、碱耗明显降低，经济效益显著。

（1）满足一定的再生剂用量和合理的再生液浓度。

再生剂量应按计算量加入，其中酸的质量分数2.0%～2.3%，碱的质量分数为1.5%～2.0%，在此浓度下可保证再生时间和再生质量。

小反洗再生时阳床再生时间保证40 min，阴床再生时间保证50 min以上。

（2）为防止再生乱层和偏流，应避免再生液将空气带入离子交换器，特别是当酸碱计量箱抽空时，及时关闭计量箱出口门，防止置换时大量空气进入离子交换器。

因此要保证再生时进完酸碱后计量箱有足够的液位。

（3）条件许可时，更换高质量再生用碱，可更换为Ⅰ型隔膜碱。

（4）在能够保证出水质量达标的前提下，保持一定的运行流量，合理地控制离子交换设备运行流量，保持树脂具有足够的交换容量，不发生偏流并能延长树脂的寿命。

（5）小反洗时按设计控制好系统流量，以防压脂层树脂被冲洗带出。

【相关文献】
［1］张建福，曾琦，张君喜，等.离子交换设备运行恶化的原因分析及处理［J］.工业水处理，2008，28（4）：71－74.
［2］罗培留.一级除盐系统里重复再生原因分析［J］.热力发电，2003（6）：68－70.
［3］钱达中.发电厂水处理工程［M］.北京：中国电力出版社，1998：149.
［4］王锋涛，张春雷，赵战省，等.水处理除盐系统出力不足的原因分析及处理措施［J］.工业水处理，2001，21（8）：40－42.。