阴床树脂有机物污染原因分析及复苏处理

2011-10-09安徽新源热电有限公司安徽蚌埠233010

中国科技信息 2011年2期

李洁安徽新源热电有限公司，安徽蚌埠 233010

阴床树脂有机物污染原因分析及复苏处理

李洁安徽新源热电有限公司，安徽蚌埠 233010

通过对公司＃1阴床出水品质差、树脂被有机物污染的原因分析，采取有效的复苏处理措施，使其恢复正常运行能力。

在火力发电厂锅炉化学补给水处理系统中，离子交换树脂除了吸附交换水中相应离子外，还吸附了水中存在的各种有机物、铁和胶体等物质。如果这些物质在树脂再生时不能完全解析出来，积累在树脂体内，就会形成不可逆吸附。影响离子交换过程的正常进行，造成树脂颜色变深，工作交换容量下降，制水周期缩短，正洗水量增大，制水批量减少，出水品质降低等后果。安徽新源热电有限公司取水口位于淮河中下游，几乎每年枯水季节，淮河水质都存在严重的劣化问题，不仅河水含盐量大幅增加，而且有机物含量也增加显著。因此，阴床中阴离子交换树脂受到严重污染，即使换新树脂后不足两年即会出现阴床树脂颜色呈棕褐色，同时混床出水导电度较高，化学除盐设备很难制出合格的除盐水的情况。为此，采用适当的方式对树脂进行复苏处理，使树脂性能得到基本恢复并对树脂性能无任何不良影响，对于电厂的安全和经济运行，起到重要的作用。

1、设备概况及运行现状

安徽新源热电有限公司现有4台阳床、4台阴床、3台混床，运行出力为305t/h。阴阳床规格均为φ 2500，阳床树脂为001×7，阴床树脂为201×7，再生方式采用逆流再生。制水采用一级除盐加混床的处理系统，系统的连接采用母管制。离子交换器前置预处理采用水力加速澄清池＋高效过滤器，系统流程：河边补给水泵→水力加速澄清池→高效过滤器→逆流再生阳床→脱碳器→逆流再生阴床→混床→除盐水箱。

因新源热电公司为供热电厂，所以供水量较大，每小时在150吨左右，夏季两套设备运行，而冬季一直以三套设备运行，每天除盐水量在5000吨左右。由于淮河水质随季节性变坏很大，所以在丰水季节设备的周期制水量一般能维持在3500吨左右，在枯水季节只能维持在1500吨左右。而枯水季节更容易受到有机物污染，进一步影响周期制水量。2001～2004年现场原水有机物污染状况如表1。

根据上述水质数据可以看出，原水污染一直未得到根本缓解，且有加剧之势，每次污染团持续时间长，化学水处理本身制水设备除澄清池外，无处理有机物污染的能力，树脂受到有机物污染在所难免。阴树脂污染后已呈棕褐色，冬季混床出水导电度一般在0.6～1.0us/cm之间（标准≤0.3us/cm）。尤其以＃1阴床受到污染最为严重，出水导电度及钠离子一直较其他阴床高，且一旦投运即会造成混床及除盐水出水导电度明显上升，已无法正常运行，而＃1阴床树脂为2003年9月更换，运行时间并不长。2005年两次取树脂分析，＃1阴床中阴树脂中的有机物含量分别为2336mgO2/L、2224mgO2/L（一般规定阴树脂有机物含量大于2500 mg/L，即做报废处理），树脂外观颜色已呈棕褐色，工交明显下降，已失去对有机物的吸附能力。

2、树脂有机物污染原因分析

树脂受到污染的原因很多，有胶体硅、铁的化合物、再生液不纯、有机物等方面，此外，细菌、藻类以及水中含氮、氨基酸之类物质等也会不同程度地使树脂受到污染。根据新源热电各种数据及现象表明，阴床树脂主要是受到了有机物的污染，具体原因如下：

2.1 离子交换除盐装置中的强碱性阴树脂，污染来源可能性最大的是原水中的有机物。有机物质在水中往往带有负电，成为阴离子交换树脂污染的主要物质。有机物主要是存在于天然水中的腐殖酸、胶团性的有机杂质、相对分子质量从500到5000的高分子化合物以及多元有机羧酸等，这些物质吸附在树脂上，有的占据或者结合了树脂上的活性基团，有的使树脂的强碱活性基团碱性降低而降解，使树脂降低了离子交换能力。这类污染从COD的监测中可以检出。此外，腐殖酸和富维酸都属于高分子聚羧酸，在水中这类酸的含量还与季节有关，秋季植物叶落腐烂分解，雨水浸淋，流入江河，在十月份含量就升高，入冬以后达到最高值；春季植物开始生长，水中含量开始下降，夏季达到最低值。显然这还与气温、湿度有关。

表1

表2

2.2 凝胶性强碱性阴树脂之所以易受腐殖酸或富维酸污染，是由于其高分子骨架属于苯乙烯系，是憎水性的，而腐殖酸或富维酸也是憎水性的，因此二者之间的分子吸引力很强，难以解吸。而且腐殖酸或富维酸的分子很大，移动缓慢，一旦进入树脂中后，易被卡在里面。随着时间的增长，被卡在树脂中的有机物越来越多，这些有机物一方面占据了阴树脂的交换位置，另一方面，有机物分子上的弱酸基团-COOH又起了阳离子交换树脂的作用。

2.3 树脂本身的降解对树脂的污染。离子交换树脂是一种高分子有机聚合物，在长期的运行中不可避免地要发生老化降解，产生有机物。这种有机物的泄出会对树脂造成一定程度的污染。

根据上述分析，针对有机物污染，需对污染树脂进行复苏小试，找出最佳处理方案并在试验基础上对＃1阴床进行复苏处理，以改善＃1阴床运行状况。

3、复苏处理过程

树脂复苏的方法很多，最常用的是碱性食盐水法，但对于有机物污染，单纯使用碱性食盐水法对于积留于阴树脂中的有机物不能彻底除去。还需加入氧化剂进行氧化分解除去。但氧化剂易使树脂受到损害。所以在复苏处理过程中需考虑氧化剂对树脂安全性的影响。根据有关资料及实验室的试验数据决定选用氧化能力较弱的NaClO，并在碱性条件进行阴树脂有机物的复苏处理。通过试验证明，采用浓度为0.5～1.0%的次氯酸钠溶液，可使受有机物污染严重的树脂在3～5小时内完全复苏并对树脂无损伤。小试前后＃1阴床树脂性能对比如表2。

通过小试结果，树脂复苏工艺2方案可行，复苏效果较好，进一步确定复苏处理方案，因水处理系统为母管制，复苏前安装临时系统，并将＃1阴床进碱门与系统断开，在混床不需要再生的条件下采用混床碱喷射器接入临时系统从＃1阴床进碱管进药。喷射器进水仍采用再生泵。用本厂槽车做次氯酸钠药箱，放置水处理大门旁，便于接临时管道，利用平日倒换树脂的树脂小车喷射器向阴床内加入NaCl。2005年11月22日～11月24日对＃1阴床树脂进行了复苏处理。

11月22日夜班用正常再生液浓度进行小反洗再生一次，先把硅除去。再生后将＃1阴床内水放尽。

进食盐溶液浸泡：用食盐浸泡每次1吨，浓度配成8～10%，共两次。22日10：50将1吨（50kg/袋20袋）食盐直接倒入树脂小车，利用树脂小车喷射器与水混合抽往＃1阴床从上部人孔门（接临时软管）进NaCl溶液，从上人孔门观察水位至树脂上部停进，从正排取样，颜色由黄色逐渐转为红棕色，后有泡沫。12：10关人孔门。16：25开正排排放浸泡液。取样分析，NaCl浓度为7.83%，PH13.0，颜色呈咖啡色，COD7200mgO2/L，16：30开反排阀、出水阀、中排阀，进行置换，此时调整混床流量，保证阴床出水阀进水压力。17：14置换结束，关闭出水阀，开进水阀从上部淋洗，从中排排水。后开出水阀同时上下部冲洗。17：20从中和池取样，水清，停止冲洗，关进、出水阀，开正排阀放尽水，开上人孔门。17：48开始第2次进NaCl（1吨）并浸泡过夜。23日8：20从正排出取样，NaCl浓度为15.02%，颜色呈红棕色，COD4160mgO2/L。继续进行冲洗至NaCl浓度≈0，水清。

用次氯酸钠对树脂进行氧化处理：23日10：50进NaClO，启动再生泵，利用临时系统，从＃1阴床进碱门进入进NaClO溶液，调整混床碱喷射器流量，控制溶液以浓度0.5～1.0%，流速2～3m/h通过树脂层，处理液9倍树脂体积。待进出口浓度接近时，停止进NaClO溶液，共进药8.6吨。NaClO进完，继续置换。

用无水亚硫酸钠进行还原处理：为去除残余氧化剂，待置换停止后，配制无水亚硫酸钠，17：40用树脂小车进到槽车内再按进NaClO方式进入＃1阴床，取中排水样，NaClO浓度0.047%，撤除临时系统，恢复再生系统。

大反洗：大反洗结束打开下部树脂取样手孔门取树脂样留做分析，然后再进水正洗，停正洗后放水至中排。

进碱浸泡：进碱至中排排碱浓度达到3%，关中排至液位到树脂上部浸泡不少于2小时。不顶压置换至排水PH<10，小正洗从上部淋洗（20min或测PH<8）。进满水。静置10min。

小反洗再生：进碱分两步，第一次2～3%90min第二次3～4%30min，置换90min，其余同日常再生。合格后备用。

树脂复苏后取样：树脂呈棕黄色透明球状，以往从窥视孔不易看清树脂，现已清晰可见，树脂全分析数据如表3。