除盐设备的再生优化

2016-11-22刘利娟

中文信息 2016年8期

摘要：除盐设备的再生是离子交换水处理工艺过程中的重要环节，再生效果的好坏不仅对其工作交换容量和出水水质有直接的影响，而且在很大程度上决定着水处理运行的经济性。根据水处理设备运行的具体情况，对除盐设备的再生系统、再生程序以及再生参数等进行系列优化试验，确定设备的最优运行方案，降低设备运行成本，節能降耗优化运行。

关键词：再生系统再生参数经济效益优化运行

中图分类号：TM621.8 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）08-0261-02

一、生产现状分析

托克托发电有限责任公司锅炉补给水处理站包括一期、二期、三期、四期制水设备，其中一期水源为黄河水，二、三、四期水源为循环水排污水；锅炉补给水处理车间共有两套再生系统，一期一套再生系统，二、三、四期公用一套再生系统。一至四期水处理年制水量达到300万吨以上，制水设备再生次数达到500次以上，再生方式采用无顶压逆流再生方式。水处理站从2002年投产至今，除盐设备运行良好，工艺流程如下：

一期：黄河水（水厂预处理后的）→生水池→双料过滤器→细沙过滤器→超滤→超滤水箱→超滤水泵→反渗透→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→阳床→阴床→混床→除盐水箱→除盐水泵→机组

二三期：循环水排污站来水→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→阳床→阴床→混床→除盐水箱→除盐水泵→机组

四期：循环水排污站来水→除碳器→除碳水箱→除碳水泵→阳床→阴床→混床→除盐水箱→除盐水泵→机组

由于随着生产规模的不断扩大，设备长期大负荷运行，导致除盐设备不能最优经济运行，主要存在以下几个问题：

1.除盐设备再生系统分配不均衡，存在设备失效后需等待再生现象。

2.再生时阴阳床分步再生，再生所用时间长，再生效率不高。

3.由于除盐设备长期运行，阴阳床的周期制水量逐渐降低，酸碱耗增高，自用水率上升，运行成本压力增高。

4.除盐设备大量制水导致再生频繁，阴阳树脂损耗不均衡，造成阴阳树脂的工作交换容量不匹配，床体失效不同步，而设备要同步再生，这就出现了重复再生的现象。

5.酸碱罐体及再生管道使用时间较长，杂质及腐蚀产物较多，降低了再生剂的纯度。

6.热水罐加热效率低，导致阴床再生液温度偏低，影响阴床的再生效果。

7.来水水源的水质变化较大，阴阳床的周期制水量有波动，阴阳床每次失效的程度不同，但再生时用同一用量的再生液。

8.人员技术水平参差不齐，再生原理、方法、流程不能熟悉掌握，再生关键点的控制有差异。

二、根据生产现状制定优化方案并具体实施

针对以上问题，对水处理的除盐设备再生制定了优化方案，具体实施过程如下：

1.水处理再生系统的改造计划实施，改造完成后使每3套（一期与三期公用，二期与四期公用）一级除盐设备公用一套再生系统，设备失效需等待再生的现象将大大减少。

2.水处理程序控制中自动再生步序的设置为阳床先按步序再生完后阴床再开始再生，再生一套床体需要至少6小时，再生效率偏低。将再生程序控制优化后阴阳床同时开始排水再生，直到同时进行完置换步序后，阴阳床再分别进行大小正洗。改造后再生完一套设备需用大约4个小时，比原来节省了约三分之一的时间，大大提高了再生工作的效率。

3.再生参数的调整试验

调整再生参数试验主要是利用中排废液的浓度确定再生的酸碱用量，降低酸碱耗、自用水率，保证树脂工作交换容量的同时最大限度的降低除盐水的制水成本，优化设备运行成本。在固定其他再生工艺的条件下，对水处理站一期一级除盐设备进行再生参数调整试验。优化前再生数据：

再生液流量25t/h

再生进酸浓度2.5%，进碱浓度2.3%

阳床排酸浓度1.8%，阴床排碱浓度1.6%

再生用酸量：2.3t，用碱量：2t

置换终点控制：出水电导≤200μS/cm

阳床进水电导在850-950μS/cm

3.1 试验原理

树脂的离子交换反应是一个可逆和定量的化学反应。由于制水不断消耗RH型树脂，运行一段时间后树脂失效需要再生。刚开始进再生液时，树脂床内失效树脂较多，交换反应容易进行，树脂易于吸收再生液，中排出口再生液浓度低。随着再生过程的进行，越来越多的失效树脂得以再生，树脂吸收再生液的能力下降，中排出口再生废液浓度升高。因此，中排出口的酸碱浓度反应了失效树脂的再生情况，即中排出口的酸碱浓度低时，说明还有较多的失效树脂未再生完全，中排出口的酸碱浓度较高时，说明失效树脂再生较为完全。然后通过对中排废液的浓度试验，确定树脂再生需要的酸碱用量，根据酸碱用量与周期制水量的关系，计算出每吨除盐水的酸碱成本，确定除盐水成本最低时的酸碱用量。

因此我们通过试验找到适宜的关闭酸碱计量箱出口门时的中排出口酸碱浓度，使之不仅满足离子交换树脂再生的需要，保证树脂工作交换容量不降低的情况下，尽可能降低再生酸碱耗，使除盐水成本最低，运行更经济。

3.2试验主要设备与仪器

酸碱浓度计、流量计、电导仪、酸式、碱式滴定管，三角瓶，0.1mol/l的稀硫酸，0.1mol/l的氢氧化钠

3.3 试验数据记录

3.3.1停止进酸碱时的中排废液浓度试验数据结果见表1所示。

3.3.2最佳中排废液浓度的确定

从理论上确定关酸碱门时的最佳中排再生废液浓度，然后再实践中验证它的正确性。关酸碱门时的最佳中排再生废液浓度取决于再生的经济效益。经济效益最大时对应的中排浓度，即制水成本最低时的中排浓度为最佳中排浓度。由上表可知，当排废酸液浓度在2.0%时周期制水量最大，但除盐水成本较高，排酸浓度在1.6%时，周期制水量虽然不是最大，但除盐水成本最低，运行最经济，所以确定当中排废酸液浓度在1.6%时停止进酸最合适。同样对比发现当阴床排废碱液浓度达到1.4%时关进碱门最合适。因此，通过实验确定的停止进酸时的最佳排酸废液浓度为1.6%、排碱废液浓度为1.4%时运行最经济。

4.对于阴阳树脂的工作交换容量不匹配，床体失效不同步的问题，采取的措施如下：

4.1结合实际运行中床体的周期制水量，调整补充阴阳树脂的添加量，尽量使其工作交换容量相匹配，

4.2在制水緊张的情况下，不同系列的阴阳床搭配运行，避免出现重复再生现象。

5.酸碱罐体及再生管道由于使用年限较长造成的内部杂质较多，尤其碱罐内部杂质含量较多的问题，规定进行定期冲洗酸碱罐，清理其内部杂质，并做好管道的防腐工作，尽量不在存放使用过程中降低再生液纯度，减少再生液的杂质含量。优化后并将此工作规定为定期工作。

6.热水罐的热效率也随着使用年限的增长而降低，对热水罐进行定期检修，更换加热棒，提高热效率，把再生液温度控制在合格范围内。

7.由于来水水源的水质变化较大，一期黄河水受外界影响较大，二三四期所用的循环水水质随机组的运行状况、温度等变化较大，导致阴阳床周期制水量变化大，树脂的失效程度也不同。根据树脂的失效程度，再生时严格按控制标准和中排废液的浓度控制好酸碱用量，保证树脂工作交换容量的同时不提高酸碱耗。

8.加强管理，提高再生人员的技术水平与责任心。再生人员的业务水平与责任心对设备再生起到重要作用。加强人员培训，使再生人员熟悉再生原理、方法、流程，能把握好再生的关键控制点，使酸碱耗及自用水率降低。

9.加强再生剂的品质监督。从再生剂的采样、化验要严格把关，再生剂的各项化验指标均要合格，严格遵守不使用不合格的再生剂的规定，避免因为再生剂不合格而污染树脂，增加再生成本。

三、结果与分析

除盐设备优化方案的制定并实施，使除盐设备运行更经济，运行成本降低。

1.提高再生人员的工作效率

1.1将阴阳床分步再生改为同步再生后，再生所用时间节省三分之一，白班再生人员用一套再生系统8小时可以再生两套设备，提高了工作效率。