離子交換除鹽工藝再生沖洗水的回收

高子交換除鹽工藝再生沖洗水的回收馬曉軍;馬東偉;張欣;何彩燕【摘要】分析河北華電石家莊熱電有限公司離子交換除鹽再生沖洗水水質(zhì)情況，介紹再生沖洗水的回收方案和回收系統(tǒng)流程，分析回收水對水處理系統(tǒng)的影響和經(jīng)濟(jì)效益，認(rèn)為系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)到了節(jié)能減排的目的.【期刊名稱】《河北電力技術(shù)》【年(卷)，期】2011(030)003【總頁數(shù)】2頁(P11-12)【關(guān)鍵詞】離子交換;除鹽工藝;沖洗水;回收【作者】馬曉軍;馬東偉漲欣;何彩燕【作者單位】河北華電石家莊熱電有限公司，石家莊,050041;河北省電力研究院，石家莊,050021;河北華電石家莊熱電有限公司,石家莊,050041;河北省電力研究院，石家莊,050021【正文語種】中文【中圖分類】TK223.51概述河北華電石家莊熱電有限公司(簡稱〃石家莊熱電公司”)裝機(jī)容量500MW，其補(bǔ)給水處理車間是在七期擴(kuò)建工程基礎(chǔ)上，經(jīng)過16號、17號鍋爐化學(xué)水增容改造后建成的，取水水源為地下水，正常運(yùn)行時，水源地來水經(jīng)發(fā)電機(jī)空冷器送入化學(xué)水處理系統(tǒng)?；瘜W(xué)水處理系統(tǒng)設(shè)計供水量為1100t/h，采用二級離子交換除鹽工藝，其中一級除鹽11套，包括雙室雙層浮動床6套，雙室雙層固定床5套；二級除鹽混床7套。水質(zhì)滿足電力高壓鍋爐給水要求。離子交換器采用30%HCL和30%NaOH進(jìn)行樹脂再生，再生過程中置換、沖洗所產(chǎn)生的廢液約占產(chǎn)水量的17%。由于石家莊熱電公司為熱電廠，冬、夏季節(jié)的負(fù)荷相差較大，水處理制水量約為400萬t/a，由再生而產(chǎn)生的廢水約為68萬t/a。為降低排污費(fèi)用，尋求水資源保護(hù)和合理利用的方法，石家莊熱電公司通過深入分析離子交換再生廢水的成分，在水處理交換器處安裝了1套再生沖洗水回收系統(tǒng)，實現(xiàn)了對陽床、陰床、混床再生沖洗水的重復(fù)利用。2離子交換除鹽再生沖洗水水質(zhì)分析離子交換除鹽工藝一般由陽床、陰床、混床的串聯(lián)系統(tǒng)組成，利用樹脂的可逆性原理，通過HCL和NaOH進(jìn)行再生，獲得連續(xù)運(yùn)行。再生過程中會產(chǎn)生大量的酸堿和沖洗廢液，對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。在離子交換除鹽再生工藝中，有廢酸堿液、沖洗排水2種排放廢液。由于這2種廢水產(chǎn)生過程的不同，水質(zhì)存在著本質(zhì)的區(qū)別。沖洗用水為前級工序出水，隨著沖洗的進(jìn)行，沖洗排液的水質(zhì)會逐漸趨向優(yōu)于前級工序產(chǎn)水，因此將此時間段內(nèi)的沖洗排液回收至離子交換系統(tǒng)最前級(清水箱)加以重復(fù)利用，在理論上是可行的。為了獲取沖洗水的水質(zhì)數(shù)據(jù)，石家莊熱電公司分組監(jiān)測陽床、陰床、混床再生沖洗步驟的水質(zhì)變化情況。通過數(shù)據(jù)找出最合適的回收控制點(diǎn)，表1為沖洗5min后的分析數(shù)據(jù)，隨著沖洗的進(jìn)行，沖洗后期水質(zhì)結(jié)果將優(yōu)于表1數(shù)據(jù)。表1石家莊熱電公司再生沖洗水水質(zhì)分析結(jié)果水質(zhì)參數(shù)生水再生沖洗水11號陽床2號陰床混床3號外觀狀況透明透明透明透明pH值7.634.239.766.99全硅(以SiO2表示)的質(zhì)量濃度/(mg-L-1)21.5219.410.080.04CL-的質(zhì)量濃度/(mg?L-1)45860.112SO42-的質(zhì)量濃度/(mg-L-1)141.968135.32.60.36全堿度的物質(zhì)的量濃度/(mmol-L-1)3.8-5.850.9OH-的物質(zhì)的量濃度/(mmol?L-1)005.850.9全硬度的物質(zhì)的量濃度/(mmol-L-1)6.75000Na+的質(zhì)量濃度/(mg-L-1)34.950.541.315.9酸度的物質(zhì)的量濃度/(mmol-L-1)-5.2--由表1可以看出，沖洗5min后，排水中大多水質(zhì)參數(shù)已經(jīng)優(yōu)于生水控制指標(biāo)，可以考慮進(jìn)行回收利用。陽床再生沖洗過程中，由于殘存再生液和離子交換共同作用，沖洗排液酸度一直較高，隨著沖洗的進(jìn)行逐漸降低至6mmol/L,CL-的質(zhì)量濃度略高于生水，其它陰離子(SO42-)、全硅的質(zhì)量濃度等同于生水，全硬度的物質(zhì)的量濃度、Na+的質(zhì)量濃度則很快優(yōu)于生水，只要解決酸性可能對設(shè)備造成的腐蝕問題，陽床再生沖洗水具備回收利用價值。陽床沖洗時間約為15min，再生沖洗水可回收量約為20t/(次?臺)。陰床再生沖洗過程中，沖洗5min時，全硬度的量濃度，SO42-、SiO2的質(zhì)量濃度優(yōu)于生水水質(zhì)，Na+的質(zhì)量濃度接近生水水質(zhì)，但pH值高于生水，必須降低pH值才能避免進(jìn)入生水系統(tǒng)時結(jié)垢型水質(zhì)的出現(xiàn)。陰床再生沖洗水可回收量約為100t/(次?臺)?；齑矝_洗開始后，排液電導(dǎo)率迅速下降,pH值趨于中性，5min時排水水質(zhì)除CL-外，其他指標(biāo)均優(yōu)于生水水質(zhì)，隨著沖洗的進(jìn)行，再生沖洗水的水質(zhì)越來越接近除鹽水質(zhì)，沖洗2h可達(dá)到二級除鹽水水質(zhì)?；齑苍偕鷽_洗水可回收量約為200t/(次?臺)。3離子交換除鹽再生沖洗水的回收方案石家莊熱電公司計劃回收全部陽床、陰床、混床沖洗水。為防止造成系統(tǒng)發(fā)生酸性腐蝕和堿性沉淀，考慮將全部回收水引至回收水池進(jìn)行酸堿性調(diào)整，合格后用回收泵回收至2號清水箱。2號清水箱以解列方式運(yùn)行，其出水與1號清水箱生水混合，經(jīng)清水泵送回一級固定陽床，達(dá)到回收利用的目的。利用現(xiàn)有排水溝道，將各交換器排水以母管支管形式沿溝道敷至回收水池；在現(xiàn)有1-3號生水泵之間增設(shè)1臺自吸式離心泵，將緩沖池水回收至2號清水箱，管道敷設(shè)依托現(xiàn)有2號升壓管支架方向進(jìn)行；回收支管以三通、氣動蝶閥與交換器排水管相連，原對地溝排水管系統(tǒng)不變。再生沖洗水回收系統(tǒng)流程，見圖1。圖1再生沖洗水回收系統(tǒng)流程在陽床、陰床和混床沖洗5min后，開啟回收水閥，關(guān)閉沖洗排水閥，開始將沖洗排水回收至回收水池。當(dāng)回收水池內(nèi)水質(zhì)pH值達(dá)到6~9時，啟動回收水泵，輸送至清水箱回收利用。4回收水對水處理系統(tǒng)的影響分析石家莊熱電公司所用生水的pH值在7.2~7.5，在此pH條件下，組成堿度的離子根是CO32-和HCO3-,其中，HCO3-的量濃度＞CO32-的量濃度。除混床外，陽床、陰床沖洗5min時排液pH值、酸度、堿度均達(dá)不到生水指標(biāo)。在回收陰床沖洗水時，當(dāng)回收水的pH值＞9時，如將該沖洗水直接回收至生水系統(tǒng)，則其與生水中HCO32-之間存在下列平衡反應(yīng)：HCO-=H++CO32-,OH-+H++CO32-=CO32-+H2O，由此造成生水水質(zhì)的變化，即組成堿度的離子團(tuán)發(fā)生了變化，由HCO3-型變?yōu)榱薈O32-型。當(dāng)CO32-與生水中Ca2+的離子積大于碳酸鈣的溶度積時，就生成了碳酸鈣沉淀：Ca2++CO32-=CaCO3。生水Ca2+的量濃度為3.25mmol/L，堿度的量濃度為3.8mmol/L，對應(yīng)碳酸鈣溶度積的CO32-量濃度為2.7pmol/Lo當(dāng)pH＞9.2時，該混合水呈結(jié)垢型水質(zhì)，如果生成的碳酸鈣在樹脂空隙中沉淀下來，將嚴(yán)重影響樹脂性能。在回收陽床沖洗水時，當(dāng)回收水的pH值＜6時，水中H+會造成生水輸送設(shè)備的酸性腐蝕。綜合以上因素，將酸性的陽床回收水與堿性的陰床回收水預(yù)先放到緩沖池中混合，進(jìn)行中和處理，使水的pH值為6~9。5再生沖洗水回收的經(jīng)濟(jì)效益分析石家莊熱電公司全部使用回收水進(jìn)行離子交換除鹽時，陽床周期產(chǎn)水量較使用前增幅30%，陰床周期產(chǎn)水量較使用前增幅50%（混床產(chǎn)水周期實行定期制，不在統(tǒng)計范疇內(nèi)），可節(jié)約30%鹽酸104.4t/a，節(jié)約30%氫氧化鈉60.8t/a，節(jié)省酸堿費(fèi)用11.2萬元。預(yù)計可回收水量約8萬t/a，按照水費(fèi)為1元/t計算，預(yù)計節(jié)約取水費(fèi)8萬元/a，預(yù)計可減少向環(huán)境排放酸堿廢水8萬t/a，按照污水排放費(fèi)