除盐系统故障的诊断及治理.docx

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除盐系统故障的诊断及治理

除盐系统故障的诊断及治理

2003-11-2720:

12:

15  -  朱兴宝  阅读77次

　　［摘　要］　由于水源的污染，除盐系统的故障越来越多。

为清除除盐系统离子交换树脂的污染与混床出水的污染，介绍了水处理除盐系统中一些故障的诊断与处理技术，包括污染离子交换树脂的清洗方法、除盐系统混床树脂中的微生物处理方法、废弃强碱阴树脂的再利用以及阴床漏钠的治理等。

　　［关键词］　补给水处理；　补给水除盐；　离子交换；　有机污染物

　　［中图分类号］　TK223．51　［文献标识码］　A　［文章编号］　1006-3986（1999）02-0048-03

　　DiagnosisandTroubleshootingofWaterDesaltingSystem

　　Abstract:

　Causedbycontaminatedwatersourcemoreandmoretroublesoccurindesaltingsystem.Somemethodsofthediagnosisandtreatmentsforthesetroublesareprovided,suchascleaningmethodsofpollutedionexchangeresin,treatmentmethodsofmicrobepresentedinmixedbedresinofsystemandreutillizationofabandonedstrongbasicanionexchangeresinsandtreatmentoftheleakageofsodiumionsfromananionexchanger.

　　Keywords:

　make-upwatertreatment;　make-upwaterdesalting;　ionexchange;　organicpollutants

　　随着水源污染的日益严重，水除盐系统的故障越来越多。

人们研究成功了一些治理方法。

　　一、阳树脂的污染与复苏［1］

　　引起阳树脂污染的物质主要有Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋等重金属离子和一些酸性基团的有机物。

　　重金属离子污染阳树脂的复苏，可采用盐酸、EDTA、柠檬酸、草酸、磷酸盐、肟类化合物等处理。

　　有机物污染的阳树脂的复苏，可采用EDTA进行处理，洗脱率可达40%。

用NaOH处理，洗脱率可达100%。

　　污染阳树脂复苏后，清除铁、铝、钙、镁等重金属离子和有机物的污染，恢复其交换容量，同时还可提高出水水质。

　　二、阴树脂的污染与复苏［2］

　　阴树脂主要受硅、重金属阴离子络合物、有机物等物质的污染，导致树脂降解、交换容量下降、出水水质恶化，甚至树脂报废。

对污染严重且用盐酸处理已不凑效的强碱阴树脂，可用还原剂处理，将铁离子还原为可溶解状态。

还原剂一般有：

Na2S2O4、Na2SO3、NaHSO3、N2H4、抗坏血酸等。

也可采用空气擦洗、超声波加EDTA、酒石酸等处理方法。

使用表面活性剂处理也有一定效果。

　　对有机物污染的强碱阴树脂，较简单、经济的方法是碱性氯化钠处理，其复苏效果明显。

采用丙酮、甲醇、环氧乙烷等有机溶剂和磺酸、苯磺酸等表面活性剂处理，也可取得较好的复苏效果。

O3、NaClO、HClO、HNO3、H2O2、Na2O2、KMnO4、Cl2等氧化剂可处理受有机物污染的强碱阴树脂，但氧化剂浓度不宜过高，否则会损坏树脂。

　　有机物污染的强碱阴树脂复苏后，交换容量有所恢复，出水有机物含量减少，电导率下降，水质变好，周期制水量增加，并可延长树脂使用寿命。

　　三、混床的污染与治理［2］［3］

　　除盐系统的混床，主要可能被有机物和微生物所污染，从而影响混床的出力和出水水质。

　　试验证明，混床被有机物污染后，出水有机物含量增加、电导率上升、pH值小于7。

首先必须将有机物污染的阴床进行复苏处理，其后，对混床中的强碱阴树脂也应进行处理，降低混床出水所含有机物。

　　混床滋生微生物，在上海杨树浦、湖北青山等电厂都发生过，该微生物为微白色或淡黄色絮状物，使混床出水水质恶化、床体堵塞、出力下降、反洗与再生困难，以致混床难以正常运行。

试验研究证实，该微生物为放线菌中的诺卡氏菌类微生物，在pH为中性、有溶解氧和微量钠离子的水中能很好地滋生。

因此，定期用2%～2．5％HCl对混床树脂浸泡1．5～2h，然后再进行再生，可以杀死这些微生物。

当采用真空除气器时，水中溶解氧一起被去除，使得该微生物不能生长，也能解决混床滋生微生物的问题。

　　四、阴床漏钠与治理［4］

　　强碱阴树脂构成的阴床，既不能交换吸附Na＋，也不会释放出Na＋。

但大量统计表明，其出水中的Na＋总比进水高出许多，有些高达数十倍，而这些强碱阴树脂并没有混入强酸阳树脂。

　　阴床出水含钠较多时，使阴床出水除硅效果变差，从而影响到阴床出水水质，并使混床出水水质下降、周期制水量减少。

　　试验研究认为，阴床漏Na＋主要是由于天然水中含有高价无机阴离子和有机物等原因所致。

　　高价无机阴离子如CO32－与ROH交换生成RHCO3，当在不足量NaOH再生下，生成RNaCO3。

当投入运行时，酸性水中的H＋将RNaCO3中的Na＋置换出来，使阴床出水含Na＋比进水含Na＋高。

　　天然水中的有机物污染强碱阴树脂使其骨架上含有羧酸基团，当用NaOH再生时，反应生成RCOONaOH，当投入运行时，阳床出水中的酸，例如HCl，使RCOONaOH反应为RCOOHCl，阴床出水中含NaOH，使出水中的Na＋比进水中的Na＋高。

阴床间断运行时，RNaCO3发生水解，也会使阴床出水Na＋增加。

　　定期采用碱性氯化钠溶液复苏强碱阴树脂，洗脱树脂中的有机物及高价无机阴离子等有害杂质，可大大减少阴床漏Na＋。

　　尽量维持阴床的连续运行，也可减少阴床漏Na＋。

　　五、强型树脂混杂的诊断与治理［5］

　　水处理除盐系统的阴床中混杂有强酸阳树脂，混床失效后分层不好，即2种树脂互有混杂，都会严重影响到除盐设备的制水量和出水水质。

判断2种树脂是否混杂，可以用简单易行的化学测试方法。

　　一种方法是利用有色无机离子与离子交换树脂的离子交换反应变色法。

首先对可能混杂的树脂用H2SO4、HCl或NaCl处理，然后用除盐水冲洗干净，再用0．1mol/LCuSO4与0．1　mol/L　KMnO4溶液处理这些混合树脂。

由于Cu（H2O）42＋为蓝色，MnO4－为紫色，当仅有强酸阳树脂时，树脂呈绿色；当仅有强碱阴树脂时，树脂呈粉红色；当有2种树脂时，则树脂分为浅绿色和粉红色2种，极为分明。

　　另一种方法是，用pH指示剂使离子交换树脂染色变色法。

强酸阳树脂和强碱阴树脂本身也是一种强酸和强碱，只是它们所含H＋和OH－是以基团形式结合在离子交换树脂上，在纯水中不易呈游离离子出现。

当加入pH指示剂后，两者树脂就会显示出不同的颜色。

例如，用NaCl溶液处理混合树脂后，用除盐水冲洗干净，加入溴甲酚绿——甲基红pH混合指示剂，树脂呈现蓝绿色与紫红色2种极为明显的不同颜色，其中蓝绿色为强碱阴树脂，紫红色为强酸阳树脂。

这种方法反应速度快，显色效果好，具有实用价值。

　　当判明混杂后，可用饱和食盐水浸泡分离之。

　　六、强碱阴树脂报废的诊断及再利用［6］

　　污染的强碱阴树脂如果产生下面的变化，则可认为可以报废。

　　1、当阴床出水水质恶化，电导率大于10μS／cm，且采取复苏处理等措施仍无效时，可考虑报废。

　　2、污染强碱阴树脂工作交换容量下降20%以上、强碱基团下降50%以上、强碱基团占全交换容量60%以下时，该树脂可以报废。

　　3、强碱阴树脂的极性化学基团越多，结合的水分子就越多，其交换容量也就越高。

当强碱阴树脂的含水量下降5%左右，可考虑报废该树脂。

　　4、强碱阴树脂在使用过程中，受重金属离子和有机物污染，其颜色逐渐变深。

当强碱阴树脂呈棕褐色或棕黑色时，则可考虑该树脂的报废。

　　5、树脂在使用中反复膨胀收缩、受热分解、机械破坏等原因而破碎，从而影响阴床的出力。

若破碎率上升到20%左右，应考虑更换树脂。

　　总之，当阴床所用强碱阴树脂出水电导率大于10μS／cm、工作交换容量下降20%以上、强碱基团下降50%以上、强碱基团占全交换容量60%以下、树脂含水量下降5%左右、树脂已变为棕黑色、破碎率达20%左右时，可认为该强碱阴树脂应报废了。

　　报废的强碱阴树脂的骨架依然存在。

根据强碱阴树脂去除有机物主要是靠树脂骨架与有机物之间的范德华吸附的机理，可以利用报废的强碱阴树脂作前置过滤器去除天然水中的有机物。

这既节约了材料费用，又可重复使用、简单易行，且同样起到保护阴床、混床中的强碱阴树脂的作用。

　　七、真空除气器的故障诊断与治理［7］

　　真空除气器一般是利用蒸汽喷射器将塔内抽成真空，达到液体饱和蒸汽压，使水中CO2、O2等溶解气体逸出，可减轻阴床的负担，同时可初步除氧。

　　真空除气器的蒸汽流量和蒸汽压力不稳定，下部液位计不能正常投运等原因，会严重影响真空除气器的除氧效率，从而影响到阴床的周期制水量。

例如阳逻电厂的真空除气器运行很不稳定，除气效率有时高达90%，有时低至20%；阴床周期制水量有时可达2800t，有时只有1300t。

为稳定真空除气器的运行，进行了如下治理：

　　1、调整好除气器下部液位计，做到能够自动调节水位。

　　2、对三级蒸汽喷射器进行了酸洗除垢处理，增加蒸汽流通面积，提高蒸汽流量。

　　3、对蒸汽喷射器喷嘴加固，防止蒸汽散射。

　　4、对蒸汽压力、真空除气器下部液位等进行调整，使运行达到设计指标。

　　调整试验结果，真空除气器要达到出水CO2小于3mg/L的设计要求，必须具备以下条件：

　　1、汽源压力至少要达到0．6MPa，蒸汽流量要达到700kg/h以上，且要保持相对稳定。

　　2、冷凝器应安装冷却水流量计，使真空除气器除气效率保持稳定。

　　3、真空除气器下部液位最好控制在1．5m以下，两级冷凝器液位应控制在抽气口以下。

　　八、强酸阴离子含量高的水质除盐技术

　　阴双层床、双室床和双室双层浮床等工艺可降低再生剂耗量、提高工作交换容量、改善出水水质。

但对强酸阴离子含量较高、弱酸阴离子含量很低的水质，弱碱和强碱阴树脂的最佳装填比例的选择往往受到限制，致使联合应用工艺的优越性不能得到发挥。

　　变径阴双室双层浮床由直径不等的2个直筒段，中间用变径段连接组成。

例如天津第一发电厂的变径阴双室双层浮床总高5867mm，强碱阴树脂室直径为1500mm，高1200mm；变径段高680mm；弱碱阴树脂室直径2200mm，高1784mm。

变径比为1．47∶1。

该厂变径阴双室双层浮床的工作交换容量平均可达1146　mmol/L。

R。

这是因为：

　　1、提高了弱碱树脂装填比，在相同水质下与双层床相比，平均工作交换容量增加64%。

　　2、采用弱碱阴树脂先失效，充分利用了弱碱阴树脂的交换容量。

　　3、小直径的强碱阴树脂层具有极高的再生水平，大大提高了强碱阴树脂的再生度。

因此在该工艺中，强碱阴树脂的工作交换容量比单床和阴双层床均有大幅度的提高。

　　另外，该设备碱耗低、出水水质好、再生操作简单、设备压降低而出力大、自用水率低、不会发生树脂乱层、适用水质范围宽。

　　九、离子交换设备的杀菌治理

　　离子交换树脂床的内表面、管道、阀门和再生剂罐等，都有可能滋生微生物和细菌，从而影响到离子交换和出水水质。

因此，有必要进行杀菌处理。

　　杀菌处理可用浓度40%的甲醛溶液作杀菌剂，配制成大约1%浓度的溶液注入设备中。

如果有多台设备，那么应从运行中的最后一台设备开始注入杀菌溶液，从最前的一台设备排出。

注入甲醛溶液前，应将所有设备清洗干净。

用甲醛溶液将设备充满后，整个系统至少应静态浸泡3h作杀菌处理，最好浸泡一昼夜。

然后用清水正洗至出水不含甲醛，杀菌处理完成。

　　作者单位：

湖北省电力试验研究所,湖北　武汉　430077

　　参考文献：

　　［1］朱兴宝．离子交换树脂的污染．济南：

山东科学技术出版社，1989．40～119．

　　［2］朱兴宝．有机物与混床出水水质．水处理技术，1986（3）：

136～141．

　　［3］刘力行，朱兴宝，刘忠秀，张茂林等．除盐系统混床大孔树脂中微生物生长机理的研究．湖北省电机工程学会学报，1990

（1）：

60～69．

　　［4］朱兴宝．阴床漏钠机理．离子交换与吸附1996（3）：

264～266．

　　［5］朱兴宝．强型树脂混杂的测试方法的研究．工业水处理，1987（6）：

37～39．

　　［6］朱兴宝．废弃强碱阴树脂的再利用以去除水中有机物．电力技术，1987（6）：

69～70．

　　［7］车　涛，向诗哲，朱兴宝．阳逻电厂真空除气器存在的问题与处理．华中电力，1996（6）：

64～65．