混床水质恶化原因分析及处理

李文学

混床水质恶化原因分析及处理

李文学

（涟源钢铁有限公司能源中心，湖南娄底417009）

主要介绍某脱盐水站混床产水水质恶化的原因分析、处理过程和防范措施。为尽快恢复正常供水，从最容易处理的方面着手，根据混床不同情况采取不同方法，以最快的时间恢复系统的正常运行。强调水质日常监督和混床失效终点管理对减轻树脂污染的重要性。

脱盐水；混床；硅污染；复苏

1 情况概要

该脱盐水站于2009年投运，制水流程为无阀滤池+多介质过滤器+活性炭过滤器+反渗透（7套×50t/ h）+除碳器+混床（6台×100t/h）。混床使用河北省廊坊树脂厂的001*7型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂和201*7型强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂，阴阳树脂配比为2：1，总装填高度为1500 mm。原水为涟河水，电导率为400～550μS/cm，硬度为3～5.5 mmol/L,全硅含量为4～16 mg/L。混床产水水质设计为电阻率≥5 MΩ.cm，SiO2≤20μg/L，实际以每四小时一次实验室测量电导率≥1μS/cm为失效点。产水主要供涟钢自发电用锅炉补水。2013年4月第一台高温高压锅炉（发电五期）投产，因其对水质要求较原来的中温中压锅炉高，加上用水量增大，该系统产水经常出现水质超标，尤其是二氧化硅超标严重。2013年1月到8月水质如表1。

针对以上情况，决定对脱盐水站混床进行串联运行，串联运行一级混床的失效标准为二氧化硅≥200μg/L，二级混床失效标准为二氧化硅≥20μg/ L，电阻率≤5 MΩ.cm(试验室以测量电导率≥1μS/ cm为失效）。

2013年9月1日-10月17日混床串联运行期间水质数据如下：

pH：5.0～8.5

硬度：0～3μmol/L）

电导率：0.5～4μS/cm）

二氧化硅：15～120μg/L

在串联运行初期，脱盐水质有明显提高，但到10月1日开始，混床出现产水水质明显变差，运行周期明显缩短（从原来的平均可运行30 h缩短到4 h），于10月18日停止串联运行，但混床产水水质更加恶化。2013年10月18日-10月29日停串联运行初期数据如下：

pH:5.5～8.5

硬度5～42μmol/L

电导率:5～30μS/cm

二氧化硅:100～400μg/L

尤其是2#、4#混床产水水质特别差，经多次再生后运行电阻率最高只有1.5～2.0 MΩ.cm，并且运行1～2 h就下降到零，经取样化验运行电阻率最高点电导率≥5μs/cm,二氧化硅≥200μg/L。该脱盐水已无法满足锅炉运行要求。

2 原因分析及处理过程

2.1 混床产水水质差、运行周期短的主要原因

①进水水质变差。

②进水装置或中排装置损坏。

③再生效果不好。

④树脂层高度不够或阴阳树脂比例不对。

⑤树脂被污染。

针对这些原因从最简单最容易处理的方面着手，尽快恢复正常制水，保证正常生产，然后再对最难恢复的混床进行针对性的处理，让所有混床恢复正常制水能力。

2.2 检查混床进水水质，发现进水电导率比平常高，达82μS/cm，平常一般小于30μS/cm。检查原水电导正常（500μS/cm左右），所以对反渗透逐组检查发现7#RO产水电导达233μS/cm，对7#RO分组检查发现第九组电导达514μS/cm，立即停止7#RO运行，对第九组膜取出检查发现膜结垢严重，对其进行单独清洗后装复，该套RO产水总电导下降到50μS/cm，混床进水电导下降到30μS/cm以下。1#、6#混床产水水质达标，但其余的四台混床产水水质还是不达标。

2.3 检查2#、3#、4#、5#混床内树脂高度（设计高度为1500mm）和树脂颜色见表2。

结果表明，这四台混床的树脂高度均低于标准高度，所以按阴阳树脂2：1添加到设计高度。再进行再生，3#、5#混床产水恢复正常。2#、4#混床产水电阻率还是不达要求。

2.4 对2#、4#混床采用“手动再生，碱液加倍”再生操作。原来混床的再生操作是自动再生，由程序自动控制再生进程，人工仅干预水位调整，为确保再生过程中反洗分层、进酸碱、置换等每一步都达到要求，对2#、4#混床进行人工再生，保证每一步合格后再进入下一步再生操作，尤其是确保反洗分层要明显，适当加大进酸碱量。对4#混床人工再生后产水水质恢复正常。在对2#混床反洗分层时发现分层不明显，经多次松脂后再分层，还是不明显。后对其用5%的NaOH溶液浸泡后重新分层，可见分层明显，但再生后电阻率虽比原来略有提升，但还是不合格（电阻率最高2.5 MΩ.cm，SiO2≥200μg/L，运行2～4 h后电阻率降到0）。怀疑是树脂严重污染，对其污染鉴别后进行复苏处理。

2.5 对2#混床树脂进行鉴别和复苏：根据混床运行中SiO2≥200μg/L，待电阻率降到零后停下运行时取样测SiO2为230μg/L，保持混床内的水浸泡到第二天取样测SiO2达460μg/L，说明树脂颗粒内有残余的SiO2在缓慢释放，初步判断树脂被SiO2污染。

处理：根据各种资料介绍，对被硅污染的强碱阴树脂，最好采用加热至35℃左右的碱液浸泡后再使用再生碱液加倍、浓稀结合，多次再生的方法对树脂进行复苏。因本单位未设置再生碱液加热装置，无法直接加热再生碱液，只能尽量通过原水池加热蒸汽将整个原水由20℃左右加热到25～30℃，到除盐水箱的水温也在25℃左右。再利用再生泵将碱稀释到5%浓度打入混床内对树脂浸泡，考虑到树脂还可能被有机物污染，在用碱浸泡的同时添加10%的NaCl,因现场无配套的食盐液添加系统，临时采用开上人孔门直接加固体工业食盐700 kg，多次用压缩空气松脂进行溶解和混匀，浸泡48 h后放尽药液，放出的药液呈浅棕色，有三分之一的絮状沉淀物，测量上部清液的SiO2为2300μg/L。再正洗到出水澄清，再用水浸泡到第二天，再正洗到出水pH值小于9停止正洗，开始再生，第一次再生后运行电阻率最高达5.6 MΩ.cm，SiO2≤10μg/L，但仅运行6 h后电阻率降到0。根据在实验室内取少量该混床树脂进行同样浓度的碱和工业盐浸泡发现阴阳树脂分离，阴树脂漂在水面上，树脂颜色变化不明显。后对树脂冲洗干净后，再用5%的盐酸溶液浸泡发现树脂颜色明显变浅。再对该混床用5%的盐酸溶液浸泡8小时后冲洗干净再生后运行周期又有所延长，于是再对该混床重复用碱和盐酸浸泡两次冲洗后再生运行恢复正常。

2.6 2#混床硅污染的原因分析。硅化合物在水中存在的形态很复杂，有离子态、聚合态，胶体态。强碱阴树脂与硅化合物之间的反应，既有离子交换过程，也有物理吸附过程。强碱阴树脂对阴离子的选择性顺序为：SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3-＞HSiO3-，它对硅酸根的选择性最差，并且它对胶体硅一般不发生离子交换反应，只能通过机械过滤和吸附的形式部分去除。该除盐水系统于2013年8月30日开始串联运行，一级混床的失效标准为SiO2≥200μg/L，而SiO2无在线检测，加上检测间隔为每班（8 h）一次，等检测到超标退出运行时SiO2的含量可能远远超出200μg/L。SiO2的超标在树脂内聚合成胶体硅。而对SiO2的清洗最好在碱液加热到35～45℃再生时效果最佳，而本水站无碱液加热装置，一般都在常温水下再生，串联期间再生水温只有18～23℃左右。每次再生时不能彻底除去SiO2，这种污染具有累积性，在运行中会部分游离出来而进入产水中，泄漏会一个周期比一个周期更严重，导致产水完全不合格。

统计混床串联运行期间（共计48天）混床运行情况如表3。

从表3可看出，2#混床做一级使用次数最多，树脂污染最严重，符合实际情况。

3 总结

3.1 当混床出现产水水质差、运行周期短时要先查找最常见最容易处理的原因，如进水水质、再生操作、树脂高度等，然后再查找树脂污染等难处理的情况，根据情况对症处理，尽快恢复正常制水。

3.2 当混床产水水质恶化时找出原因并有效处理只是一种补救措施，因为混床是脱盐水制水的最后一道关，混床产水水质不达标会造成热力设备的结垢或腐蚀甚至停产事故。所以脱盐水系统在日常生产中要重视水的预处理工作，加强原水和反渗透产水水质的定期监督，确保混床进水水质。在混床运行和再生过程中注意观察是否有树脂泄漏，定期检查树脂高度和观察树脂颜色，及时消除隐患，才能够保证混床系统的安全运行。混床在串联使用中要把握好失效终点，对一级混床强化再生操作，最好安装再生液升温设施，避免树脂深度污染后复苏困难。

[参考资料]

[1]陈洁，杨东方.锅炉水处理技术问答[M].北京:化学工业出版社，2003.

[2]李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京:中国电力出版社，2009.

[3]刘晓,周菊华.电厂水处理及化学监督[M].北京:中国电力出版社，2012.

[4]李欣、,孟强,文功谦,朱兴宝.强碱阴树脂硅污染的复苏[J].净水技术，2010，29（2）：67-70

Cause Analysis and Treatment of Water Quality Deterioration of Mixed Bed Outlet

Li Wenxue
(Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co.,Ltd.,Loudi,Hunan 417009,China)

Cause analysis and treatment process of water quality deterioration at the mixed bed outlet of a demineralized water system and preventive measures are introduced.Normal water supply was restored as soon as possible by taking the easiest treatment approach and adopting different methods according to different situations of the mixed bed.The importance of daily monitoring of water quality and failure point management of the mixed bed for reducing pollution to resin is emphasized.

demineralized water;mixed bed;silicon pollution;recovery

TQ085

B

1006-6764（2015）01-0054-03

2014-09-02

李文学（1973-），女，大学本科学历，工程师，现从事电厂锅炉水处理工作。