应用于发电厂树脂的污染及处理措施

姚军

【摘要】本文通过分析实际运行过程中应用于发电厂的树脂存在的各种污染情况，详细阐述了树脂被污染的原因，提出了树脂受到污染后处理措施和解决方案。

【关键词】发电厂;树脂;污染

1、引言

离子交换树脂是一种广泛应用于火力发电厂各种水处理工艺中的材料，其作用是通过树脂的离子交换特性将水中溶解的各种阴阳离子置换到树脂本体上，而氢型或氢氧型树脂本体上的氢离子和氢氧根离子则会由于离子交换作用而会被置换入水中。

目前，离子交换树脂仍然廣泛应用于火力发电厂各种水处理工艺中，例如锅炉补给水处理系统、凝结水精处理系统、循环冷却水旁流处理系统、发电机冷却水处理系统等。

2、树脂污染种类

选择离子交换设备作为水处理系统中的主要设备时，离子交换树脂的性能对整个水处理工艺有着举足轻重的作用。但实际工程应用中，离子交换树脂会受到各种污染。

2.1 悬浮物及胶体污染

悬浮物是分散于水源水体中颗粒较大的物质，这类物质会导致水体的浑浊。如果水体中悬浮物的含量较高，离子交换设备内部的树脂床层将会通过过滤作用截留这部分悬浮固体，造成树脂床层积污、阻力上升。

胶体在水中的颗粒直径介于悬浮物和溶解物之间，其比表面积大，表面活性强，在水中能稳定存在。由于离子交换树脂的微孔结构，无论水体中的有机胶体还是无机胶体均能够渗透进树脂内部，在树脂制水过程中阻碍离子交换过程的进行。

2.2 铁污染

阳树脂存在铁污染的根本原因是阳离子交换树脂对铁离子的选择性较自然水体中的其它离子较强。强酸性阳树脂在稀溶液中对常见阳离子的选择性顺序为：

Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+≈NH4+>Na+>H+>Li+

自然水体中的铁离子被阳树脂吸收后，较难再生出来。阳树脂被铁离子污染后，颜色会变深，在水中存在自由基的情况下，会加速氧化降解，导致性能逐渐降低、出水水质恶化，制水量减少。

2.3 有机物污染

树脂的有机物污染主要存在于锅炉补给水系统内部的各种离子交换树脂上。随着自然水体的污染越来越严重，作为锅炉补给水水源中的有机物污染也越来越严重。

树脂被有机物污染后，树脂颗粒的颜色会加深，其离子交换性能明显下降。树脂再生过程中，再生剂耗量明显增加，正洗水量也明显增加。树脂在制水过程中，制水周期明显缩短，出水水质恶化。

3、树脂污染后的解决措施

3.1 悬浮物及胶体污染

悬浮物及胶体的主要来源一般为自然水体经预处理后的残留物。自然水体中无论多少都含有悬浮物和胶体，一般经水处理系统中的预处理设备后，悬浮物和胶体的含量会降低到满足离子交换树脂安全运行的范围内。但当受到水源水质发生变化，或水处理设备发生故障等因素影响时，进入离子交换设备的悬浮物和胶体仍旧可能会很高，影响离子交换树脂的性能。

水处理行业中一般以浊度作为表征悬浮物和胶体含量的度量单位。各种离子交换设备对进水浊度的要求不同。为防止树脂层积污、阻力上升，顺流离子交换器进水浊度应小于5mg/L，逆流离子交换器进水浊度应小于2mg/L。运行人员应依托水处理系统不同部位设置的在线浊度仪，密切监视水质变化，一旦发生离子交换器进水浊度超标，应立即通过反洗或再生清洗树脂床层。

3.2 铁污染

对于锅炉补给水系统，其树脂铁污染的来源主要是水源中溶解的铁离子，或由于水处理系统中预处理设备运行不当、含铁混凝剂投加量过大而引入的铁离子。

为了避免离子交换树脂的铁污染，无论是锅炉补给水系统还是凝结水精处理系统，都对系统内部离子交换设备进水中的铁含量有所限制。根据相关著作，对于强酸性阳树脂，为了防止树脂被水中的铁污染，进水中铁含量应小于0.3mg/L。而根据现行的电力行业凝结水精处理设备标准，在机组启动过程中，凝结水含铁量小于1000μg/L时，可投入凝结水精处理系统。

而一旦树脂被铁污染后，通常可采用高浓度的热盐酸对其进行复苏。一般可采用10%～20%的热盐酸进行浸泡处理，其浓度、时间和温度应通过小型试验确定。

3.3 有机物污染

树脂的有机物污染的来源一般是自然水体中存在的各种有机物，其中主要是自然界的腐殖酸和富里酸等。当锅炉补给水处理系统的水源采用的是污水处理厂处理后的中水时，锅炉补给水处理系统内的树脂也可能会受到中水中有机物的污染，其有机物的成分随污水处理厂的具体工艺的不同而不同。

根据相关著作，为避免离子交换树脂的有机物污染，离子交换设备进水中CODMn应小于2mg/L。

当锅炉补给水系统进水水源中有机物含量较高时，应通过合适的预处理设备去除有机物。混凝-澄清-过滤系统对水中有机物的去除情况与原水中有机物组成关系很大，以CODMn表示的去除率，一般为40%左右。活性炭过滤器对天然水体中的有机物（CODMn）的去除率一般在40～50%左右，投运初期可达70% 。

4、结论及总结

无论哪种树脂污染都绝不仅仅是本文列举的所有污染类别中的其中一种污染造成的，都是几种污染同时作用的综合效应。因此，应根据离子交换树脂在制水过程中表现出来的各种现象来判断树脂是否已经受到污染，并依托各种在线或试验室仪器进行分析化验，最终确定树脂受到污染的种类、来源。最终，应根据污染的来源及时调整水处理设备的运行状态，并采取措施复苏被污染的树脂。

参考文献：

[1] 钱达中.发电厂水处理工程.北京：中国电力出版社，1998.141，169，169

[2] 国家能源局.DL/T 333.1-2010火电厂凝结水精处理系统技术要求 第1部分湿冷机组.北京：中国电力出版社，2010.

[3] 丁桓如.锅炉补给水处理初步设计（第二版）.北京：中国电力出版社，2010.39，39