淺談汕尾電廠除鹽系統改造

梁詩銘

（廣東紅海灣發電有限公司，廣東 汕尾516600）

汕尾電廠水處理除鹽方式采用離子交換法，除鹽系統為一級除鹽加混床，以強型樹脂作為交換劑。現有三臺逆流再生陽離子交換器、三臺逆流再生陰離子交換器及兩臺混合離子交換器，除后來新增的一臺陽床和一臺陰床，其他床體自建廠初期開始投入適用。 目前日制水量較建廠時大大提高，導致除鹽系統出現如單床制水周期縮短、再生劑耗量增加、正洗時間延長等問題。從運行的安全性和經濟性方面考慮，解決上述問題是有必要的。

1 系統選型

近年來，膜處理技術作為一項新型的高效分離技術，因其工藝簡單、操作方便、自動化程度高、無污染、經濟性高等特點，在水處理、環保、化工等等領域得到快速應用[1]。但膜處理技術在實際應用中存在對預處理水質要求高、膜的結垢、膜清洗、膜壽命短等問題，使用此工藝需重新裝置一系列設備，而隨著離子交換技術的成熟、均粒樹脂的出現和再生技術的提高，已使用離子交換工藝的企業在改造時多數選擇使用弱-強型樹脂聯合工藝。

汕尾電廠除鹽系統陽床和陰床均使用強型樹脂作為離子交換劑，因為強型樹脂能有效控制出水質量， 比較徹底地去除水中的有害離子；但強型樹脂交換容量利用率不高、再生效率低，僅用強型樹脂的單床系統在運行中容易出現上述提及的制水周期縮短等等問題。加入弱型樹脂可提高工交容量和再生效率，降低再生比耗和廢液濃度。

表1 列出的是弱-強型樹脂聯合工藝系統主要類型及特點， 在三種系統中，雙層床系統最簡單，能節約投資，減少用地面積，且不需要另設樹脂清洗系統，可沿用原有的再生系統。

表1 弱-強型樹脂聯合工藝類型

2 雙層床的特點

雙層床系統中出水質量由強型樹脂控制，弱型樹脂負責提高系統運行性能及經濟性，樹脂層總高度一般為2m，任意一種類型樹脂高度均不低于0.6m。 弱酸型樹脂適用于處理堿度大的水，而汕尾電廠陽床進水堿度小，因此沒有必要使用陽雙層床。 弱堿陰樹脂價格較強堿型樹脂高約15%～30%，但其工交容量是強堿型樹脂的3 倍，能去除水中在離子總量中占大部分的強酸陰離子[2]；同時弱堿型樹脂具較強抗有機物污染能力，在陰床運行時對有機物有較好的吸收作用，再生時則有解吸作用，因而能較好地減緩有機物對強堿性陰樹脂的污染，所以陰雙層床通常能發揮更大作用。 汕尾電廠可在原有系統基礎上，在陰床中按適當的比例裝入弱堿陰樹脂和強堿陰樹脂，設置成“陽床+陰雙層床+混床”，以此提高系統經濟性。

雙層床中兩種樹脂因濕真密度不同， 能在水溶液中自然分層，密度較低的弱型樹脂在上層，密度較高的強型樹脂在下層，若產生混層，則會影響出水質量以及制水周期。陰雙層床上層的弱堿樹脂由失效轉成再生型時體積會有約20%的收縮，在逆流再生時會在壓實樹脂層下面形成一個水墊層，使再生中樹脂層會產生擾亂，令再生效果變壞[3]。此外，再生時再生液逆流向上，先流經下層的強型樹脂，再接觸上層的弱型樹脂，在這一過程中，堿液與下層強堿型樹脂反應產生硅酸，含有硅酸的廢堿液進入上層樹脂層， 弱堿型樹脂因與OH-反應使廢堿液pH 下降，硅酸開始以膠體形式從溶液中析出，并沉積在上層樹脂中，給弱型樹脂的正洗帶來困難，影響再生效果；在下個運行周期，這些硅酸會被進水攜帶進入強堿型樹脂層，影響出水效果。

3 陰雙層床的再生

掌握好陰雙層床再生工藝至關重要。 陰雙層床的再生過程中，控制好反洗和進堿步驟對提高再生效率有重大幫助。 采用兩步再生法，再生堿液先后以較低和較高的濃度分兩次進入床體內與失效樹脂反應，可避免出現前文中所提到的樹脂亂層和硅膠析出現象，大致可分為如下步驟：

（1）懸浮進堿 1%的堿液以10m3/h 流速從底部進堿門進入，廢液從反排門排出，進堿量為總用量的1/2。

這時上流的堿液將樹脂托起形成懸浮狀，樹脂得到反洗、松動，使兩種樹脂較好地分層；既起到原再生工藝中“反洗”的作用，又降低了跑樹脂的可能性。同時弱型樹脂提前接觸堿液，已初步再生，可減少樹脂因轉型收縮產生水墊空間而引起樹脂亂層，也防止含大量硅酸的廢液進入上層樹脂導致硅體析出和沉積。 懸浮進堿前需進行預噴射操作，檢查進堿閥門和管路是否有漏點，避免堿液泄漏；懸浮進堿時需監視樹脂層的膨脹高度，以免樹脂隨水流溢出。

（2）沉降排 水樹脂先靜止約10min，自然沉降后通過中排門排去樹脂上部空間的存水，確保樹脂壓實層無積水。

（3）進堿 2.5%的堿液以5m3/h 流速進入樹脂層，廢液由中排門排出，進堿量為總用量的1/2。 此步驟按傳統無頂壓逆流方式操作。

（4）置換 除鹽水以5m3/h 流速置換。 在冬天，為防止低溫影響陰樹脂與堿液置換速度，可加熱堿液，提高置換能力。 汕尾電廠地處南方，冬季較少出現低溫情況，可根據實際情況判定是否需加熱堿液。

（5）注水排氣 由進水門進水至排空門出水為止。 此過程需注意控制排氣時間，排空門出水立刻停止，避免樹脂隨出水跑出。

（6）正洗 以運行流速正洗至出水合格，投入備用。

4 小結

弱-強型樹脂聯合工藝目前在水處理領域已得到廣泛應用， 且日趨成熟，利用弱型樹脂對除鹽系統進行改造可得到擴容、降耗、治廢的滿意效果。 采用兩步再生法改進傳統再生工藝可改善再生效果，提高陰雙層床出水質量，延長制水周期，提高系統運行安全性性能和經濟性。

［1］電廠化學[M].北京:中國電力出版社,2010:51.

［2］電廠化學設備運行[M].北京:中國電力出版社,2005：217.

［3］秦延松.雙層床離子交換水處理工藝[J].華東電力,1999(10):49-51.