彈性滿室陰床在水處理系統中的應用

摘要：普通的陰床經過改造成為彈性滿室固定床后，可簡化再生方式，利于操作，降低再生消耗燒堿量，減少再生消耗水量，同時可大幅度提升周期制水量。文章對彈性滿室陰床在水處理系統中的應用進行了探討。

關鍵詞：陰床；彈性滿室；逆流再生；水處理系統；周期制水量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）33-0032-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.017

華電章丘發電有限公司二期水處理設備自2006年投產以來，隨著設備的長期運行，反滲透膜日益老化，其脫鹽率持續下降，反滲透出水電導率逐漸升高，這使得后續的陰、陽樹脂運行壓力增大，周期制水量逐漸下降，尤其是陰床最為明顯，由2006年時期的周期制水量4萬t下降到2012年的1.5萬t，在冬季供暖期間，因用水量增大，陰床周期制水量偏低的短板十分突出，使得水處理制水、供水壓力很大。為了解決陰床周期制水量降低的問題，根據現有的技術，對二期化學水處理2A陰床進行改造，使之成為彈性滿室陰床逆流再生離子交換器，以期增加周期制水量。

1 彈性滿室陰床原理

床體內的陰、陽樹脂官能團因與進水中的離子進行交換，使得水中的陰、陽離子被OH-和H+所代替，從而凈化水質。在處理水過程中床體內的樹脂自上而下會形成失效層、工作層和保護層，在失效層內所有樹脂顆粒毛細孔內的自由離子絕大部分被雜質離子取代，因樹脂與水中各種離子的交換能力不同，而這些離子在失效層內的分布情況也是按層分布的，首先是最難交換的離子層，然后是比較容易交換的離子層，最后是最容易交換的離子層。在再生樹脂時，各種離子層不被打亂，首先被置換出的最容易交換的離子會充當再生離子置換比較容易交換的離子，置換出的比較容易交換的離子再置換上層的離子，并且每層再生液所含離子大體相同，從而消除了相互影響、相互污染再生后樹脂的情況，節約再生藥劑，提高再生質量的效果。但在實際生產中，樹脂層隨時會遭到破壞，尤其是反洗過程中，水流稍微有所偏差，便會造成樹脂層的變化，為解決這些難題，進行了彈性滿室陰床的改造。

彈性滿室陰床的底部和頂部設有配水裝置，罐體的中部為離子交換室，離子交換室內裝填有離子交換樹脂層，在離子交換樹脂層與頂部配水裝置之間填充有體積補償層。所述的體積補償層可以由惰性樹脂和若干體積補償氣囊組成。用體積補償層來取代樹脂的膨脹空間。樹脂床層在再生過程中，樹脂體積增大，體積補償膠囊被壓體積縮小，與樹脂床層膨脹增大的體積相互抵消，就使樹脂床層一直受體積補償層的壓力的作用而不動，同時又不至于因為樹脂床層的膨脹作用而產生過大的內應力。當運行時樹脂床層不斷失效，體積變小，體積補償層隨之膨脹，真正地實現了理論上的再生模式。

2 彈性滿室陰床的改造

2013年1月14～20日，華電章丘發電有限公司對二期化學水處理2A陰床進行改造，由于原先的陰床為立式圓柱型、上部進水下部產水、逆流再生方式的固定床，所以改造較為簡單。具體方案為首先拆除原陰床內的中間排水濾元，在中排門處加堵板防止誤操作引起的樹脂泄漏，在陰床頂部排氣門處加裝濾網防止再生時有樹脂跑出。然后向陰床內加入活動氣囊和惰性樹脂以此來作為體積補償層。隨后將陰床內空余的空間全部填充滿陰樹脂，以此使得陰床成為真正的彈性滿室陰床，使之在運行、再生過程中不反層，讓樹脂的交換功能充分的發揮，以此來提高運行制水量。本次改造共向2A陰床內加入活動氣囊81個、惰性樹脂116袋（8.7m3）、填充陰樹脂2m3。

3 彈性滿室陰床改造后的再生操作

陰床進行改造后，其再生操作方法簡化很多，以下為具體再生操作步驟：（1）卸壓。陰床停運后，打開反洗排水門，將罐體卸壓約10min，至反洗排水門無水排出；（2）預噴射。開啟陰床進堿門，啟動陰再生泵，開啟陰再生泵出口門、陰堿噴射器進水門，調節再生流量為25t/h，同時將堿計量箱進滿堿；（3）進堿。開陰堿噴射器進堿門，調整堿濃度為2%～5%，進堿量約2m3；（4）置換。堿進完后，關閉陰堿噴射器進堿門，維持原噴射水流量進行置換逆洗，時間約30min，關閉陰堿噴射器進水門、陰床進堿門、陰再生泵出口門，停運陰再生泵；（5）正洗。啟動淡水泵，投運陽床，啟動中間水泵，開啟泵出口門，開陰床進水門、正排門，進行正洗，正洗流量控制為100m3/h左右，正洗排水合格，約20min，關閉進水門、正排門。

如果床體暫時不運行，為了保護陰床內的氣囊，打開反洗排水門，卸掉陰床內的壓力。此次改造后，陰床再生取消改造前的陰床反洗，彈性滿室陰床逆流再生離子交換器不需要樹脂反洗。進行樹脂反洗將會打亂樹脂床層，造成不良后果。碎樹脂在平時的再生過程中隨再生液排除（進水裝置配水罐縫隙為1mm，這樣大的縫隙足以將碎樹脂排除）。

4 彈性滿室陰床改造后的效果

陰床再生合格隨后投入運行，至2013年2月4日失效，隨后進行再生，再生后陰床出水硅離子含量維持在10～20ug/L之間，于是考慮影響因素，判斷為填充樹脂量不足，于是在2013年2月27～3月3日向2A陰床再次填充1m3的陰樹脂（共計填充樹脂15m3），隨后進行再生，本次使用燒堿約2.5t，正洗合格后投入使用，在運行約600t時出水硅離子含量在0.8ug/L左右，出水效果特別好。

2013年5月1日，2A陰床失效，這次周期處理水量為52931m3，隨后進行再生，本次使用燒堿約2t，正洗合格后投入使用，出水硅離子含量在0.6ug/L左右，出水效果特別好。

2013年7月18日，2A陰床失效，這次周期處理水量為57655m3，為2008年統計以來的最高周期處理水量。

2A陰床在經過改造后，通過前后幾次的再生情況來看，陰床周期處理水量提高非常明顯。目前2A陰床樹脂量為15m3，周期處理水量可到57655m3。2B陰床樹脂量為13m3，且2B陰床樹脂全部為2013年3月所更換的新樹脂，全交換容量優于2A陰床內的樹脂，2B陰床最近兩次的周期處理水量為34854m3和34252m3，考慮樹脂量的影響，在2B陰床如填充15m3樹脂的情況下，周期處理水量可達34854×15÷13=40216m3。由此可見，改造后陰床周期處理水量可提高43%（57655÷40216×100%=143%）。

同時2A陰床經過這一系列的改造后運行方式沒有變化，再生方式簡化很多，利于操作；再生消耗燒堿量明顯降低，燒堿消耗量減少50%；再生過程中正洗的時間減少50%，所以消耗水量減少50%。

5 結語

華電章丘發電有限公司陰床在經過彈性滿室陰床改造后效果明顯，出水水質好，適合于需水量大的單位使用。

作者簡介：王群奎（1978-），男，山東濰坊人，華電章丘發電有限公司工程師，研究方向：電廠化學。

（責任編輯：周 瓊）