應用于發電廠樹脂的污染及處理措施

姚軍

【摘要】本文通過分析實際運行過程中應用于發電廠的樹脂存在的各種污染情況，詳細闡述了樹脂被污染的原因，提出了樹脂受到污染后處理措施和解決方案。

【關鍵詞】發電廠;樹脂;污染

1、引言

離子交換樹脂是一種廣泛應用于火力發電廠各種水處理工藝中的材料，其作用是通過樹脂的離子交換特性將水中溶解的各種陰陽離子置換到樹脂本體上，而氫型或氫氧型樹脂本體上的氫離子和氫氧根離子則會由于離子交換作用而會被置換入水中。

目前，離子交換樹脂仍然廣泛應用于火力發電廠各種水處理工藝中，例如鍋爐補給水處理系統、凝結水精處理系統、循環冷卻水旁流處理系統、發電機冷卻水處理系統等。

2、樹脂污染種類

選擇離子交換設備作為水處理系統中的主要設備時，離子交換樹脂的性能對整個水處理工藝有著舉足輕重的作用。但實際工程應用中，離子交換樹脂會受到各種污染。

2.1 懸浮物及膠體污染

懸浮物是分散于水源水體中顆粒較大的物質，這類物質會導致水體的渾濁。如果水體中懸浮物的含量較高，離子交換設備內部的樹脂床層將會通過過濾作用截留這部分懸浮固體，造成樹脂床層積污、阻力上升。

膠體在水中的顆粒直徑介于懸浮物和溶解物之間，其比表面積大，表面活性強，在水中能穩定存在。由于離子交換樹脂的微孔結構，無論水體中的有機膠體還是無機膠體均能夠滲透進樹脂內部，在樹脂制水過程中阻礙離子交換過程的進行。

2.2 鐵污染

陽樹脂存在鐵污染的根本原因是陽離子交換樹脂對鐵離子的選擇性較自然水體中的其它離子較強。強酸性陽樹脂在稀溶液中對常見陽離子的選擇性順序為：

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

自然水體中的鐵離子被陽樹脂吸收后，較難再生出來。陽樹脂被鐵離子污染后，顏色會變深，在水中存在自由基的情況下，會加速氧化降解，導致性能逐漸降低、出水水質惡化，制水量減少。

2.3 有機物污染

樹脂的有機物污染主要存在于鍋爐補給水系統內部的各種離子交換樹脂上。隨著自然水體的污染越來越嚴重，作為鍋爐補給水水源中的有機物污染也越來越嚴重。

樹脂被有機物污染后，樹脂顆粒的顏色會加深，其離子交換性能明顯下降。樹脂再生過程中，再生劑耗量明顯增加，正洗水量也明顯增加。樹脂在制水過程中，制水周期明顯縮短，出水水質惡化。

3、樹脂污染后的解決措施

3.1 懸浮物及膠體污染

懸浮物及膠體的主要來源一般為自然水體經預處理后的殘留物。自然水體中無論多少都含有懸浮物和膠體，一般經水處理系統中的預處理設備后，懸浮物和膠體的含量會降低到滿足離子交換樹脂安全運行的范圍內。但當受到水源水質發生變化，或水處理設備發生故障等因素影響時，進入離子交換設備的懸浮物和膠體仍舊可能會很高，影響離子交換樹脂的性能。

水處理行業中一般以濁度作為表征懸浮物和膠體含量的度量單位。各種離子交換設備對進水濁度的要求不同。為防止樹脂層積污、阻力上升，順流離子交換器進水濁度應小于5mg/L，逆流離子交換器進水濁度應小于2mg/L。運行人員應依托水處理系統不同部位設置的在線濁度儀，密切監視水質變化，一旦發生離子交換器進水濁度超標，應立即通過反洗或再生清洗樹脂床層。

3.2 鐵污染

對于鍋爐補給水系統，其樹脂鐵污染的來源主要是水源中溶解的鐵離子，或由于水處理系統中預處理設備運行不當、含鐵混凝劑投加量過大而引入的鐵離子。

為了避免離子交換樹脂的鐵污染，無論是鍋爐補給水系統還是凝結水精處理系統，都對系統內部離子交換設備進水中的鐵含量有所限制。根據相關著作，對于強酸性陽樹脂，為了防止樹脂被水中的鐵污染，進水中鐵含量應小于0.3mg/L。而根據現行的電力行業凝結水精處理設備標準，在機組啟動過程中，凝結水含鐵量小于1000μg/L時，可投入凝結水精處理系統。

而一旦樹脂被鐵污染后，通常可采用高濃度的熱鹽酸對其進行復蘇。一般可采用10%～20%的熱鹽酸進行浸泡處理，其濃度、時間和溫度應通過小型試驗確定。

3.3 有機物污染

樹脂的有機物污染的來源一般是自然水體中存在的各種有機物，其中主要是自然界的腐殖酸和富里酸等。當鍋爐補給水處理系統的水源采用的是污水處理廠處理后的中水時，鍋爐補給水處理系統內的樹脂也可能會受到中水中有機物的污染，其有機物的成分隨污水處理廠的具體工藝的不同而不同。

根據相關著作，為避免離子交換樹脂的有機物污染，離子交換設備進水中CODMn應小于2mg/L。

當鍋爐補給水系統進水水源中有機物含量較高時，應通過合適的預處理設備去除有機物。混凝-澄清-過濾系統對水中有機物的去除情況與原水中有機物組成關系很大，以CODMn表示的去除率，一般為40%左右。活性炭過濾器對天然水體中的有機物（CODMn）的去除率一般在40～50%左右，投運初期可達70% 。

4、結論及總結

無論哪種樹脂污染都絕不僅僅是本文列舉的所有污染類別中的其中一種污染造成的，都是幾種污染同時作用的綜合效應。因此，應根據離子交換樹脂在制水過程中表現出來的各種現象來判斷樹脂是否已經受到污染，并依托各種在線或試驗室儀器進行分析化驗，最終確定樹脂受到污染的種類、來源。最終，應根據污染的來源及時調整水處理設備的運行狀態，并采取措施復蘇被污染的樹脂。

參考文獻：

[1] 錢達中.發電廠水處理工程.北京：中國電力出版社，1998.141，169，169

[2] 國家能源局.DL/T 333.1-2010火電廠凝結水精處理系統技術要求 第1部分濕冷機組.北京：中國電力出版社，2010.

[3] 丁桓如.鍋爐補給水處理初步設計（第二版）.北京：中國電力出版社，2010.39，39