水源變化對(duì)離子交換樹(shù)脂的影響及處理措施

張慶華（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

水源變化對(duì)離子交換樹(shù)脂的影響及處理措施

張慶華（中國(guó)石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271）

分析了地下水混摻地表水后水質(zhì)特點(diǎn)，主要探討了它對(duì)原有離子交換樹(shù)脂的影響，并提出消除該影響的對(duì)策，為推進(jìn)減少地下水資源使用提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

離子交換樹(shù)脂；中性鹽；COD；重碳酸鹽

天津某石化地下水混摻地表灤河水后發(fā)生很大變化，水溫降低，總含鹽量增加，中性鹽比重增加，重碳酸鹽、硅酸鹽比重減少，COD含量增加。固定陽(yáng)雙層床、陰雙層床的強(qiáng)弱樹(shù)脂填裝比例不能處理劇增的中性鹽離子，導(dǎo)致離子交換器周期制水量下降；混摻地表灤河水后的水溫降到4℃，影響到離子交換效果；另外樹(shù)脂出現(xiàn)再生不下來(lái)，二級(jí)除鹽水電導(dǎo)率出現(xiàn)偏高等情況。

1 離子交換樹(shù)脂的作用原理

天津某石化水處理車(chē)間脫鹽水采用二級(jí)離子交換法，將水中鹽類(lèi)除去。先由H型陽(yáng)雙層交換器和OH型陰雙層交換器串聯(lián)組成一級(jí)脫鹽系統(tǒng)，進(jìn)入脫鹽系統(tǒng)的原水中，常含有Ca2+、Mg2+、Na+等陽(yáng)離子和SO42-、CL-、HCLO3-等陰離子以及弱酸H2CO3和H2SiO3，當(dāng)此水通過(guò)弱酸H型樹(shù)脂是，水中各陰離子均被樹(shù)脂吸著，樹(shù)脂上的H+被置換到水中。然后通過(guò)弱、強(qiáng)堿性O(shè)H型樹(shù)脂時(shí)，水中各種陰離子均被樹(shù)脂吸著，樹(shù)脂上的OH-置換到水中與水中的H+結(jié)合成水。

水源變化對(duì)離子交換樹(shù)脂的影響及處理措施

1.1 水源變化對(duì)強(qiáng)弱樹(shù)脂裝填比例的影響

1.1.1 周期制水量減少

原來(lái)每臺(tái)陽(yáng)離子交換器內(nèi)裝強(qiáng)、弱樹(shù)脂比例1：1，每臺(tái)陰離子交換器內(nèi)裝強(qiáng)、弱樹(shù)脂比例1：1.5，混摻地表灤河水后，陽(yáng)、陰離子交換器周期制水量大幅度減少。

1.1.2 處理措施及效果

弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂只能在pH＞4時(shí)進(jìn)行交換反應(yīng)，而中性鹽分解則生成強(qiáng)酸，不能進(jìn)行中性鹽分解反應(yīng)，此時(shí)需要增加強(qiáng)陽(yáng)樹(shù)脂裝填量；進(jìn)入陰離子交換器水質(zhì)pH＜4，弱堿樹(shù)脂交換反應(yīng)未受影響，陰離子H2CO3、H2SiO3減少，需要減少?gòu)?qiáng)堿樹(shù)脂裝填量增加弱堿樹(shù)脂量。按照地下水混摻灤河水1比1.5，根據(jù)樹(shù)脂工作交換容量及泄漏量確定強(qiáng)弱樹(shù)脂裝填量為，強(qiáng)陽(yáng)：弱陽(yáng)=2.2:1，陽(yáng)離子交換器理論周期制水量1777 m3；強(qiáng)陰：弱陰=1:1.9，陰離子交換器理論周期制水量2097 m3。

表1 水源變化前后及調(diào)整樹(shù)脂比例離子交換器周期制水量對(duì)比

調(diào)整樹(shù)脂填裝比例后，地下水混摻灤河水后陽(yáng)離子交換器、陰離子交換器的周期制水量分別增加約1200噸。

1.2 水溫對(duì)離子交換樹(shù)脂的影響

1.2.1 離子交換器樹(shù)脂交換能力下降

由于灤河水為地表水，冬季低溫時(shí)水溫較低達(dá)到5℃，影響樹(shù)脂活性和離子交換器周期制水量，陰離子交換器再生時(shí)，低溫NaOH再生液中的OH-的擴(kuò)散受到較大的影響，影響樹(shù)脂的再生效果。

1.2.2 處理措施及效果

提高水溫可以加快提高離子交換效果，同時(shí)離子的熱運(yùn)動(dòng)加快，單位時(shí)間內(nèi)離子接觸樹(shù)脂顆粒表面的次數(shù)增多，水的粘度減小，液膜變薄，故可以促進(jìn)離子交換樹(shù)脂對(duì)水中離子的吸附速度。

提高再生液溫度，有利于提高樹(shù)脂的再生度。這是因?yàn)樘岣咴偕簻囟饶芡瑫r(shí)加快再生過(guò)程中離子內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散的速度，有利于再生交換，實(shí)驗(yàn)證明：高溫再生比常溫再生的平均再生度提高5%以上，并能提高HSiO3-的洗脫率。

對(duì)水源加溫采取兩種方法。

在兩根來(lái)水管道上加裝氣汽混合器，低壓蒸汽均勻進(jìn)入水中對(duì)水源進(jìn)行加熱。

兩條寶坻水來(lái)水管線分別引入凝結(jié)水給來(lái)水加溫。

考慮避免高溫來(lái)水對(duì)陰樹(shù)脂降解的不利影響，控制加溫后水溫為20℃～30℃。

表2 調(diào)整樹(shù)脂比例前每小時(shí)引入35噸凝液加溫前后周期制水量對(duì)比

樹(shù)脂裝填比例餓調(diào)整前，進(jìn)行加溫實(shí)驗(yàn)，陽(yáng)離子交換器、陰離子交換器的周期制水量分別增加約400噸。

1.3 COD偏高對(duì)離子交換樹(shù)脂的影響

1.3.1 處理水中黃褐色漂浮物，樹(shù)脂抱團(tuán)

自從混摻灤河水后，離子交換器再生廢水出現(xiàn)大量淡黃色泡沫，交換器樹(shù)脂填裝層上部及中間水箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)黃褐色漂浮物。陽(yáng)離子交換器、混床分別出現(xiàn)樹(shù)脂抱團(tuán)分層效果不好，導(dǎo)致陽(yáng)床和混床樹(shù)脂再生困難的情況。取樣對(duì)黃褐色漂浮物高溫600℃灼燒，揮發(fā)分達(dá)到94%，判斷陽(yáng)、陰樹(shù)脂受輕度有機(jī)物污染，樹(shù)脂產(chǎn)生腐殖酸鈣，對(duì)陽(yáng)樹(shù)脂影響嚴(yán)重。

1.3.2 處理措施及效果

加強(qiáng)再生交換器逆流沖洗，縮短陽(yáng)床大反洗周期，10個(gè)周期大反洗改為5個(gè)周期進(jìn)行一次大反洗，陽(yáng)床樹(shù)脂倒入空罐再倒回進(jìn)行擦洗，用3%濃度鹽酸浸泡復(fù)蘇?；齑惭a(bǔ)充強(qiáng)陽(yáng)樹(shù)脂，倒入空罐進(jìn)行擦洗，用5%堿液浸泡24小時(shí)復(fù)蘇，增加正洗時(shí)間達(dá)8個(gè)小時(shí)。中間水箱采取高液位溢流等方法以及人工打撈的方法，使水箱內(nèi)黃褐色漂浮物減少。

2 結(jié)語(yǔ)

提高水源溫度更換樹(shù)脂比例后，離子交換樹(shù)脂可承受混摻灤河水比例提高，由原來(lái)的地下水：灤河水=2:1提高到地下水：灤河水=1:2，降低了對(duì)地下水的使用量，陽(yáng)離子交換器、陰離子交換器在地下水混摻灤河水1：1.5情況下，周期制水量比采取措施前增加約1600噸，二級(jí)除鹽水電導(dǎo)率低于0.18μs/cm。

[1]祁魯梁、李永存、李本高水處理工業(yè)運(yùn)行管理實(shí)用手冊(cè)中石化出版社2002年118.

[2]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M]北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.2 169-184.