減少鈉離子交換器再生鹽耗，降低運行成本

梁向陽

摘 ? ?要：為解決降低鈉離子交換器運行成本這個問題，本文對鈉離子交換器原水水質硬度進行了分析，并從鈉離子交換器再生完全至下一次失效的產水量、樹脂再生耗鹽量，及全自動控制程序設置幾方面闡述如何降低鈉離子交換器樹脂再生耗鹽量的解決辦法，以供生產實際應用。

關鍵詞：樹脂再生耗鹽量;原水;軟水;水質指標

中圖分類號：TU991.4 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0201-01

概 述

我公司402#、409#全自動鈉離子交換器運行初期，鈉離子交換器原水為本公司生產的深井水，水質硬度大，耗鹽量比較大。經過鈉離子交換器運行工作原理分析，如果原水選用硬度低的地表水，可減少鹽耗，降低運行成本。

1 ?鈉離子交換器工作原理及我公司生產現狀

（1）軟化：水的硬度主要是由（Ca）、鎂（Mg）離子構成的。當含有硬度離子的原水通過全自動鈉離子交換器內樹脂層時，水中的Ca2+、Mg2+離子被樹脂交換吸附，同時等物質量釋放出鈉離子。從全自動鈉離子交換器內處理的水就是降低了硬度的軟化水。

鈉離子交換器通過732#陽離子交換樹脂使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹脂中的Na+相交換，從而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水的硬度降低，硬度必須降至≤0.03mmol/L。以RNa代表鈉型樹脂，其交換過程如下：

2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+

2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+

原水通過鈉離子交換器內樹脂層后，原水中的Ca2+、Mg2+被樹脂吸附。

（2）再生：當樹脂吸收一定量的鈣、鎂離子之后，就進行再生。再生過程就是鹽水將樹脂上的Ca2+、Mg2+再置換出來，隨再生廢液排出罐外，樹脂就又恢復了原來的交換性能。

再生過程的反應如下：

R2Ca+2NaCl==2RNa+CaCl2

R2Mg+2NaCl==2RNa+MgCl2

（3）我公司生產現狀：402#水處理間有4臺全自動鈉離子交換器，409#水處理間有2臺全自動鈉離子交換器。這6臺設備承擔著402、409五臺鍋爐正常運行所需要的軟水（即鍋爐給水）。

2 ?分析計算及改進建議

2.1 ?鈉離子交換器再生周期產水量

鈉離子交換器再生完全至下一次失效的產水量，與鈉離子交換器732#陽離子交換樹脂的工作交換容量、填充量、原水的硬度及鈉離子交換器的工作狀況有關。

（1）732#陽離子交換樹脂的工作交換容量一般0.9mol/L。

（2）計算鈉離子交換器樹脂填充量

402#409#鈉離子交換器直徑D=1.2m，樹脂層高H=1.8m，圓周率π=3.14。

L=πD2H/4=3.14×1.22×1.8÷4=2.03m3=2030L

樹脂工作交換容量=0.9mol/L。

（3）原水全硬度（mg/LCaCO3）=150mg/LCaCO3。

2.2 ?原水水質硬度不同，鈉離子交換器再生周期產水量是不同的

（1）鈉離子交換器原水采用深井水，生產廠家設置理論周期產水量為200m3。

周期產水量（m3）=有效樹脂填充量（L）×樹脂工作交換容量（mol/L）÷全硬度（mg/LCaCO3）×50。

（2）計算原水（千山水廠水）理論周期產水量（m3）

根據周期產水量與原水硬度成反比。

改進后理論周期產水量（m3）=深井水周期產水量×深井水全硬度（mg/LCaCO3）÷千山水廠水全硬度（mg/LCaCO3）=200×150÷95=315m3。

2.3 ?重新設置鈉離子交換器全自動程序，根據計算理論產水量調整周期產水量數據

鈉離子交換器全自動面板型號為3200NXT。

2.4 ?樹脂再生耗鹽量

以001×7，732#陽離子交換樹脂為例，001×7，732#陽離子交換樹脂的工作交換容量一般為800mol/m3。經過交換失效后，每立方樹脂再生需要的鹽量為：800×1.5×58.5/850=82.5kg（1.5為比鹽耗，，850為食鹽純度乘1000，58.5為氯化鈉分子量先計算處理1t軟水需要的鹽量）。

處理1t水的合理耗鹽量是這樣計算的：原水硬度（mmol/L）×比鹽耗（1.5）×58.5/850。

1t軟水需要的鹽量=原水硬度（mmol/L）×比鹽耗（1.5）×58.5/850。

處理原水的合理耗鹽量與原水硬度成正比。原水硬度越大，處理合格軟水的耗鹽量越大。

3 ?實施及效果

水質監測結果千山水廠的自來水全硬度為95（mg/LCaCO3），硬度比深井自來水小多了，鈉離子交換器原水由深井水自來水改為地表自來水水（千山水廠供水），根據以上理論計算鈉離子交換器一個周期產軟水量為315m3。

（1）調整程序里周期產水量為315m3，產水量還剩30t（已經產水285m3）的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.022mmol/L。

（2）重新調整程序里周期產水量為305m3，產水量還剩20t（已經產水295m3）的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.025mmol/L。

（3）再次調整程序里周期產水量為300m3，產水量還剩5t（已經產水295m3）的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.025mmol/L，產水300m3的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.028mmol/L≤0.03mmol/L。水質硬度是達標的。

結合理論計算，多次調試試驗，最后確定鈉離子交換器一個周期產軟水量為300m3合理。

改進后的再生耗鹽量=原水為深井水的樹脂再生耗鹽量×千山水廠水全硬度（mg/LCaCO3）÷深井水全硬度（mg/LCaCO3）=以前的再生耗鹽量×95÷150=以前的再生耗鹽量×63%。

這樣大大降低了耗鹽量，耗鹽量僅為以前耗鹽量的63%。降低運行成本37%。

4 ?結束語

分析鈉離子交換器工作原理，找出影響其周期產水量耗鹽的影響因素，通過改用硬度小的原水，來提高再生周期產水量，從而降低總耗鹽量。耗鹽量僅為以前耗鹽量的63%。降低運行成本37%。

該項目獲得公司精益改善項目獎。

參考文獻

[1]《中華人民共和國國家標準工業鍋爐水質標準》（GBl576-2017）.

[2]許興煒，著.工業鍋爐水處理技術（第2版）.

收稿日期：2018-12-7