優化預處理工藝提高陽床的水質

白小峰

（化肥廠水汽車間，甘肅 蘭州 730060）

甘肅省蘭州市化肥廠水汽車間水處理裝置900t/h始建于1976年，負責著向動力裝置的循環水系統、空分循環水系統、苯胺循環水系統提供過濾水，向動力鍋爐、石化廠、等單位提供一級、二級脫鹽水。

由于生產需要,于1996年對其進行了擴能改造，生產能力由原來的生產過濾水800t/h，一級脫鹽水350t/h，二級脫鹽水60t/h；擴建為生產過濾水1200t/h，一級脫鹽水680t/h，二級脫鹽水780 t/h；2000年為了解決24萬噸乙烯裝置的用水，對脫鹽水生產系統又進行了改造和擴建，使裝置的生產過濾水能力達到1600t/h，一級脫鹽水達到900t/h，二級脫鹽水達到820t/h。

該裝置由四座水力循環澄清池、16格虹吸濾池、3臺生水換熱器、5臺精密纖維球過濾器、8臺陽離子交換器、7臺陰離子交換器、2套樹脂體外清洗罐、10臺混合離子交換器、3臺氫床等設備組成，主要采用了絮凝沉降過濾技術、纖維球過濾技術、樹脂離子交換技術生產過濾水和一、二級脫鹽水。

1 流程說明

由水廠來的二次澄清工業水，壓力在0.20～0.40 MPa，水中懸浮物濁度在50.00NTU以上，經水力循環澄清池、16格虹吸濾池、將出水濁度降至5.00NTU以下的過濾水自流進入過濾水清水池，由加壓泵使過濾水壓力提為0.35～0.65 MPa，直接進入纖維球精密過濾器，進一步降低過濾水濁度至3.00NTU以下，然后進入生水換熱器（冬季被加熱到20～30℃）后，送入各陽離子交換器。若精過濾器出水濁度小于3.00NTU，溫度15～30℃時，可直接進入陽離子交換器。交換器除去水中的陽離子后，進入脫碳器，由脫碳風機吹去水中的CO2氣體后自流入中間水池，由中間水泵加壓送入陰離子交換器，除去水中的陰離子，進入一級脫鹽水箱，另一部分作為水處理裝置生產二級脫鹽水及各失效床子再生用水。

2 現狀

由于預處理水水質受水廠二次工業水來水水質的影響較大[1],二次工業水隨著季節的變化而變化，一般Na+、Cl-質量濃度在30～40mg/L，濁度在50～80 NTU；而在雨季或黃河上游排放失控時二次工業水水質的惡化現象比較嚴重、有時濁度高達300NTU，Na+質量濃度超過95mg/L以上（設計值ρ（Na+）≤23.2mg/L），Cl-質量濃度達到64mg/L 以上（設計值 ρ（Cl-）≤22.3 mg/L），嚴重影響了預處理系統的出水水質。在雨季高峰時由于Na+含量、Cl-含量、泥沙含量劇增，造成澄清池、虹吸濾池出水濁度超標，過濾水水質較差，不僅使水處理裝置各陰陽床、混床頻繁失效，尤其增加了陽床的負擔，無法維持正常的生產運行。

3 原因分析

造成床層阻力增大，出水量大幅降低，再生用酸消耗增加的原因有以下幾個方面。

3.1 澄清池加藥不均勻

澄清池的基本原理是利用混凝和沉淀兩個過程來除去水中的懸浮物和膠體雜質的。混凝就是通過加注混凝劑（聚合鋁），使水中膠體的電位降低，失去凝聚穩定性，水中雜質顆粒通過相互碰撞而結合成大的絮凝體，然后依靠自身重力下降沉淀。

澄清池設計條件下水中懸浮物濁度在50.00mg/L時加藥量應為0.015kg/m3。但是，對聚合鋁的配比和投放是手工進行的，部分員工就不能及時根據水廠送來的二次工業水中所含的雜質量及時調整聚合鋁的投加量，致使加藥不及時、藥量不足、不均勻，使高濁度的水被送入下一道工序。

3.2 虹吸濾池出水濁度高

濾層在反沖洗過程中，濾料反復的浮起和下沉，結果粒徑大的濾料沉積在底部，粒徑小的濾料分布在上層。在實際的過濾中，濾層中雜質的分布極不均勻，使整個濾層中的濾料不能充分發揮作用。另外由于每次反洗強度不夠，以至濾料層膨脹率太小，有些污染物黏附在濾料表面上不易被水沖洗掉，使得濾料結塊，造成虹吸濾池出水量下降、出水濁度增高。

3.3 纖維球過濾器效果差

由于精過濾器纖維球過濾器運行周期較長，破碎的較多，一方面破碎的纖維絲進入陽床入口前堵塞水帽，造成陽床入口水量小，使樹脂無法浮動起來形成樹脂工作層；另一方面破碎的纖維絲易堵塞進水管濾網，使得每次的反洗時出水量較小，達不到沖洗效果；第三，存在人為反洗不及時，造成精過濾器積泥過多，使纖維球表面黏附的雜質無法沖洗干凈，導致出水濁度合格率低。

3.4 樹脂層截留的淤泥過多，出水質量降低

樹脂每運行一個周期，其制水量平均為4000t，過濾水濁度為3 mg/L相當于0.003kg/m3，也就是說每個周期樹脂將截留12kg（4000×0.003）淤泥，一個月床子運行15個周期將要截留12kg×15=180kg的淤泥，日積月累樹脂將嚴重被污染，樹脂表面被淤泥包裹及樹脂內孔由淤泥堵塞，無法發揮其交換能力，既造成床層阻力增加，水力的穿透性降低，又使樹脂交換能力降低，減少床子的周期制水量，出水品質降低。

4 措施

4.1 增強員工的責任心，保證加藥的連續性

加強工藝管理，嚴格崗位工藝紀律，認真執行各項工藝指標；作好澄清池加藥的監管力度，制定相應的加藥措施，增強員工的責任心。

4.2 對虹吸濾池進行檢修處理

利用停車大檢修的時間，對出水濁度較高池子的濾料進行徹底的反洗，人工翻動、松動結塊的濾料，并在實際的反洗操作中，增加反洗次數，恢復濾層濾料的排序。

4.3 更換過濾器的纖維球

對5臺精過濾器的纖維球進行徹底的更換，并將進水管易堵塞不銹鋼網子更換為尼龍網，并定期更換、維護，確保過濾器濾網完好，達到保持出水濁度達到工藝指標。

4.4 強化樹脂體外清洗

用樹脂體外清洗罐，把1#-3#陽床內的樹脂利用水力壓差的原理將被污染的樹脂帶入樹脂清洗罐，在樹脂清洗罐內一方面用空氣進行磨擦清洗，另一方面用大量的清水反復沖洗，恢復樹脂的交換能力，重新達到長周期運行的目的。

5 效果

5.1 更換、復蘇離子交換樹脂

針對離子交換樹脂存在的問題，車間按計劃更換了超標的陽床離子交換樹脂。并對離子交換樹脂進行了復蘇處理。

1）鐵離子污染的復蘇：將離子交換器內的樹脂移入樹脂清洗罐中充分清洗，至出水澄清為止[2]。將樹脂再移回離子交換器內，用約二倍樹脂體積的10%食鹽水浸泡樹脂24h，浸泡后回收食鹽水至清洗罐。打開進水門和正排門，用水擦洗交換器內的樹脂2h后，關閉交換器所有閥門，靜置10min。然后，利用再生系統將配制好的10%鹽酸溶液輸送到離子交換器內，接觸并浸泡樹脂24h，浸泡過程中利用壓縮空氣進行交換器內攪拌，以利于除去樹脂內部積結的鐵。

2） 有機物污染的復蘇：樹脂除鐵結束后，用再生系統將配制好的12%NaCl和4%NaOH混合溶液輸送到離子交換器內，接觸并浸泡樹脂8h，然后打開正排門，排掉廢液，再用12%NaCl和4%NaOH混合溶液靜態浸泡16h，經試驗及分析，樹脂復蘇達到了滿意的效果[3]。

5.2 提高離子交換器進水水溫

多年來離子交換器周期制水量隨季節變化，呈現夏季高冬季低的現象，其原因主要是水溫對離子交換樹脂功能活性的影響。冬季由于來水水溫較低，采用換熱器加熱來提高陽床的進水溫度，以此來提高陽床的交換能力。

5.3 再生劑濃度

再生劑濃度在很大程度上影響樹脂的再生度和破碎率。對于陽樹脂，隨著再生劑濃度的增加，再生度呈現先升后降的趨勢。這是因為在低濃度區，H+隨再生液濃度的增加而增多，置換的離子也相應增多，再生度提高。當濃度增加到一定程度，進入高濃度區，此時，高濃度的再生劑使樹脂發生破碎，再生度降低。再生液濃度對陰樹脂的影響也呈現類似的規律。只是在高濃度區再生度增長緩慢而非呈現下降趨勢。

6 結語

延長陽離子離子交換器的運行周期，不僅可以提高陽床的運行周期，提高周期制水量，還可以降低酸堿消耗，同時減少再生所排放的一級水，降低裝置的水耗，從而增加了裝置的經濟效益。