優(yōu)化預(yù)處理工藝提高陽(yáng)床的水質(zhì)

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(fù)責(zé)著向動(dòng)力裝置的循環(huán)水系統(tǒng)、空分循環(huán)水系統(tǒng)、苯胺循環(huán)水系統(tǒng)提供過濾水，向動(dòng)力鍋爐、石化廠、等單位提供一級(jí)、二級(jí)脫鹽水。

由于生產(chǎn)需要,于1996年對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)能改造，生產(chǎn)能力由原來的生產(chǎn)過濾水800t/h，一級(jí)脫鹽水350t/h，二級(jí)脫鹽水60t/h；擴(kuò)建為生產(chǎn)過濾水1200t/h，一級(jí)脫鹽水680t/h，二級(jí)脫鹽水780 t/h；2000年為了解決24萬(wàn)噸乙烯裝置的用水，對(duì)脫鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)又進(jìn)行了改造和擴(kuò)建，使裝置的生產(chǎn)過濾水能力達(dá)到1600t/h，一級(jí)脫鹽水達(dá)到900t/h，二級(jí)脫鹽水達(dá)到820t/h。

該裝置由四座水力循環(huán)澄清池、16格虹吸濾池、3臺(tái)生水換熱器、5臺(tái)精密纖維球過濾器、8臺(tái)陽(yáng)離子交換器、7臺(tái)陰離子交換器、2套樹脂體外清洗罐、10臺(tái)混合離子交換器、3臺(tái)氫床等設(shè)備組成，主要采用了絮凝沉降過濾技術(shù)、纖維球過濾技術(shù)、樹脂離子交換技術(shù)生產(chǎn)過濾水和一、二級(jí)脫鹽水。

1 流程說明

由水廠來的二次澄清工業(yè)水，壓力在0.20～0.40 MPa，水中懸浮物濁度在50.00NTU以上，經(jīng)水力循環(huán)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(jìn)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(jìn)入纖維球精密過濾器，進(jìn)一步降低過濾水濁度至3.00NTU以下，然后進(jìn)入生水換熱器（冬季被加熱到20～30℃）后，送入各陽(yáng)離子交換器。若精過濾器出水濁度小于3.00NTU，溫度15～30℃時(shí)，可直接進(jìn)入陽(yáng)離子交換器。交換器除去水中的陽(yáng)離子后，進(jìn)入脫碳器，由脫碳風(fēng)機(jī)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(jìn)入一級(jí)脫鹽水箱，另一部分作為水處理裝置生產(chǎn)二級(jí)脫鹽水及各失效床子再生用水。

2 現(xiàn)狀

由于預(yù)處理水水質(zhì)受水廠二次工業(yè)水來水水質(zhì)的影響較大[1],二次工業(yè)水隨著季節(jié)的變化而變化，一般Na+、Cl-質(zhì)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(shí)二次工業(yè)水水質(zhì)的惡化現(xiàn)象比較嚴(yán)重、有時(shí)濁度高達(dá)300NTU，Na+質(zhì)量濃度超過95mg/L以上（設(shè)計(jì)值ρ（Na+）≤23.2mg/L），Cl-質(zhì)量濃度達(dá)到64mg/L 以上（設(shè)計(jì)值 ρ（Cl-）≤22.3 mg/L），嚴(yán)重影響了預(yù)處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)。在雨季高峰時(shí)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(biāo)，過濾水水質(zhì)較差，不僅使水處理裝置各陰陽(yáng)床、混床頻繁失效，尤其增加了陽(yáng)床的負(fù)擔(dān)，無法維持正常的生產(chǎn)運(yùn)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(gè)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(gè)過程來除去水中的懸浮物和膠體雜質(zhì)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(wěn)定性，水中雜質(zhì)顆粒通過相互碰撞而結(jié)合成大的絮凝體，然后依靠自身重力下降沉淀。

澄清池設(shè)計(jì)條件下水中懸浮物濁度在50.00mg/L時(shí)加藥量應(yīng)為0.015kg/m3。但是，對(duì)聚合鋁的配比和投放是手工進(jìn)行的，部分員工就不能及時(shí)根據(jù)水廠送來的二次工業(yè)水中所含的雜質(zhì)量及時(shí)調(diào)整聚合鋁的投加量，致使加藥不及時(shí)、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(fù)的浮起和下沉，結(jié)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(shí)際的過濾中，濾層中雜質(zhì)的分布極不均勻，使整個(gè)濾層中的濾料不能充分發(fā)揮作用。另外由于每次反洗強(qiáng)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(jié)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(yùn)行周期較長(zhǎng)，破碎的較多，一方面破碎的纖維絲進(jìn)入陽(yáng)床入口前堵塞水帽，造成陽(yáng)床入口水量小，使樹脂無法浮動(dòng)起來形成樹脂工作層；另一方面破碎的纖維絲易堵塞進(jìn)水管濾網(wǎng)，使得每次的反洗時(shí)出水量較小，達(dá)不到?jīng)_洗效果；第三，存在人為反洗不及時(shí)，造成精過濾器積泥過多，使纖維球表面黏附的雜質(zhì)無法沖洗干凈，導(dǎo)致出水濁度合格率低。

3.4 樹脂層截留的淤泥過多，出水質(zhì)量降低

樹脂每運(yùn)行一個(gè)周期，其制水量平均為4000t，過濾水濁度為3 mg/L相當(dāng)于0.003kg/m3，也就是說每個(gè)周期樹脂將截留12kg（4000×0.003）淤泥，一個(gè)月床子運(yùn)行15個(gè)周期將要截留12kg×15=180kg的淤泥，日積月累樹脂將嚴(yán)重被污染，樹脂表面被淤泥包裹及樹脂內(nèi)孔由淤泥堵塞，無法發(fā)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(zhì)降低。

4 措施

4.1 增強(qiáng)員工的責(zé)任心，保證加藥的連續(xù)性

加強(qiáng)工藝管理，嚴(yán)格崗位工藝紀(jì)律，認(rèn)真執(zhí)行各項(xiàng)工藝指標(biāo)；作好澄清池加藥的監(jiān)管力度，制定相應(yīng)的加藥措施，增強(qiáng)員工的責(zé)任心。

4.2 對(duì)虹吸濾池進(jìn)行檢修處理

利用停車大檢修的時(shí)間，對(duì)出水濁度較高池子的濾料進(jìn)行徹底的反洗，人工翻動(dòng)、松動(dòng)結(jié)塊的濾料，并在實(shí)際的反洗操作中，增加反洗次數(shù)，恢復(fù)濾層濾料的排序。

4.3 更換過濾器的纖維球

對(duì)5臺(tái)精過濾器的纖維球進(jìn)行徹底的更換，并將進(jìn)水管易堵塞不銹鋼網(wǎng)子更換為尼龍網(wǎng)，并定期更換、維護(hù)，確保過濾器濾網(wǎng)完好，達(dá)到保持出水濁度達(dá)到工藝指標(biāo)。

4.4 強(qiáng)化樹脂體外清洗

用樹脂體外清洗罐，把1#-3#陽(yáng)床內(nèi)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(nèi)一方面用空氣進(jìn)行磨擦清洗，另一方面用大量的清水反復(fù)沖洗，恢復(fù)樹脂的交換能力，重新達(dá)到長(zhǎng)周期運(yùn)行的目的。

5 效果

5.1 更換、復(fù)蘇離子交換樹脂

針對(duì)離子交換樹脂存在的問題，車間按計(jì)劃更換了超標(biāo)的陽(yáng)床離子交換樹脂。并對(duì)離子交換樹脂進(jìn)行了復(fù)蘇處理。

1）鐵離子污染的復(fù)蘇：將離子交換器內(nèi)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(nèi)，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(jìn)水門和正排門，用水擦洗交換器內(nèi)的樹脂2h后，關(guān)閉交換器所有閥門，靜置10min。然后，利用再生系統(tǒng)將配制好的10%鹽酸溶液輸送到離子交換器內(nèi)，接觸并浸泡樹脂24h，浸泡過程中利用壓縮空氣進(jìn)行交換器內(nèi)攪拌，以利于除去樹脂內(nèi)部積結(jié)的鐵。

2） 有機(jī)物污染的復(fù)蘇：樹脂除鐵結(jié)束后，用再生系統(tǒng)將配制好的12%NaCl和4%NaOH混合溶液輸送到離子交換器內(nèi)，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(tài)浸泡16h，經(jīng)試驗(yàn)及分析，樹脂復(fù)蘇達(dá)到了滿意的效果[3]。

5.2 提高離子交換器進(jìn)水水溫

多年來離子交換器周期制水量隨季節(jié)變化，呈現(xiàn)夏季高冬季低的現(xiàn)象，其原因主要是水溫對(duì)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(yáng)床的進(jìn)水溫度，以此來提高陽(yáng)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(duì)于陽(yáng)樹脂，隨著再生劑濃度的增加，再生度呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵诘蜐舛葏^(qū)，H+隨再生液濃度的增加而增多，置換的離子也相應(yīng)增多，再生度提高。當(dāng)濃度增加到一定程度，進(jìn)入高濃度區(qū)，此時(shí)，高濃度的再生劑使樹脂發(fā)生破碎，再生度降低。再生液濃度對(duì)陰樹脂的影響也呈現(xiàn)類似的規(guī)律。只是在高濃度區(qū)再生度增長(zhǎng)緩慢而非呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

6 結(jié)語(yǔ)

延長(zhǎng)陽(yáng)離子離子交換器的運(yùn)行周期，不僅可以提高陽(yáng)床的運(yùn)行周期，提高周期制水量，還可以降低酸堿消耗，同時(shí)減少再生所排放的一級(jí)水，降低裝置的水耗，從而增加了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。