中国石油集团电能有限公司热电一公司技术监督部 黑龙江大庆 163000
摘要：本文通过对影响离子交换树脂再生酸、碱耗的各种因素和对策分析，详细阐述了我厂酸、碱耗高的原因和应采取的措施。在防止和减少离子交换树脂污染方面，提出了应用超声波结合传统化学药剂的清洗方法，来提高离子交换树脂工作交换容量，降低再生酸、碱耗量。
关键词：除盐制水；酸、碱耗；再生工艺；再生方式
热电一公司锅炉补给水处理，一般均采用离子交换除盐法，利用离子交换树脂的交换具有可逆性，采用酸、碱等再生剂对失效的离子交换树脂进行再生复苏。每年用于离子交换树脂再生复苏的酸、碱用量均较大，其产生的酸、碱再生废液也是电厂排放的主要废液之一，需花大力气进行环保治理。怎样减少酸、碱用量，降低除盐制水系统再生酸、碱耗量，一直是热电厂化学的主要工作之一。
1、化学除盐补给水处理系统酸、碱耗量现状
热电一公司锅炉补给水处理的方式为：预处理——一级除盐——混床。水处理系统为四套一级单元除盐系统和五台体内再生阴、阳混合离子交换器所组成。锅炉补给水处理中，离子交换系统再生酸、碱耗的具体数值与集团公司节能评价体系中要求的酸、碱耗标准进行比较。见附表。
附表 再生酸、碱耗的具体数值与节能评价标准对比
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通过附表对比可知，我厂离子交换树脂再生酸、碱耗均高于集团公司标准。可见在降低除盐制水系统再生酸、碱耗上，还有很大潜力可挖，还有很多工作要做。
2、除盐制水系统再生酸、碱耗高的原因
造成除盐制水系统再生酸、碱耗高的因素较多，结合我厂的实际情况分析归纳如下：
2.1 离子交换树脂的污染
2.1.1 新树脂的污染
离子交换树脂是由一些有机物聚合而成的高分子化合物，它具有多孔网状结构。在它的工业产品中，树脂孔内常含有少量低聚物和未参与聚合或缩合的单体。在新树脂投运后，这些有机低聚物和单体会逐渐释放出来，造成出水水质下降。另外树脂在制造和装卸中，会受到原料中的无机杂质及设备腐蚀产物的污染，使树脂中含有少量泥沙、铁、铅、铜等无机物，这些无机物在树脂投运后也会造成出水水质下降。
2.1.2 氧化降解污染树脂
离子交换树脂在长期使用过程中，若与具有氧化性的物质接触，则树脂会被氧化而失去离子交换能力。其主要发生在当生水中存在大量细菌或残留有活性氯，或再生用的工业盐酸具有强氧化性的电厂。氧化降解后的树脂含水量提高，体积变大，工作交换容量减少，同时向水中释放有机物，出水水质差，周期制水量大大减少。
2.1.3 铁污染
离子交换树脂中的铁主要来源于设备的腐蚀产物。另外，生水中或酸、碱再生液中也可能存在大量铁的离子态或分子态化合物。铁离子具有容易被阳树脂上其它离子交换而难再生的性质，因此铁离子在长期运行和再生过程中逐渐被积累，而影响其它离子的交换，造成工作交换容量下降。铁分子多以胶合状态存在，还会与有机物结合。当它们经过阳、阴、混床时，就覆盖在树脂表面，并逐渐渗透到树脂网孔中，造成深度污染。无论是阳、阴树脂都可能受到铁的污染。对于阳树脂而言，受铁污染比其它污染物更为常见。
2.1.4 悬浮物污染
天然水中存在着许多悬浮态的、胶态的泥沙微粒，若混凝过滤处理不彻底就会随清水进入阳离子交换器中。此外，混凝澄清剂也会随清水进入沉积在阳离子交换树脂的床层上，渗透到树脂中，堵塞、包裹交换树脂，造成树脂制水量减少、出水水质变差，再生酸、碱耗增大。
2.1.5 有机物污染
凝胶型强碱阴离子交换树脂受有机物污染是较普遍的，也是很严重的。天然水中的有机物通常是腐植酸和富维酸两类，这类积聚的胶体大分子有机物带负电荷，它被阴树脂吸附后或包缠在球体表面，这种吸附是不可逆的，不能用简单再生清洗的方法除去，受有机物污染的阴树脂颜色变深，污染深度可由以下简易方法判断。
a)将50ml阴树脂用水洗涤3-4次；
b)用10%食盐水浸泡20分钟；
c)倒出浸泡液进行比色。
被有机物污染的运行症状是：正洗时间长，可增加到正常正洗2~5倍；运行时间短，再生剂量大，水质缓慢下降，如出水二氧化硅、电导增高、PH降低等。此外还有油、胶态硅等其它污染物造成的污染，均会造成除盐制水系统的酸、碱耗增大。
2.2 再生方式的影响
离子交换器的再生方式对其运行周期、出水水质和酸、碱耗均有较大的影响。逆流再生的再生效果要优于顺流再生的效果，对应的酸、碱耗也较低。
2.3 再生工艺的影响
离子交换树脂的反洗程度、再生液的浓度、温度、流速、用量、接触时间等均会对离子交换树脂再生效果有影响，进而影响离子交换树脂的工作交换容量和再生酸、碱耗。此外，再生剂的种类、品质等都会对再生效果和酸、碱耗有影响。
3、降低离子交换树脂再生酸、碱耗的对策
近年来，热电一公司在降低酸、碱耗方面采取了许多措施，取得了较好的效果，使酸、碱耗由几年前的100g/mol左右下降到目前的60gml左右， 但较集团公司提出的先进标准还有一定的差距。
热电一公司化学车间目前主要采取了如下措施来降低除盐制水系统的酸、碱耗。
3.1 加强管理，提高运行人员责任心，优化再生工艺
众所周知，化学除盐制水系统运行是否平稳正常，是否经济安全，化学预处理工作起着决定性的作用。要想降低酸、碱耗，就得从化学补给水处理的源头——预处理抓起，精心调整澄清池运行，合理调整加药量， 及时排污、清扫澄清池， 保证澄清池出水水质(浊度) 控制在5FTU以下。此外还应加强过滤器的反洗和运行监督工作，保证预处理后的清水达到控制标准，减轻后级陈盐系统的运行负担。
化学车间在实际再生操作过程中，开展了离子交换器运行周期和酸、碱耗指标竞赛活动，奖优罚劣，增强运行人员责任心。此外，还根据季节特点，结合嫩江水源水质情况，模拟再生试验，确定交换器最佳的反洗强度、进酸、碱量、再生液浓度、温度、时间等来优化再生工艺，同时不断加强运行人员的培训工作，均取得了较好的效果，大大降低了再生酸、碱耗量。
3.2 加大技改力度，优化再生方式
我厂化学除盐制水设备中，甲、乙侧原设计为顺流再生固定床，我们改为逆流再生固定床，提高了再生效果，降低了酸、碱耗量。丙、丁侧制水设备原设计为浮动逆流再生床，运行时十分不稳定，运行周期缩短至原设计周期的1/3左右，大大增加了酸、碱耗量，为此我们集中了优势技术力量，设计改造为逆流再生固定床，改造投运后，运行平稳正常，达到了设计周期，大大降低了酸、碱耗。
3.3 密切监督水源水质
发现水源水质异常时，我们及时切换备用水源，防止异常水源污染除盐系统，造成酸、碱耗量的增加。
3.4 加强再生剂品质监督
做到每批酸、碱进厂时，都按规定标准取样检测，做到三证齐全、品质合格，防止因再生剂品质等原因影响再生效果。
3.5 防止树脂污染和复苏处理
通过近几年来的共同努力，化学再生酸、碱耗量有了明显的下降，但降至目前的水平，再降低已较困难，而且还容易出现反复，甚至重新增大的可能。为此在降低酸、碱耗，增大树脂工作交换容量上，目前主要困扰难题就是污染物对树脂的污染及其复苏处理。经过实际检查取样分析，我厂离子交换树脂的铁污染和有机物污染较严重，是影响我厂酸、碱耗进一步降低的主要因素。为了防止和减少离子交换树脂的污染，我们除采取加强原水水质的监控和新树脂的预处理工作外，还加强了生水的预处理和活性碳过滤器的运行监督和调整工作。目前我厂活性碳过滤器中活性炭已运行使用多年，基本失去应有的滤除功能，下一步计划对活性碳进行复苏处理，来减轻离子交换树脂的污染。
我厂针对污染了的离子交换树脂的处理还停留在传统的加药清洗上，对铁、有机物污染的清洗效果较差，很难彻底清除离子交换树脂中的污染物，恢复树脂的交换容量。目前，国内一些电厂已开始应用超声波清洗离子交换树脂，均取得了较好的效果。其原理为：高频率的超声震动所起的空化作用，使树脂中的各种污染物受到松动、破坏，进而转到水中被反洗水冲走。实践证明，用超声波清洗新树脂及泥沙污染的阳树脂效果最好，清洗受铁及有机物污染的树脂有一定的效果，
如配合化学药剂进行清洗可大大提高清洗效果，为了防止树脂深度污染应定期对离子交换树脂进行超声波清洗。
我厂可引进离子交换树脂超声波清洗仪，配合传统的化学药剂定期对运行中离子交换树脂进行清洗.就会防止或减少离子交换树脂的污染，提高再生效果，进一步降低酸、碱耗量。
结束语
我厂每年钢炉补水处理用于再生的酸、碱费用占化学车间全年生产维护费用的三分之一以上，降低钢炉补给水处理系统再生酸、碱耗，不仅可以减少环境污染，还可以节约大量的生产维护费用。实践证明，只有应用科学的方法，从多个方面采取措施，才能使酸、碱耗维持在相对较低且合理的水平。