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弹性满室阴床在水处理系统中的应用

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  摘要:普通的阴床经过改造成为弹性满室固定床后,可简化再生方式,利于操作,降低再生消耗烧碱量,减少再生消耗水量,同时可大幅度提升周期制水量。文章对弹性满室阴床在水处理系统中的应用进行了探讨。
  关键词:阴床;弹性满室;逆流再生;水处理系统;周期制水量 文献标识码:A
  中图分类号:TP273 文章编号:1009-2374(2015)33-0032-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.017
  华电章丘发电有限公司二期水处理设备自2006年投产以来,随着设备的长期运行,反渗透膜日益老化,其脱盐率持续下降,反渗透出水电导率逐渐升高,这使得后续的阴、阳树脂运行压力增大,周期制水量逐渐下降,尤其是阴床最为明显,由2006年时期的周期制水量4万t下降到2012年的1.5万t,在冬季供暖期间,因用水量增大,阴床周期制水量偏低的短板十分突出,使得水处理制水、供水压力很大。为了解决阴床周期制水量降低的问题,根据现有的技术,对二期化学水处理2A阴床进行改造,使之成为弹性满室阴床逆流再生离子交换器,以期增加周期制水量。
  1 弹性满室阴床原理
  床体内的阴、阳树脂官能团因与进水中的离子进行交换,使得水中的阴、阳离子被OH-和H+所代替,从而净化水质。在处理水过程中床体内的树脂自上而下会形成失效层、工作层和保护层,在失效层内所有树脂颗粒毛细孔内的自由离子绝大部分被杂质离子取代,因树脂与水中各种离子的交换能力不同,而这些离子在失效层内的分布情况也是按层分布的,首先是最难交换的离子层,然后是比较容易交换的离子层,最后是最容易交换的离子层。在再生树脂时,各种离子层不被打乱,首先被置换出的最容易交换的离子会充当再生离子置换比较容易交换的离子,置换出的比较容易交换的离子再置换上层的离子,并且每层再生液所含离子大体相同,从而消除了相互影响、相互污染再生后树脂的情况,节约再生药剂,提高再生质量的效果。但在实际生产中,树脂层随时会遭到破坏,尤其是反洗过程中,水流稍微有所偏差,便会造成树脂层的变化,为解决这些难题,进行了弹性满室阴床的改造。
  弹性满室阴床的底部和顶部设有配水装置,罐体的中部为离子交换室,离子交换室内装填有离子交换树脂层,在离子交换树脂层与顶部配水装置之间填充有体积补偿层。所述的体积补偿层可以由惰性树脂和若干体积补偿气囊组成。用体积补偿层来取代树脂的膨胀空间。树脂床层在再生过程中,树脂体积增大,体积补偿胶囊被压体积缩小,与树脂床层膨胀增大的体积相互抵消,就使树脂床层一直受体积补偿层的压力的作用而不动,同时又不至于因为树脂床层的膨胀作用而产生过大的内应力。当运行时树脂床层不断失效,体积变小,体积补偿层随之膨胀,真正地实现了理论上的再生模式。
  2 弹性满室阴床的改造
  2013年1月14~20日,华电章丘发电有限公司对二期化学水处理2A阴床进行改造,由于原先的阴床为立式圆柱型、上部进水下部产水、逆流再生方式的固定床,所以改造较为简单。具体方案为首先拆除原阴床内的中间排水滤元,在中排门处加堵板防止误操作引起的树脂泄漏,在阴床顶部排气门处加装滤网防止再生时有树脂跑出。然后向阴床内加入活动气囊和惰性树脂以此来作为体积补偿层。随后将阴床内空余的空间全部填充满阴树脂,以此使得阴床成为真正的弹性满室阴床,使之在运行、再生过程中不反层,让树脂的交换功能充分的发挥,以此来提高运行制水量。本次改造共向2A阴床内加入活动气囊81个、惰性树脂116袋(8.7m3)、填充阴树脂2m3。
  3 弹性满室阴床改造后的再生操作
  阴床进行改造后,其再生操作方法简化很多,以下为具体再生操作步骤:(1)卸压。阴床停运后,打开反洗排水门,将罐体卸压约10min,至反洗排水门无水排出;(2)预喷射。开启阴床进碱门,启动阴再生泵,开启阴再生泵出口门、阴碱喷射器进水门,调节再生流量为25t/h,同时将碱计量箱进满碱;(3)进碱。开阴碱喷射器进碱门,调整碱浓度为2%~5%,进碱量约2m3;(4)置换。碱进完后,关闭阴碱喷射器进碱门,维持原喷射水流量进行置换逆洗,时间约30min,关闭阴碱喷射器进水门、阴床进碱门、阴再生泵出口门,停运阴再生泵;(5)正洗。启动淡水泵,投运阳床,启动中间水泵,开启泵出口门,开阴床进水门、正排门,进行正洗,正洗流量控制为100m3/h左右,正洗排水合格,约20min,关闭进水门、正排门。
  如果床体暂时不运行,为了保护阴床内的气囊,打开反洗排水门,卸掉阴床内的压力。此次改造后,阴床再生取消改造前的阴床反洗,弹性满室阴床逆流再生离子交换器不需要树脂反洗。进行树脂反洗将会打乱树脂床层,造成不良后果。碎树脂在平时的再生过程中随再生液排除(进水装置配水罐缝隙为1mm,这样大的缝隙足以将碎树脂排除)。
  4 弹性满室阴床改造后的效果
  阴床再生合格随后投入运行,至2013年2月4日失效,随后进行再生,再生后阴床出水硅离子含量维持在10~20ug/L之间,于是考虑影响因素,判断为填充树脂量不足,于是在2013年2月27~3月3日向2A阴床再次填充1m3的阴树脂(共计填充树脂15m3),随后进行再生,本次使用烧碱约2.5t,正洗合格后投入使用,在运行约600t时出水硅离子含量在0.8ug/L左右,出水效果特别好。
  2013年5月1日,2A阴床失效,这次周期处理水量为52931m3,随后进行再生,本次使用烧碱约2t,正洗合格后投入使用,出水硅离子含量在0.6ug/L左右,出水效果特别好。
  2013年7月18日,2A阴床失效,这次周期处理水量为57655m3,为2008年统计以来的最高周期处理水量。
  2A阴床在经过改造后,通过前后几次的再生情况来看,阴床周期处理水量提高非常明显。目前2A阴床树脂量为15m3,周期处理水量可到57655m3。2B阴床树脂量为13m3,且2B阴床树脂全部为2013年3月所更换的新树脂,全交换容量优于2A阴床内的树脂,2B阴床最近两次的周期处理水量为34854m3和34252m3,考虑树脂量的影响,在2B阴床如填充15m3树脂的情况下,周期处理水量可达34854×15÷13=40216m3。由此可见,改造后阴床周期处理水量可提高43%(57655÷40216×100%=143%)。
  同时2A阴床经过这一系列的改造后运行方式没有变化,再生方式简化很多,利于操作;再生消耗烧碱量明显降低,烧碱消耗量减少50%;再生过程中正洗的时间减少50%,所以消耗水量减少50%。
  5 结语
  华电章丘发电有限公司阴床在经过弹性满室阴床改造后效果明显,出水水质好,适合于需水量大的单位使用。
  作者简介:王群奎(1978-),男,山东潍坊人,华电章丘发电有限公司工程师,研究方向:电厂化学。
  (责任编辑:周 琼)
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