双室床运行中若干问题的探讨

文章介绍了双室床在石家庄热电厂的应用情况，论述了双室床的实际运行工艺特点。针对双室床运行中易发生的问题，提出了解决办法，为进一步提高双室床应用技术提出了参考建议。关键词：双室浮动床；双室固定床；离子交换树脂；水处理双室床是在双层床的基础上发展起来的一种新型水处理工艺，70年代末我国引进了国外这一新工艺，并进行了试验研究。对流离子交换双室床，按其进水与再生介质的流向不同，又分为双室浮动逆流离子交换器（简称双室浮动床）和双室逆流再生离子交换器（简称双室固定床）2种型式，这2种型式统称为双室床。早在1991年，石家庄热电厂就开始应用双室床水处理装置，至今已拥有双室固定床18台，双室浮动床15台。经过多年的运行实践和不断的工艺改进，双室床取得了良好的运行效果，本文结合石家庄热电厂实际运行情况，对影响双室床运行的若干问题进行了探讨。1双室床工艺的特点双室床内部结构是在设备本体中加装一块多孔板，将离子交换器分隔成上、下两室，强、弱树脂各放一室，采用对流再生离子交换工艺，该工艺具有如下特点：a.由于双室床将弱、强树脂置入一体，与弱、强床串联系统相比，具有占地面积小、投资少、运行操作简单等优点。b.逆流再生可保证再生液首先接触强树脂，同时由于弱树脂交换容量大，因此再生用酸、碱量远远高于单一强阳（阴）床的用量，确保了强树脂的深度再生，对保证出水质量有利。c.由于采用强弱树脂联合应用，又是逆流再生工艺，因而双室床具有比一般逆流再生单层床再生效率高、出水水质好、平均工作交换容量大、比耗低、节省离子交换设备等较为突出的优点。2石家庄热电厂的水质特点及阳、阴双室床运行工艺参数石家庄热电厂双室床运行水质、树脂工作交换容量及出水水质情况如表1、表2所示。从表1、表2可以看出：石家庄热电厂水质属碳酸盐型，硬度较高，暂硬占总阳离子比例较大，同时强酸离子占总阴离子的比例较高，该种水质适合弱阳、弱阴树脂处理，因而采用阳、阴双室床是比较有利的。另外从表1、表2中还可以看出阳、阴双室床还具有运行流速高、酸碱耗低的特点。3双室床应用中的注意事项影响双室床实际运行因素较多（原水总含盐量、离子含量比、树脂和白球高度、强弱树脂体积比例、再生及运行工艺参数等），根据石家庄热电厂双室床多年来的运行实践，提出一些建议和改进方法。3.1树脂及白球的选用考虑双室床运行流速高、运行阻力大及反洗时破碎树脂难以清除等因素，在树脂选用上要求：应有足够的机械强度，其粒径范围要小（用均粒树脂最好）。白球粒度在1.5～2.5mm之间比较适宜，因为密度小、硬度大、化学稳定性好的白球，在运行中方能起到很好的疏水、滤水作用。3.2树脂和白球之间水垫层的高度对于双室固定床而言，再生时下部进再生剂，当再生流速超过一定值时，会引起树脂床层的上浮松动而乱层，对再生不利。由于弱型树脂本身具备易于再生的特点，且运行时先进行交换作用，即使乱层对运行出水质量影响也不大。因此，防止强型树脂再生时乱层是双室床必须重视的问题。为此应严格控制树脂和白球之间水垫层的高度，若水垫层高度太高，再生时会乱层，再生效果差；若水垫层太低，树脂转型膨胀会使树脂受压而破碎，同时还会对设备本体造成损坏。合理的水垫层高度是双室床经济、稳定运行的保证。运行实践表明，确保双室床运行期间强树脂转型膨胀后与白球之间水垫层的高度保持在5～10mm，可防止强树脂再生乱层问题的发生，从而取得良好的再生及运行效果。3.3树脂处理对双室床而言，由于设备本身的结构特点很难保证反洗强度，运行一段时间后破碎树脂的富积和部分区域树脂的压实很难避免，同时双室床的高运行流速又加重了上述问题的发生，因此定期进行擦洗复苏是保证双室床正常运行的重要步骤。双室床运行一段时间后或运行压差超过1.5kg/cm时，将床内树脂输送到树脂擦洗罐，首先对树脂进行反洗，然后放水至树脂表面300mm左右，开上部排水门，从底部送入4～6kg/cm2压缩空气，反洗中应注意反洗水中碎树脂的情况，确保碎树脂全部排掉，同时要防止反洗强度过大导致正常树脂的跑失。为了保证双室床的运行效果，每年至少应对树脂进行复苏处理一次，复苏应在树脂擦洗的基础上进行，其复苏方法如表3所示。实践证明：按上述方法对树脂进行复苏，树脂性能可以得到恢复。3.4运行注意事项对双室浮动床而言，一旦运行中落床后再启运，出水水质恶化，甚至不能运行。因为无论采取何种形式落床，都不可避免地引起树脂层一定程度的扰乱，破坏树脂层良好的离子分布规律，造成树脂上下层间换位扰动，从而对出水水质产生不利影响。特别是阴双室浮动床，一旦中间停运，二氧化硅泄漏快，很难控制。因此运行中不可频繁调整流量或中间启停频繁。4双室床运行中易发生的问题及对策4.1树脂易发生硅污染双室床再生时再生液首先进入强碱树脂，强碱树脂的再生废碱液中含有大量的Na2SiO3和Na2CO3碱性化合物，当这些废碱液进入弱碱树脂时，即发生如下反应：结果使再生液pH值急剧下降，导致再生液中的硅酸大量转变成胶体硅，沉积在弱碱树脂层中，使树脂发生硅污染，其表现为阴双室床在运行初期电导率合格，但出水二氧化硅含量较高甚至超标。树脂一旦出现硅污染，处理起来比较困难，因此，防止阴树脂发生硅污染必须以预防为主。具体作法为：a.每运行20个周期，对阴双室床树脂进行深度再生，首先预热阴双室床，温度控制在38～42℃，时间30min，提高碱浓度至3%，延长再生液和树脂接触时间（最好90min）。b.在日常再生时，再生浓度应先低后高，即前期采用低浓度再生碱液再生，防止胶体硅集中置换沉积；后期采用高浓度的碱液使强碱树脂彻底再生。如果采用一种浓度再生时，再生液浓度不宜过高，应控制在1.6%～2.0%。c.提高再生液温度。表4数据表明，提高再生液温度大大有利于树脂中二氧化硅的洗脱，有效防止树脂发生硅污染。4.2树脂易破碎、结块经过长期运行，树脂发生破碎结块，转型膨胀率较高的弱型树脂表现尤为突出。由于树脂破碎、结块，树脂抱团比较严重，双室固定床再生时，由于阀门瞬时全开，使水和树脂产生向上的巨大冲击载荷，冲击载荷直接作用在双室床多孔板及进水装置，造成多孔板及进水装置向上弯曲，久而久之，多孔板及进水装置严重上弓变形，导致设备本体受伤，直至不能使用；同时由于树脂破碎、结块，使得树脂层压降增大，设备出力降低。为解决上述问题，首先，应定期擦洗树脂；其次，选用交换容量大、机械强度高、转型膨胀率小的树脂，如石家庄热电厂采用D301-Ⅲ型弱碱树脂代替原使用的D354弱碱树脂，很好地解决了因树脂破碎、结块带来的不利后果。4.3强弱树脂混合运行中由于水帽损坏造成强弱树脂混在一起的现象还是比较多见的。一旦发生这种现象，首先应将混合的树脂压入特制的容器中，然后对树脂进行再生，使树脂转化为再生型（H型或OH型），最后采取冲洗分层，利用再生型强弱树脂的湿真比重差大的特性，使混合的树脂比较容易分开。5结论双室床具有占地面积小、运行流速高、投资省等优点，要保证其良好的运行效果，应做到如下几点：a.对树脂应进行定期擦洗、复苏。b.浮动床不可频繁启停或调整流量。c.采取控制碱液浓度及提高再生液温度等方法防止树脂发生硅污染。d.注意调整树脂和白球之间的合理间隙，确保再生和运行效果。双室床运行中若干问题的探讨摘要：文章介绍了双室床在石家庄热电厂的应用情况，论述了双室床的实际运行工艺特点。针对双室床运行中易发生的问题，提出了解决办法，为进一步提高双室床应用技术提出了参考建议。关键词：双室浮动床；双室固定床；离子交换树脂；水处理双室床是在双层床的基础上发展起来的一种新型水处理工艺，70年代末我国引进了国外这一新工艺，并进行了试验研究。对流离子交换双室床，按其进水与再生介质的流向不同，又分为双室浮动逆流离子交换器（简称双室浮动床）和双室逆流再生离子交换器（简称双室固定床）2种型式，这2种型式统称为双室床。早在1991年，石家庄热电厂就开始应用双室床水处理装置，至今已拥有双室固定床18台，双室浮动床15台。经过多年的运行实践和不断的工艺改进，双室床取得了良好的运行效果，本文结合石家庄热电厂实际运行情况，对影响双室床运行的若干问题进行了探讨。1双室床工艺的特点双室床内部结构是在设备本体中加装一块多孔板，将离子交换器分隔成上、下两室，强、弱树脂各放一室，采用对流再生离子交换工艺，该工艺具有如下特点：a.由于双室床将弱、强树脂置入一体，与弱、强床串联系统相比，具有占地面积小、投资少、运行操作简单等优点。b.逆流再生可保证再生液首先接触强树脂，同时由于弱树脂交换容量大，因此再生用酸、碱量远远高于单一强阳（阴）床的用量，确保了强树脂的深度再生，对保证出水质量有利。c.由于采用强弱树脂联合应用，又是逆流再生工艺，因而双室床具有比一般逆流再生单层床再生效率高、出水水质好、平均工作交换容量大、比耗低、节省离子交换设备等较为突出的优点。2石家庄热电厂的水质特点及阳、阴双室床运行工艺参数石家庄热电厂双室床运行水质、树脂工作交换容量及出水水质情况如表1、表2所示。从表1、表2可以看出：石家庄热电厂水质属碳酸盐型，硬度较高，暂硬占总阳离子比例较大，同时强酸离子占总阴离子的比例较高，该种水质适合弱阳、弱阴树脂处理，因而采用阳、阴双室床是比较有利的。另外从表1、表2中还可以看出阳、阴双室床还具有运行流速高、酸碱耗低的特点。3双室床应用中的注意事项影响双室床实际运行因素较多（原水总含盐量、离子含量比、树脂和白球高度、强弱树脂体积比例、再生及运行工艺参数等），根据石家庄热电厂双室床多年来的运行实践，提出一些建议和改进方法。3.1树脂及白球的选用考虑双室床运行流速高、运行阻力大及反洗时破碎树脂难以清除等因素，在树脂选用上要求：应有足够的机械强度，其粒径范围要小（用均粒树脂最好）。白球粒度在1.5～2.5mm之间比较适宜，因为密度小、硬度大、化学稳定性好的白球，在运行中方能起到很好的疏水、滤水作用。3.2树脂和白球之间水垫层的高度对于双室固定床而言，再生时下部进再生剂，当再生流速超过一定值时，会引起树脂床层的上浮松动而乱层，对再生不利。由于弱型树脂本身具备易于再生的特点，且运行时先进行交换作用，即使乱层对运行出水质量影响也不大。因此，防止强型树脂再生时乱层是双室床必须重视的问题。为此应严格控制树脂和白球之间水垫层的高度，若水垫层高度太高，再生时会乱层，再生效果差；若水垫层太低，树脂转型膨胀会使树脂受压而破碎，同时还会对设备本体造成损坏。合理的水垫层高度是双室床经济、稳定运行的保证。运行实践表明，确保双室床运行期间强树脂转型膨胀后与白球之间水垫层的高度保持在5～10mm，可防止强树脂再生乱层问题的发生，从而取得良好的再生及运行效果。3.3树脂处理对双室床而言，由于设备本身的结构特点很难保证反洗强度，运行一段时间后破碎树脂的富积和部分区域树脂的压实很难避免，同时双室床的高运行流速又加重了上述问题的发生，因此定期进行擦洗复苏是保证双室床正常运行的重要步骤。双室床运行一段时间后或运行压差超过1.5kg/cm2时，将床内树脂输送到树脂擦洗罐，首先对树脂进行反洗，然后放水至树脂表面300mm左右，开上部排水门，从底部送入4～6kg/cm2压缩空气，反洗中应注意反洗水中碎树脂的情况，确保碎树脂全部排掉，同时要防止反洗强度过大导致正常树脂的跑失。为了保证双室床的运行效果，每年至少应对树脂进行复苏处理一次，复苏应在树脂擦洗的基础上进行，其复苏方法如表3所示。实践证明：按上述方法对树脂进行复苏，树脂性能可以得到恢复。3.4运行注意事项对双室浮动床而言，一旦运行中落床后再启运，出水水质恶化，甚至不能运行。因为无论采取何种形式落床，都不可避免地引起树脂层一定程度的扰乱，破坏树脂层良好的离子分布规律，造成树脂上下层间换位扰动，从而对出水水质产生不利影响。特别是阴双室浮动床，一旦中间停运，二氧化硅泄漏快，很难控制。因此运行中不可频繁调整流量或中间启停频繁。4双室床运行中易发生的问题及对策4.1树脂易发生硅污染双室床再生时再生液首先进入强碱树脂，强碱树脂的再生废碱液中含有大量的Na2SiO3和Na2CO3碱性化合物，当这些废