陰離子交換器出水電導高的原因剖析及處理

摘要：通過對某電廠陰離子交換器運行出水電導率高的系統(tǒng)分析和闡述，找出原因，提出解決措施。

    1 概述

某電廠（下簡稱某電）水處理工藝采用母管制式，為3臺無頂壓逆流再生式強酸型陽離子交換器，2臺鼓風式除碳器，3臺無頂壓逆流再生式陰雙室床，2臺混合離子交換器。最大出力159t/h，正常出力132t/h。正常情況下，二套陰陽床運行，一套備用或檢修。其中爐外補給水處理工藝系統(tǒng)流程為：紅雁池上游自來水廠→三臺生水泵→兩臺生水加熱器→四臺高效過濾器→三臺無頂壓逆流再生陽床→二臺鼓風式除碳器→中間水箱→兩臺中間水泵→三臺逆流再生陰雙室床→兩臺混床→兩臺800m³除鹽水箱→三臺除鹽水泵→主廠房。  

某電化學水處理陰離子交換器出水電導率為在線監(jiān)測，自1997年水處理投運以來，陰離子交換器水質(zhì)及周期制水量均能達到設計要求。2008年和2009年某電先后對陰離子交換器上室D301弱堿性陰離子交換樹脂和下室201*7強堿性陰離子交換樹脂進行更換，更換后離子交換器運行正常。自2011年11月起，三臺陰離子交換器出水電導率呈現(xiàn)上升趨勢，正常運行電導率在1.2~2.0μs/cm之間波動。此后#1陰離子交換器制水量也較之前減少300~400噸，導致堿耗升高。因此，盡快查清陰床出水電導率高的原因，已是攻關(guān)的課題。

2 陰離子交換器電導率升高的原因查找

2.1在線電導表電極失效

某電化學水處理陰離子交換器電導率表設置兩塊，分別為A表和B表，可用于一套或雙套設備制水。陰離子交換器正常出水電導率顯示在0.4~0.6μs/cm，剛投入的新陰床或后期陰床電導率會達到2.0μs/cm以上。2011年11月起，三臺陰離子交換器出水電導率呈現(xiàn)上升趨勢，正常運行電導率已達到1.0~2.0μs/cm，是之前運行水質(zhì)的4倍。監(jiān)測陰離子交換器和混合離子交換器pH、硅含量均正常。為查找原因，我們在制水時投入電導率B表與長期運行的A表進行比對。通過1個小時的數(shù)據(jù)顯示：B表數(shù)據(jù)明顯低于A表，將A、B表電極進行互換后，數(shù)據(jù)顯示與之前相反，最終判斷為A表電極失效。經(jīng)熱工人員更換電極后陰床電導率明顯下降，并恢復至平時正常值。

2.2 Na⁺含量導致陰離子交換器出水電導率升高

更換在線電導表電極之后，電導率升高的現(xiàn)象仍然在#1陰離子交換器制水時出現(xiàn)，同時#1陰離子交換器周期制水量也較之前降低。最初我們判斷為再生不徹底所致，隨即對#1陰離子交換器樹脂進行雙倍再生劑再生，但情況仍未改觀。檢查設備管路、閥門也未發(fā)現(xiàn)異常。為弄清這個原因，我們仔細比對近期#1陰離子交換器運行記錄，并實時監(jiān)測水質(zhì)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：SiO₂：19 μg/L、pH值8.48，Na⁺含量高于同期運行的陽離子交換器出水20μg/L。由此推斷Na⁺含量高是造成#1陰離子交換器出水電導率升高、制水量減少的原因。

    3 具體原因剖析

    3.1　Na⁺的主要來源

從運行工藝判斷Na⁺含量的主要來源有四。一是陽床失效Na⁺進入陰床；二是陰床用NaOH再生后，置換正洗不徹底，Na⁺殘留于樹脂中，運行時得以釋放；三是陰樹脂被有機物污染，在樹脂骨架引入了COOH型弱酸基團，當用NaOH再生時，形成RCOONa，又在運行中慢慢水解出Na⁺；四是陰床中混有陽樹脂，陰床再生時，陽樹脂為RNa型運行時放出Na⁺。現(xiàn)場各種狀況和各項數(shù)據(jù)顯示，陰床內(nèi)混有陽樹脂的可能性最大。
　　 3.2　陽樹脂進入陰離子交換器的途徑
 　　陽樹脂進入陰離子交換器的途徑：一是陽離子交換器石英砂亂層，制水時被帶入陰床；二是裝填樹脂時錯把部分陽樹脂裝入陰離子交換器；三是體外反洗陰樹脂前，沒徹底沖洗干凈清洗罐，清洗罐殘留陽樹脂混入陰離子交換器中。根據(jù)上述分析，我們進行現(xiàn)場檢查，并翻閱近期運行記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：#1陰離子交換器在10月份將弱陰樹脂壓出進行體外返洗，而之前清洗罐才進行完新購入陽樹脂預處理工作，陽樹脂未清理干凈，返洗陰樹脂后一起壓回陰離子交換器內(nèi)。
    3.3反應原理
    陽樹脂進入陰后，當用NaOH再生時，陰樹脂還原為ROH型，陽樹脂為RNa型，運行時進入陰離子交換器的水是pH值<>的酸性水，因陽樹脂的量相對陰樹脂很少，大部分水仍然與ROH樹脂交換時，少部分水與RNa交換，即：
 　　　　ROH＋HCL　→　RCl＋H2O
 　　　　RNa＋HCL　→　RH＋NaCl
    產(chǎn)生的NaCl再與ROH交換
 　　　　ROH＋NaCl → RCl＋NaOH
    由于NaOH導電能力很強，所以陰離子交換器出水電導升高。
    陽樹脂的濕真密度大于陰樹脂，逆流再時使得混在陰樹脂層中的陽樹脂分布偏中、上部，而制水過程中又分布于陰樹脂層的下部，中上部更少甚至沒有。因有這樣的分布規(guī)律，造成出水水質(zhì)惡化有一定規(guī)律性。固定床制水工藝是水從上進下出，陽樹脂混在上室的弱堿性陰樹脂中，進水中除了SO₄^2-、Cl ^-、NO ₃^-強陰離子被上室的弱堿ROH型樹脂吸附外，水中的HCO₃^-、HSiO₃^-弱陰離子也會先與上室的少量RNa交換，因此造成陰離子交換器出水帶Na⁺現(xiàn)象，尤其以投運初期含量最大。陽樹脂進入陰離子交換器的量越多，水質(zhì)惡化越嚴重。
    4 處理方法和預防措施
    4.1　處理方法
    陰、陽樹脂混合后，常采用分離法，可進行返洗分離，也可將混雜的樹脂浸泡在飽和食鹽水溶液中，經(jīng)過一定的時間浸泡，利用陰陽樹脂的相對密度不同進行分離，陰樹脂密度小，浮在上面，陽樹脂密度大，沉于下部。因為某電此次混入的陽樹脂很少，我們首先將#1陰離子交換器弱陰樹脂壓入清洗塔中，進徹底水返洗落床后，將沉于底部陽陰樹脂混合層排出；其次補充一定量的新弱陰樹脂。經(jīng)過處理后，#1陰離子交換樹脂出水各項指標和制水量均恢復正常。

4.2　預防措施
    一是樹脂清洗罐處理完樹脂后，必須將所有樹脂全部壓回離子交換器，并將清洗罐徹底清洗干凈，杜絕殘留不同型號的樹脂；二是新購入樹脂或更換樹脂時，必須陰陽樹脂分開存放，裝填時專人把關(guān)；三是每次大修時都要認真檢查陰床上、下室水帽，避免強弱樹脂混合；四是要認真篩裝陽床底部石英砂，定期檢查中間水箱底部是否有陽樹脂殘留，避免運行時陽樹脂進入陰離子交換器；五是離子交換器出水數(shù)據(jù)異常時，首先應判斷表計問題，排除后再進行相應處理。
     5　結(jié)束語
 　　除鹽水制備過程中，一級除鹽起主要作用，我們不僅要保證各離子交換器的出水品質(zhì)，還要保證酸堿耗等指標較好地完成。因此對離子交換器的異常情況我們要能做出準確地分析和判斷，才能進行正確地處理：
    5.1在正常情況下，進水水質(zhì)沒變化，水處理所有陰床運行出水電導偏高，SiO₂正常情況下，要及時判斷表計是否準確可靠。

    5.2 在相同工藝條件下，一臺陰床運行初期出水Na⁺高于陽床出水、電導偏高、SiO₂正常，其它陰床正常，且確認陽床沒失效的情況下，可判定此臺陰床上室混有陽樹脂。

    5.3 制定一系列定期、不定期檢查工作，從在線表計、實驗室儀表定期檢定校驗，到設備定期巡檢，從人員試驗抽查到設備操作的監(jiān)督，從而及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷，杜絕誤操作的發(fā)生。