离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策.doc

离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策第26卷第3期2010年6月湖南有色金属HUNANN0NFERROUSMETALS5l离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策罗召礼(韶关冶炼厂,广东韶关512024)摘要:文章从水源水质变化大,离子交换树脂污染,再生水温低等原因导致离子交换器周期制水量下降进行分析,韶关冶炼厂热电厂采取了改善制水水源,复苏被铁离子和有机物污染的离子交换树脂及提高冬季再生水温等措施,取得了明显的效果.关键词:热电厂;离子交换器;树脂;周期制水量中圈分类号:X703文献标识码:A文章编号:10035540(2010)03005104韶关冶炼厂热电厂的水处理系统为一级除盐水系统,水源来自动力车间沉淀池经混凝,沉淀的北江水和厂内部循环水,水处理系统有3台机械过滤器,3台阳离子交换器,3台阴离子交换器,最大设计制水量为50t/h.阳,阴离子交换树脂主要用于水的除盐处理,工作原理是将其本身具有的离子同水中同型号的离子相互交换,以净化水质.树脂失效后可以通过酸,碱进行再生,从而可以反复使用.热电厂离子交换器都是固定床,其中一套水处理系统为无顶压逆流再生,另外两套为顺流再生,自2006年以来,韶关冶炼厂开展零排放工程,厂内部循环水量不断加大,水离子含量迅速增大,使得工厂水处理制水系统,无法正常运行,且制水水质下降,难以达到锅炉用水要求,严重影响锅炉的安全经济运行.1存在的问题及原因分析1.1水源水质恶化近年来工厂阳,阴离子交换器周期制水量逐渐下降,且随着季节波动大,在秋,冬季节降水量减小,北江水补充水浓缩含盐量升高,阳,阴离子交换器周期制水量明显下降;尤其是2006年工厂内部循环水量加大,开展零排放工程,沉淀池水质急剧下降,水中离子含量迅速增大.电导率由原来的约230s/cm增大到近900s/cm,阳,阴离子交换树脂周期制水量由750t/t树脂下降250t/t树脂,无法正常满足离作者简介:罗召礼(1970一),男,工程师,主要从事水处理技术管理工作.子交换器运行要求,造成供水困难.工厂水处理工艺流程如图1所示.图1水处理工艺流程图1.2离子交换树脂受到铁离子和有机物污染1.2.1离子交换树脂受到铁离子严重污染铁离子对离子交换树脂的污染有三种不同的情况.1.铁离子以胶态悬浮体出现时,它会从过滤器中漏过而污染阳离子交换树脂.2.铁以二价铁离子的形式交换到树脂上,随后被氧化成三价铁离子,从而在树脂颗粒上形成凝胶状的不溶于水的铁的氢氧化物.3.铁以三价铁离子的形式交换到树脂的交换基团上,在再生过程中不能被完全除去而残留在树脂中.工厂工业水管网已运行40多年,工业水管网都为铁管,已出现严重的腐蚀,工业水中铁离子较高,达到500Ing/L,同时动力车间沉淀池采用聚合硫酸铁作絮凝剂进行混凝,在沉淀不完全时会出现胶态状铁离子.工厂通过对离子交换树脂的取样检查,离子交换树脂表面粘附着有棕黄杂质,树脂颜色变深,呈深棕色和黑色.将受到污染的树脂用除盐水清洗干52湖南有色金属第26卷净,在10%的食盐溶液中浸泡30rain后,再清洗干净,从中取出约二分之一的树脂样品放人试管中,随后加入2倍树脂体积的6mol/L的盐酸溶液,密闭振荡15min后,取出酸液注入另一支洗净的试管中,加入一滴饱和的硫氰化胺,生成的不透明的棕黑色,可以判断离子交换树脂受到胶态悬浮体铁和三价铁离子的严重污染.1.2.2阴离子交换树脂受到有机物污染阴离子交换树脂对有机物的吸附程度较高,尤其是强碱性阴离子交换树脂,且不易直接洗出有机物.几类阴极树脂吸附及洗出有机物程度对比情况列于表1.阴离子交换树脂受有机物污染后颜色变深,黄色或乳白色变为深棕色或黑色,出水水质变差,表现为电导率升高,漏硅量增大,pH值降低,周期制水量明显减少,再生自用水量增大.表1几类阴树脂吸附及洗出有机物程度工厂使用的为717强碱性阴离子交换树脂,通过对阴离子交换树脂的取样检查和分析判断,树脂受到有机物污染的程度可以采用如下的方法:在试管中加入受到污染的树脂,树脂的体积约为试管体积的三分之一,用清水不断摇动洗涤3至4次,将最后一次的纯水倒去后,再加入约五分之四试管体积的10%的食盐水,保持树脂和此食盐水接触510min,期间要不断地振荡试管.通过观察发现食盐水颜色呈棕色,离子交换树脂已受到有机物严重污染,严重影响树脂交换容量.树脂受有机物污染如何判断,情况列于表2.根据多年分析离子交换树脂受有机物污染,多发生在秋冬季节,此时水中有机腐植酸较大,阴离子交换树脂颜色逐渐变深,体积变大,导致反洗困难,再生正洗水时间延长,离子交换器周期制水量下降.表2树脂受有机物污染的判断浸泡后食盐水的颜色树脂被污染程度无色淡黄色琥珀色棕色深棕色或黑色没有污染轻度污染中度污染严重污染极严重污染1.3再生液温度低,离子交换树脂活性降低研究结果表明,在动态阴离子交换过程中,硅酸氢根在树脂中的分布情况与其他阴离子有些不同,虽然它主要被下层的阴树脂吸着,但是在最上层的树脂中也吸着有少量的硅酸氢根,即硅酸氢根在树脂中的分布区域很广.另外,在再生时,树脂中的硅酸氢根被置换出来的速度也比较慢,尤其在水温低于15,反映更明显.进入秋冬季,环境温度的降低,再生液温度通常小于l0,无法达到理想的再生要求35左右,降低了再生效果,增大了再生碱液的耗量.1.4再生液剂杂质含量高工厂水处理系统采用工业烧碱和自制工业硫酸作为离子交换树脂的再生剂,因再生液剂杂质含量高,再生过程中存在以下问题:(1)再生效果差,周期制水量达不到设计标准;(2)容易造成树脂污染,出水水质不良,阴床出水pH值低(仅为5.86.1),致使水处理系统腐蚀,补给水铁离子增大而超标.2采取的措施2.1使用水质稳定的优质水作制水水源将离子含量高且水质不稳定的沉淀池水改用为离子含量低水质较稳定的水库水作交换器制水水源,在交换器预处理过滤器前增接一水库水进水管,将离子交换器周期制水量提高35倍,确保了离子交换器的正常运行.2.2对受污染的离子交换树脂进行复苏2.2.1对铁离子污染的离子交换树脂复苏对粘附着有棕黄杂质离子交换树脂进行彻底反洗,至出水清澈,将交换器内的水排放至树脂约上20em,关闭排水阀,通人压缩空气充分搅拌磨擦,使离子交换树脂上的粘附颗粒剥离,再次充分反洗,至出水清澈.将受到铁离子污染的离子交换树脂反洗干净后,采用将4%的盐酸,4%的食盐和0.08%的亚硫酸钠混合液加入铁离子污染的离子交换树脂中充分浸泡48h后,排出复苏液,反洗至出水清澈.NazSO3中的sO;一把w3还原成Fe2,这样就可以将三价铁离子还原成更易溶解的二价铁离子,而后者对树脂的亲合力要小于前者,且反应生成的H又能促进Fez03?H20的溶解,反应式为:s0;一+2Fe3+H20=sO;一+2Fe+2H有一点值得注意的是水中的铁离子会和有机物第3期罗召礼:离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策53或硅形成复杂的络合物,而且这种络合物是带负电荷的,它可以通过阳离子交换树脂而污染后面的阴离子交换树脂.2.2.2对有机物污染的离子交换树脂复苏在石英砂过滤器后增加活性碳过滤器,并定期进行清洗检查,控制好进入阳离子交换器前的余氯量,化学需氧量COD小于1mol/L,防止有机腐物和水源中的余氯等进入交换器污染离子交换树脂.对于被有机物污染的离子交换树脂可以在使用碱性食盐水法处理过程中加入烧碱增加腐殖酸之类物质的溶解度,以10%NaCI与1%NaOH之比,适当加热复苏液温度40,此法能除去95%以上的有机物质;当严重污染时,在碱性食盐水的溶液中加入浓度小于1%双氧水或0.5%以内的次氯酸钠,来氧化腐殖酸有机物,使其分解,能达到较好的效果.2.3提高离子交换树脂再生液温度针对再生温度低对离子交换树脂再生效果的影响,热电厂在再生除盐水泵后,再生液酸,碱喷射器前加装两道蒸汽表面加热器,再生液加热系统如图2所示.当外界环境温度小于15,热电厂就开启再生液加热器,提高再生液温度,控制在3040范围,确保了离子交换树脂在环境温度低的时候的再生效果良好.图2再生液加热系统图2.4用高纯酸碱替代工业酸碱作离子交换树脂再生剂阳离子交换树脂再生液由工厂自制工业硫酸改用为自制精硫酸;阴离子交换树脂再生液碱由工业电解液碱改用为离子膜一级液碱,提高了再生剂品质,工业烧碱和高纯烧碱(隔膜法2级)质量对比情况列于表3.用高纯酸碱替代工业酸碱对离子交换树脂进行再生,不但可延长水处理设备运行周期,降低酸碱单耗,减少废水排放量.通过试验和总结高纯酸碱在热电厂水处理系统的运用,再生剂质量的提高,增加了水处理系统出水品质和运行周期,并没有提高运行费用,为高纯酸碱在热电厂水处理工艺中的应用提供了良好的经验.表3工业烧碱和高纯烧碱(隔膜法2级)质量对比%为了防止再生剂中的杂质对树脂引起污染,除了选用优质的再生剂外,对再生剂的运输和储存过程要进行监督,对运输容器要采取防腐措施,防止铁锈,有机涂层脱落污染.3结束语树脂因各种原因,致使周期制水量下降,通过对水源,离子交换树脂受污染等情况进行分析,及时找出相关的原因并采取有效措施,取得了良好的效果.离子交换器得到大幅提高,出水质量得到进一步改善(具体结果列于表4),同时还降低了职工的劳动强度,大大减少了酸碱再生废液的排放,确保了离子交换树脂安全经济运行,创造了良好的经济效益和社会效益.表4阳,阴离子交换器处理前后统计参考文献:1谢昭明,周柏清.有机物污染离子交换树脂的复苏及应用J.华北电力技术,2000,(10):1417.2李培元.火力发电厂水处理及水质控制M.北京:中国电力出版社,2007.3施燮钧,王蒙聚,肖作善.热力发电厂水处理M.北京:中国电力出版社,1996.4杨成栋,汪海.离子交换树脂的污染与再生J.泰山医学院学报,2007,(6):2325.收稿日期:201004一l2湖南有色金属第26卷AnalysisonReasonsfortheDeclineofIonSwitchesCycleWaterandCountermeasuresLU0Zhaoli(ShaoguanSmelter,Shaoguan512024,China)Abstract:Thepaperhasanalyzedthereasonssuchasthewaterqualitychanges,ionexchangeresinpollutionandlowtemperatureofrecycledwaterwhichcausedthedeclineofionswitchescyclewater.ShaoguanSmelterhasadoptedthecountermeasuressuchasimprovingthesystemofwaterquality,recoveryingtheexchangeresinpollutedbyironandorganic,andimprovingtheregenerationwatertemperature,whichachievedobviousresults.Keywords:thermalpowerplant;ionexchange;resin;cycleofwater(上接第24页)表l3弱磁选一强磁选全开路试验结果%表13试验结果表明:采用弱磁选回收强磁性铁矿物,然后用强磁选回收弱磁性铁矿物,可以获得的试验指标为:弱磁选铁精矿产率为20.81%,含铁67.42%,铁回收率为46.50%;强磁选铁精矿产率为15.50%,含铁59.71%,铁回收率为30.68%.铁总回收率为77.18%.3结语1.矿石主要的金属矿物是磁铁矿,赤铁矿,褐铁矿,其他金属矿物甚微.脉石矿物主要是石英,绢云母(包括白云母)等,其次为少量的绿泥石,黑云母,角闪石,粘土矿物等.铁矿物是本研究的主要回收对象.2.铁主要赋存于磁铁矿,赤铁矿中,少量赋存于褐铁矿中,这三部分铁约占94.26%,影响铁选矿回收的主要因素是铁矿物嵌布粒度细微.3.对该铁矿石的处理,探索了弱磁选一强磁选,弱磁选一浮选,弱磁选强磁选一浮选,脱泥一反浮选四种流程方案.试验结果表明:采用弱磁选一强磁选工艺流程处理该铁矿石较为经济合理.4.弱磁选一强磁选试验结果为:铁精矿1产率为30.23%,含铁65.03%,铁回收率为65.16%;铁精矿2产率为6.08%,含铁59.64%,铁回收率为12.02%;铁总回收率为77.18%.收稿日期:2010一O120SomeIronBodyMineralProcessMineralogyandMineralBeneficiationExperimentalResearchZHUYimin,WEIHuaZU,WANGJianxiong0HunanResearchInstituteofNonferrousMetals,Changsha410015,China)Abstract:Thispaperintroducesironbodymineralprocessmineralogyandmineralbeneficiationexperimentalre-searchinsomeplace.Theresultsshowthatusingaweakmagneticseparation-strongmagneticseparationtestingproceduresfro