优化预处理工艺提高阳床的水质

白小峰

（化肥厂水汽车间，甘肃 兰州 730060）

甘肃省兰州市化肥厂水汽车间水处理装置900t/h始建于1976年，负责着向动力装置的循环水系统、空分循环水系统、苯胺循环水系统提供过滤水，向动力锅炉、石化厂、等单位提供一级、二级脱盐水。

由于生产需要,于1996年对其进行了扩能改造，生产能力由原来的生产过滤水800t/h，一级脱盐水350t/h，二级脱盐水60t/h；扩建为生产过滤水1200t/h，一级脱盐水680t/h，二级脱盐水780 t/h；2000年为了解决24万吨乙烯装置的用水，对脱盐水生产系统又进行了改造和扩建，使装置的生产过滤水能力达到1600t/h，一级脱盐水达到900t/h，二级脱盐水达到820t/h。

该装置由四座水力循环澄清池、16格虹吸滤池、3台生水换热器、5台精密纤维球过滤器、8台阳离子交换器、7台阴离子交换器、2套树脂体外清洗罐、10台混合离子交换器、3台氢床等设备组成，主要采用了絮凝沉降过滤技术、纤维球过滤技术、树脂离子交换技术生产过滤水和一、二级脱盐水。

1 流程说明

由水厂来的二次澄清工业水，压力在0.20～0.40 MPa，水中悬浮物浊度在50.00NTU以上，经水力循环澄清池、16格虹吸滤池、将出水浊度降至5.00NTU以下的过滤水自流进入过滤水清水池，由加压泵使过滤水压力提为0.35～0.65 MPa，直接进入纤维球精密过滤器，进一步降低过滤水浊度至3.00NTU以下，然后进入生水换热器（冬季被加热到20～30℃）后，送入各阳离子交换器。若精过滤器出水浊度小于3.00NTU，温度15～30℃时，可直接进入阳离子交换器。交换器除去水中的阳离子后，进入脱碳器，由脱碳风机吹去水中的CO2气体后自流入中间水池，由中间水泵加压送入阴离子交换器，除去水中的阴离子，进入一级脱盐水箱，另一部分作为水处理装置生产二级脱盐水及各失效床子再生用水。

2 现状

由于预处理水水质受水厂二次工业水来水水质的影响较大[1],二次工业水随着季节的变化而变化，一般Na+、Cl-质量浓度在30～40mg/L，浊度在50～80 NTU；而在雨季或黄河上游排放失控时二次工业水水质的恶化现象比较严重、有时浊度高达300NTU，Na+质量浓度超过95mg/L以上（设计值ρ（Na+）≤23.2mg/L），Cl-质量浓度达到64mg/L 以上（设计值 ρ（Cl-）≤22.3 mg/L），严重影响了预处理系统的出水水质。在雨季高峰时由于Na+含量、Cl-含量、泥沙含量剧增，造成澄清池、虹吸滤池出水浊度超标，过滤水水质较差，不仅使水处理装置各阴阳床、混床频繁失效，尤其增加了阳床的负担，无法维持正常的生产运行。

3 原因分析

造成床层阻力增大，出水量大幅降低，再生用酸消耗增加的原因有以下几个方面。

3.1 澄清池加药不均匀

澄清池的基本原理是利用混凝和沉淀两个过程来除去水中的悬浮物和胶体杂质的。混凝就是通过加注混凝剂（聚合铝），使水中胶体的电位降低，失去凝聚稳定性，水中杂质颗粒通过相互碰撞而结合成大的絮凝体，然后依靠自身重力下降沉淀。

澄清池设计条件下水中悬浮物浊度在50.00mg/L时加药量应为0.015kg/m3。但是，对聚合铝的配比和投放是手工进行的，部分员工就不能及时根据水厂送来的二次工业水中所含的杂质量及时调整聚合铝的投加量，致使加药不及时、药量不足、不均匀，使高浊度的水被送入下一道工序。

3.2 虹吸滤池出水浊度高

滤层在反冲洗过程中，滤料反复的浮起和下沉，结果粒径大的滤料沉积在底部，粒径小的滤料分布在上层。在实际的过滤中，滤层中杂质的分布极不均匀，使整个滤层中的滤料不能充分发挥作用。另外由于每次反洗强度不够，以至滤料层膨胀率太小，有些污染物黏附在滤料表面上不易被水冲洗掉，使得滤料结块，造成虹吸滤池出水量下降、出水浊度增高。

3.3 纤维球过滤器效果差

由于精过滤器纤维球过滤器运行周期较长，破碎的较多，一方面破碎的纤维丝进入阳床入口前堵塞水帽，造成阳床入口水量小，使树脂无法浮动起来形成树脂工作层；另一方面破碎的纤维丝易堵塞进水管滤网，使得每次的反洗时出水量较小，达不到冲洗效果；第三，存在人为反洗不及时，造成精过滤器积泥过多，使纤维球表面黏附的杂质无法冲洗干净，导致出水浊度合格率低。

3.4 树脂层截留的淤泥过多，出水质量降低

树脂每运行一个周期，其制水量平均为4000t，过滤水浊度为3 mg/L相当于0.003kg/m3，也就是说每个周期树脂将截留12kg（4000×0.003）淤泥，一个月床子运行15个周期将要截留12kg×15=180kg的淤泥，日积月累树脂将严重被污染，树脂表面被淤泥包裹及树脂内孔由淤泥堵塞，无法发挥其交换能力，既造成床层阻力增加，水力的穿透性降低，又使树脂交换能力降低，减少床子的周期制水量，出水品质降低。

4 措施

4.1 增强员工的责任心，保证加药的连续性

加强工艺管理，严格岗位工艺纪律，认真执行各项工艺指标；作好澄清池加药的监管力度，制定相应的加药措施，增强员工的责任心。

4.2 对虹吸滤池进行检修处理

利用停车大检修的时间，对出水浊度较高池子的滤料进行彻底的反洗，人工翻动、松动结块的滤料，并在实际的反洗操作中，增加反洗次数，恢复滤层滤料的排序。

4.3 更换过滤器的纤维球

对5台精过滤器的纤维球进行彻底的更换，并将进水管易堵塞不锈钢网子更换为尼龙网，并定期更换、维护，确保过滤器滤网完好，达到保持出水浊度达到工艺指标。

4.4 强化树脂体外清洗

用树脂体外清洗罐，把1#-3#阳床内的树脂利用水力压差的原理将被污染的树脂带入树脂清洗罐，在树脂清洗罐内一方面用空气进行磨擦清洗，另一方面用大量的清水反复冲洗，恢复树脂的交换能力，重新达到长周期运行的目的。

5 效果

5.1 更换、复苏离子交换树脂

针对离子交换树脂存在的问题，车间按计划更换了超标的阳床离子交换树脂。并对离子交换树脂进行了复苏处理。

1）铁离子污染的复苏：将离子交换器内的树脂移入树脂清洗罐中充分清洗，至出水澄清为止[2]。将树脂再移回离子交换器内，用约二倍树脂体积的10%食盐水浸泡树脂24h，浸泡后回收食盐水至清洗罐。打开进水门和正排门，用水擦洗交换器内的树脂2h后，关闭交换器所有阀门，静置10min。然后，利用再生系统将配制好的10%盐酸溶液输送到离子交换器内，接触并浸泡树脂24h，浸泡过程中利用压缩空气进行交换器内搅拌，以利于除去树脂内部积结的铁。

2） 有机物污染的复苏：树脂除铁结束后，用再生系统将配制好的12%NaCl和4%NaOH混合溶液输送到离子交换器内，接触并浸泡树脂8h，然后打开正排门，排掉废液，再用12%NaCl和4%NaOH混合溶液静态浸泡16h，经试验及分析，树脂复苏达到了满意的效果[3]。

5.2 提高离子交换器进水水温

多年来离子交换器周期制水量随季节变化，呈现夏季高冬季低的现象，其原因主要是水温对离子交换树脂功能活性的影响。冬季由于来水水温较低，采用换热器加热来提高阳床的进水温度，以此来提高阳床的交换能力。

5.3 再生剂浓度

再生剂浓度在很大程度上影响树脂的再生度和破碎率。对于阳树脂，随着再生剂浓度的增加，再生度呈现先升后降的趋势。这是因为在低浓度区，H+随再生液浓度的增加而增多，置换的离子也相应增多，再生度提高。当浓度增加到一定程度，进入高浓度区，此时，高浓度的再生剂使树脂发生破碎，再生度降低。再生液浓度对阴树脂的影响也呈现类似的规律。只是在高浓度区再生度增长缓慢而非呈现下降趋势。

6 结语

延长阳离子离子交换器的运行周期，不仅可以提高阳床的运行周期，提高周期制水量，还可以降低酸碱消耗，同时减少再生所排放的一级水，降低装置的水耗，从而增加了装置的经济效益。