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摘要：六高炉化水站采用化学除盐水处理，再生用酸碱费用约占总费用的50%～60%，且在枯水季节，原水的含盐量高，酸碱的耗量更大。酸碱的大量消耗不但使水处理成本费用增加，而且离子交换器频繁再生，增加了酸碱的存储和使用过程中的风险。同时，由于酸碱废液的大量排放，又增加了废液的处理难度，造成环境污染。本文针对热电车间六高炉化水站除盐处理高含盐量原水再生过程中如何提高再生效果，降低再生剂量用量进行了探索和研究。

关键词：水处理；高含盐量；离子交换；流速再生；再生效果

一、热电车间六高炉化水站除盐系统设备概况

动力能源分公司热电车间六高炉化水站水处理设备主要有设计出力为50t/h一级除盐系统2套。肩负着六高炉炉体密闭冷却水、热电车间内部四烧低温生产供水任务。其中阳离子交换器和阴离子交换器采用母管制；其再生方式采用体内逆流再生。阳离子交换器内径为1500mm，内装001×7阳离子交换树脂，树脂层高为3500mm，设计出力为65t/h；阴离子交换器内径为2000mm，内装201×7阴离子交换树脂，树脂层高为3800mm，设计出力为50t/h。

六高炉化水站采用化学除盐水处理，在枯水季节，因原水的含盐量增高，再生用的酸碱耗量更大，水处理成本费用大幅增加，经常出现1台设备还未再生好，另外1台设备又失效，由于离子交换器频繁再生，又增加了废液的处理难度，造成环境污染。

树脂的再生是离子交换水处理工艺过程中最重要的环节，再生效果的好坏不仅对其工作交换容量和交换器出水水质有直接的影响，而且在很大程度上决定着交换器运行的经济性。根据运行时水流方向与再生时再生液流向，固定床离子交换器再生可分为顺流再生和逆流再生。逆流再生离子交换器再生时再生液是从交换器底部进入，自下而上通过交换树脂层，然后从中间排液装置排出。为了保证再生时不扰动树脂层，需要采用顶压措施。通常，逆流再生离子交换器再生时根据顶压方式的不同分为；空气顶压、水顶压、无顶压、低流速再生。

二、热电车间六高炉化水站除盐系统再生工艺

（一）小反洗：启动交换器反洗水泵，开小反洗进口阀，反洗出口阀，洗至出水清。目的是松动中排上部的压脂层，清除压脂层截留的悬浮物。

（二）大反洗（定期）：关闭小反洗进口阀，缓慢开启反洗进口阀，使树脂膨胀至上窥视孔中部，反洗时不得跑大颗粒树脂，洗至出水清。

（三）沉降  放水：关闭反洗进口阀，使树脂自然沉降5min，开空气阀、正排阀放水至上窥视孔中部立即关闭。

（四）预喷射：启动再生水泵，开再生泵出口阀，进再生液阀，开中排阀维持水位在五上窥视孔中部。

（五）进再生液：开喷射器吸再生液阀，控制好再生液流速、再生液浓度、再生液用量，接触时间不少于45min。

（六）置换：关闭再生液阀，维持原喷射水流量置换至出水合格。目的是充分利用再生剂。

（七）小正洗：关闭除中排阀外的所有阀门，开进口阀、空气阀，正洗至出水合格。

（八）大正洗：关闭中排阀，开正排阀，正洗至出水合格后关闭正排阀、进口阀。可投入运行或备用。

在实际运行中，笔者进行了调查统计。（表1为热电车间六高炉化水站2018年3月至2019年2月除盐床酸碱单耗状况统计表）

从表1可以看出，除盐系统阳床再生剂单耗年平均为2171 g/t；阴床再生剂单耗年平均为728 g/t。再生酸碱利用率低，意味着再生过程中余酸、余碱量大，自用水率大幅上升，造成运行成本高，环保效益差。

三、原因分析及控制措施

为了准确客观地判断热电车间六高炉化水站除盐系统再生情况、再生单耗，在离子交换设备运行和再生过程中，笔者进行了认真分析及实际调查，调查结果见表2。

（一）原水水质恶化

昆钢在经济、生产取得巨大发展的同时，防治污染和环境保护工作也日趋严重。为了企业的生存和发展，有效利用水资源，提高水资源利用率，动力能源分公司实现了本部生产废水和生活污水的全部回收利用。其处理工艺为：用户产生的废水、污水→干道→吸入井→加压泵→澄清池或沉降池→清水池→加压泵→生产用户。从整个生产工艺来看仅仅只进行了沉淀而并不具备软化、除盐等功能，特别是枯水季节，原水的含盐量大幅增加。其次，昆钢四水泵站取用滇池水，从滇池至昆钢大约32km，根据统计其上游有78家企业，超标排放时有发生，水质劣于V类水质标准。

鉴于本部生产废水处理工艺以及滇池水源的恶化，我们只能立足内部，加强对原水的取样分析次数，根据季节不同，在保证出水浊度的情况下，尽量降低PAC的加药量，澄清器采用低流速自然沉淀，定期对澄清器和药箱清洗，降低原水含盐量，以降低除盐水制造成本。

（二）再生工艺不合理、离子交换树脂工作交换容量下降

1、为了保证离子交换树脂有一个良好的再生效果，在再生过程中首要的条件是保证离子交换树脂不能“乱层”。由于在逆流再生工艺中，再生液及置换水都是从下向上流动的，如果控制措施不恰当，就会发生向上流动的再生液和置换水忽大忽小，使再生液不能均匀地从中排装置排走，造成树脂层发生偏流或扰动现象，引起再生液分布不均或将上层再生差的树脂或多或少地翻到底部，失去了逆流再生的优点，使树脂再生度降低，增加了再生剂的消耗量。

2、控制合理的再生液浓度是保证再生交换彻底的前提。从理论上讲，再生液浓度越高，再生越彻底。但实际上再生液浓度的提高，只在一定范围内能使再生程度提高，当浓度超过某一范围时，再生程度不但不提高反而下降，造成再生剂的浪费；而再生液浓度太低，则可能使再生反应不彻底，同时还会增加再生操作时间和自用水率。

控制合理的再生液流速，实际上就是保证再生液与树脂之间有一个适当的接触时间，以保证充分利用再生剂，使再生反应尽量完全。再生液流速过快，再生反应时间短，会造成再生不彻底和再生剂的浪费。再生液流速过慢，容易造成再生液偏流，影响再生效果，但只要中排开得足够大，打开排空气阀降低器内压力，再生液偏流问题就可解决。采用低流速再生工艺能大幅延长再生液与树脂的接触时间，大大提高了树脂的再生度，延长了离子交换器的运行周期，降低再生液。

3、在实际运行中，三者之间并不是独立的，而是相互依存，相互限制的。热电车间六高炉化水站再生系统由离心泵产生的高压水流作为动能，以流量Q1由水力喷射泵喷嘴射出时，连续挟走了吸入室内的空气在吸入室内造成不同程度的真空，计量箱内的再生液在大气压和自身重力的作用下，以流量Q2进入吸入室内，两股液体在混合管中进行能量交换，混合稀释，然后以一定的压力和流速进入离子交换器。在整个过程中水力喷射泵的喉管端面与喷嘴出口断面面积之比m和工作压力P起着关键作用。当面积比m一定时，如工作压力P降低，则流量比减少，这时工作水流Q1也减少，故吸入再生液流量Q2将不会再增加。反之，如工作压力P增大，则工作水流Q1增大，但当Q1增大到一定程度时，则吸入流量Q2将不会再增加。热电六高炉化水站再生系统根据设计采用12.5t/h离心泵与WGP2018型水力喷射泵相搭配，但在实际生产再生过程中常常造成流速、浓度不能稳定地控制在小范围内。为了保证浓度和接触时间，只有将流速控制在（8～10m/h）之间，造成酸碱消耗量大；同时过高的流速还会容易发生“乱层”现象。采用降低流速再生后，再生液浓度低，再生液与树脂接触时间短（再生度低），树脂“乱层”问题迎刃而解。

通过对再生系统的客观分析，针对原水含盐量高，2019年12月我们对离子交换器的再生工艺进行了改进，采用低流速再生工艺，通过实验由阳离子交换器再生流速由8m/s改为4m/s，阴离子交换器再生流速由10m/s改为5m/s，再生过程中流速、浓度能稳定地控制在4～5m/h和4%～6%之间。解决了再生流速、浓度控制不稳定等问题，达到了减少再生酸碱的用量，提高经济运行的目的。

（三）运行人员操作水平参差不齐

除盐水处理系统再生效果的好坏，还与水处理人员自身的业务素质有很大关系。通过调查由于操作水平的差异，可使再生效率相差3～10个百分点。

为了提高操作人员的技术水平，2019年以来笔者定期下班组对操作人员进行了低流速逆流再生优化工艺培训，提高了职工的专业知识水平；其次，建立微信群，成立了攻关小组，使每位职工参与其中，共同管理，相互帮助，从而有效提高了操作人员的责任心和技术水平；第三，加强运行管理，制定严格的再生操作规程，完善再生操作技术指标，准确计算，通过科学的管理实现节能减排和经济运行的双目标。

四、效果

经过一段时间的反复摸索实验，将影响热电车间六高炉化水站设备除盐系统再生过程中再生剂耗量过高的原因进行了查找和分析，并采取了一系列措施。经过处理，热电车间六高炉化水站设备除盐系统再生过程中再生剂耗量明显降低，经济效益显著。表（3）为热电车间六高炉化水站设备除盐系统再生过程调整前后运行情况统计表

五、结束语

经过系统工艺优化，采用低流速逆流再生，离子交换器酸的利用率提高了28%，碱的利用率提高了24%。阳离子交换器再生液流速控制在4～5m/h；阴离子交换器再生液流速控制在5～6m/h。可见，满足一定的再生剂用量和合理的再生液流速、浓度是无顶压逆流再生离子交换器能否经济运行的关键。

参考文献：

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[2]陈培康. 给水净化新工艺[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]李培元.火力发电厂水处理及控制[M].北京：中国电力出版社，2000.

[4]陈志和.离子交换水处理实验研究原理[M].武汉：华中理工大学出版社，2002.