一、懸浮物的污堵及處理
原水中的懸浮物會(huì )堵塞樹(shù)脂層中的孔隙,從而增大其水流阻力,增大運行壓降,也會(huì )覆蓋在樹(shù)脂顆粒的表面,因而降低樹(shù)脂的工作交換容量。
為防止懸浮物的污堵,主要是加強對原水的預處理,以降低水中懸浮物的含量。為清除積聚在樹(shù)脂層中的懸浮物,可采用增加反洗次數和時(shí)間或使用壓縮空氣擦洗等方法。
常用化學(xué)除鹽系統對進(jìn)水懸浮物的要求一般如下:
化學(xué)除鹽單元 | 懸浮物(mg/L) |
強酸陽(yáng)(順流再生) | < 5 |
強酸陽(yáng)(對流再生) | < 2 |
強酸陽(yáng)(浮床) | < 2 |
強酸陽(yáng)(順流)→強酸陽(yáng)(浮床) | < 5 |
陽(yáng)雙層床、雙室床 | < 2 |
陽(yáng)雙室浮床 | < 2 |
弱酸陽(yáng)(順流)→強酸陽(yáng)(順流) | < 5 |
弱酸陽(yáng)(順流)→強酸陽(yáng)(浮床) | < 5 |
二、鐵的污染及處理:
陽(yáng)、陰樹(shù)脂都可能發(fā)生鐵的污染。被污染樹(shù)脂的外觀(guān)為深棕色,嚴重時(shí)可以變?yōu)楹谏?。一般情況下,每100g樹(shù)脂中的含鐵量超過(guò)150mg時(shí),就應進(jìn)行處理。鐵的存在會(huì )加速陰樹(shù)脂的降解。
陽(yáng)樹(shù)脂使用中,原水帶入的鐵離子,大部分以Fe2+存在,它們被樹(shù)脂吸收以后,部分被氧化為Fe3+,再生時(shí)不能完全被H+交換出來(lái),因而滯留于樹(shù)脂中造成鐵的污染。使用鐵鹽作為混凝劑時(shí),部分礬花帶入陽(yáng)床,過(guò)濾作用使之積聚在樹(shù)脂層表面,再生時(shí),酸液溶解了礬花,使之成為Fe3+,部分被陽(yáng)樹(shù)脂所吸收,造成鐵的污染。工業(yè)鹽酸中的大量Fe3+,也會(huì )對樹(shù)脂造成一定的鐵污染。用于鈉離子交換的陽(yáng)樹(shù)脂更容易受到鐵的污染。
陰樹(shù)脂中的鐵含量有時(shí)會(huì )比陽(yáng)樹(shù)脂的大許多倍。陰樹(shù)脂的鐵主要來(lái)源于再生液。一般隔膜法生產(chǎn)的燒堿,其中含有0.01%~0.03%的Fe2O3,同時(shí),還含有6~7mg/L的NaClO3。這樣的燒堿在貯存和輸送過(guò)程中與鐵容器、管道(無(wú)防腐層)接觸,將生成高鐵酸鹽(FeO4)。高鐵酸鹽隨堿液進(jìn)入陰床后,因pH值的降低,將發(fā)生分解,其反應式如下:
2FeO42- + 10H+ → 2Fe3+ + 2/3 O2 + 5 H2O
Fe3+進(jìn)一步生成Fe(OH)3,附著(zhù)于陰樹(shù)脂顆粒上,造成鐵的污染。
樹(shù)脂遭受鐵的污染以后,在一般的再生過(guò)程中不能除去,必須用鹽酸進(jìn)行清洗。
常用的清洗方法是用10%HCl溶液,在進(jìn)行此方法前,必須檢查交換器設備的耐腐蝕性能,否則須用加抑制劑的鹽酸。
將相當于樹(shù)脂床體積0.5倍的10%HCl溶液從樹(shù)脂床頂部進(jìn)入(要考慮到樹(shù)脂床內的殘余存水,保持HCl溶液的濃度),從樹(shù)脂床底部疏出相當于床內殘余存水的水量,將溶液攪拌,并與樹(shù)脂接觸12小時(shí)。疏出酸液,自上而下淋洗,然后反洗30分鐘,除去疏松物質(zhì),再將樹(shù)脂床再生后即可投運。
防止樹(shù)脂發(fā)生鐵污染的措施有:
1. 減少陽(yáng)床進(jìn)水的含鐵量。對含鐵量高的地下水應先經(jīng)過(guò)曝氣處理及錳砂過(guò)濾除鐵。對含鐵量高的地表水或使用鐵鹽作為凝聚劑時(shí),應添加堿性藥劑,如Ca(OH)2或NaOH,提高水的pH值,防止鐵離子帶入陽(yáng)床。
2. 對輸送高含鐵量原水的管道及貯槽應考慮采取必要的防腐措施,以減少原水的鐵含量。
3. 陰床再生用燒堿的貯槽及輸送管道應采取襯膠防腐,以減少堿再生液的含鐵量。
4. 當樹(shù)脂的含鐵量超過(guò)150g/gR時(shí),應進(jìn)行酸洗。
三、硫酸鈣的污染及處理:
使用硫酸再生鈣型陽(yáng)樹(shù)脂時(shí),如果再生液的濃度過(guò)高,或流速過(guò)慢,在靠近樹(shù)脂顆粒處,再生出的Ca2+與溶液中的SO42-濃度超過(guò)CaSO4的溶度積就會(huì )產(chǎn)生CaSO4沉淀,并附在樹(shù)脂顆粒上,不僅再生后清洗困難,洗出液中總有硬度,影響離子交換反應的進(jìn)行,運行中還會(huì )溶于出水中,使硬度含量增加,降低陽(yáng)床的交換量。
硫酸鈣在25℃時(shí)的溶度積為2000ppm,隨溫度增高溶解度減小,因此很難除去。
防止硫酸鈣沉淀的措施,一是降低再生液硫酸的濃度,二是加快再生液的流速。也可采用分步再生方法,使再生液濃度逐步加大,再生流速逐步減慢。
一旦發(fā)現樹(shù)脂中與硫酸鈣沉淀時(shí),目前最常用的方法是先以大量軟水進(jìn)行反洗,然后再用~10 % HCl(3個(gè)床體積)以2.0 L / h / L反復清洗,但須注意HCl及硫酸鈣的溶解速度很慢,因此須多次清洗。
另一方法是用EDTA鈉鹽,但價(jià)格很高,且是放熱反應,使用時(shí)須注意。
四、硅的污染及處理:
硅化合物污染發(fā)生在強堿陰離子交換器中,尤其是在強、弱型陰樹(shù)脂聯(lián)合應用的設備和系統中,其結果往往導致陰離子交換器除硅效率下降。
陰床的強堿樹(shù)脂再生不當、失效的樹(shù)脂未及時(shí)再生或陰樹(shù)脂再生不徹底,會(huì )發(fā)生硅酸在樹(shù)脂顆粒內部聚合的現象,而難以再生,這種現象是硅在樹(shù)脂內的積聚,不屬于硅的污染。硅的污染是指再生過(guò)程中,已從樹(shù)脂上再生出來(lái)的硅酸鹽,由于再生液pH值的降低,大量的硅酸以膠體狀態(tài)析出,嚴重時(shí)再生液可以變成膠凍狀,被覆于樹(shù)脂表面,影響樹(shù)脂的交換容量,并造成出水SiO2含量增高。
順流再生固定床和移動(dòng)床一般不會(huì )發(fā)生硅的污染。硅的污染主要發(fā)生于原水中硅的含量與總陰離子含量(不包括堿度)比值高的對流再生單床,尤其是在弱、強型陰離子交換樹(shù)脂聯(lián)合應用的設備和系統中。
清洗二氧化硅污染可用燒堿,建議用量為130 ~ 160 g/L,濃度為2.0 %,處理溫度為50℃~60℃。樹(shù)脂床須先浸泡,如條件不允許,可將溶液以2個(gè)床體積/小時(shí)的流速通過(guò)樹(shù)脂床,這方法的關(guān)鍵是保持較高溫度及接觸時(shí)間。
防止硅污染的主要措施有:
1. 陰床失效后要及時(shí)再生,不在失效態(tài)備用。
2. 再生堿液應加熱,Ⅰ型樹(shù)脂不高于40℃,Ⅱ型樹(shù)脂不高于35℃。
3. 降低再生液的濃度至2 % NaOH。
4. 再生液的流速不低于5 m / h,但應保持進(jìn)再生液的時(shí)間不少于30min。
5. 聯(lián)合應用系統中要從設計上保證弱型樹(shù)脂先失效。
五、油的污染及處理:
礦物油對樹(shù)脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于樹(shù)脂顆粒的表面,造成樹(shù)脂微孔的污堵,致使樹(shù)脂交換容量降低,周期制水量明顯減少。
礦物油的來(lái)源有:
■ 滲入地下的礦物油隨原水帶入交換器。
■ 使用蒸汽混合加熱原水時(shí),油隨蒸汽帶入原水。
■燃油鍋爐使用蒸汽霧化燃油,當油壓高于蒸汽壓力時(shí),重油(或原油)漏入蒸汽,經(jīng)過(guò)凝氣器進(jìn)入凝結水除鹽系統。
■煉油廠(chǎng)或化工廠(chǎng)生產(chǎn)流程中的油通過(guò)蒸汽系統漏入原水?;瘜W(xué)除鹽設備進(jìn)水中含油量為0.5mg/L時(shí),幾個(gè)月內即可出現樹(shù)脂被油污染的現象。
處理油污染樹(shù)脂的方法:
首先,應迅速查明油的來(lái)源,排除故障,防止油的繼續漏入。必要時(shí),應清理設備內積存的油污。輕微污染的樹(shù)脂不一定需要處理,可以在多次再生中逐漸恢復其交換容量。嚴重污染的樹(shù)脂,應通過(guò)小型試驗,選擇適當的處理方法。
1. 用NaOH溶液循環(huán)清洗
使用38 ~ 40 ℃的8 % ~ 9 % NaOH溶液,從堿箱(約10m3)經(jīng)過(guò)陰床、陽(yáng)床后,再回到堿箱循環(huán)清洗(具體時(shí)間由小型試驗確定),并補充N(xiāo)aOH溶液,保持溶液濃度,利用NaOH對礦物油的乳化作用,清除油污。
2. 用溶劑清洗
可以使用石油醚或200號溶劑汽油對樹(shù)脂進(jìn)行清洗,清洗過(guò)程中要嚴密防火。
3. 使用溶劑與表面活性劑聯(lián)合清洗
使用樹(shù)脂體積20 % 的200號溶劑汽油和TX-10(非離子型,全名為聚氯乙烯辛烷基苯酚)20kg,加入交換器后,保持溫度45 ~ 50 ℃,用無(wú)油壓縮空氣攪拌并擦洗,30 min后再加入200 kg TX-10表面活性劑,繼續攪拌,使油乳化。最后,從交換器頂部進(jìn)水,將乳化液從底部排出,至沖洗干凈為止。
六、有機物的污染及處理:
有機物對陰樹(shù)脂的污染原因及處理方法都比較復雜,將另行說(shuō)明。