標題：

工業水處理中淺除鹽技術的應用

可見全文

作者：

梁軼;

發布時間：

2001-4-1

出自：

《工業用水與廢水》2001年 第2期

關鍵字：

水處理；除鹽水；離子交換

摘 要：

    介紹了工業水處理淺除鹽新技術，運用該技術可使鍋爐給水由軟化水提質為淺除鹽水，減少排污降低生產費用，提高蒸汽品質。

簡介：

梁軼
（山西焦化股份有限公司技術中心，山西 洪洞 041606）

　　摘　要：介紹了工業水處理淺除鹽新技術，運用該技術可使鍋爐給水由軟化水提質為淺除鹽水，減少排污降低生產費用，提高蒸汽品質。
　　關鍵詞：水處理；除鹽水；離子交換
　　中圖分類號：TU991.26⁺3
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1009-2455（2001）02-0016-02

　　山西焦化集團有限公司是以煤為原料生產焦炭、尿素、硫鉸等多種化工產品的大型煤化工企業。其配套的工業水處理站采用氫、鈉離子串聯、二級鈉離子處理的軟化系統，擔負著鍋爐給水處理、化工廢熱鍋爐給水處理的任務。
　　在實際運行過程中，一些工藝缺陷逐步暴露出來，影響生產的安全、穩定、連續。突出表現在鍋爐爐水水質差、排污量大、運行經濟性差；外供蒸汽品質較差，造成化肥系統觸媒結塊。活性降低，管道堵塞和腐蝕。

1 淺除鹽技術的應用

1.1 改造前的水處理（軟化）工藝流程圖（見圖1）

　　工業水經氫離子交換器和1、2級鈉離子交換器處理后，軟化水的硬度≤10mol／L。軟化水進入鍋爐汽包后，經蒸發濃縮使鍋爐爐水的堿度增高，增加了金屬苛性脆化的可能性，需增大排污量；另外水中的Ca²⁺、Mg²⁺等金屬離子由Na+取代，軟水中的陽離子主要是Na⁺，而陰離子如SOJ^2-、Cl^-等未處理，使處理水中的固形物比原水有所增加，總含鹽量有所增加。因而在蒸汽中溶解度較大的NaCl、Na₂SO₄就成為蒸汽溶解攜帶的主要物質。攜帶量隨壓力的提高而增大，形成了蒸汽污染，導致蒸汽用戶化肥系統 觸媒結塊、活性降低、管道堵塞和腐蝕^[1]。
　　針對上述問題，以原有的軟化水處理系統為基礎，進行改造，采用淺除鹽水處理技術成功地解決了水質差的問題，使給水由軟化水提質為淺除鹽水，滿足了工藝要求，并對系統再生排廢酸的問題進行完善；使給水成本大幅度降低。
1.2 改造后的淺除鹽水處理系統
　　淺除鹽水處理技術就是根據工藝要求，不完全地處理水中鹽類物質的一種技術，具體地說就是對水質影響不大的SiO₃^2-不作處理。這種技術特別適用于工業鍋爐的水處理（工業鍋爐的給水一般只作軟化處理），與常規的軟化處理相比工藝系統相近，但運行費用可大幅度降低，在有氨源的企業特別適合。改造方法：一是將原有1、2級鈉離子交換器改造成為弱堿陰離子交換器，使工業水中的SO₄²-、Cl^-等陰離子置換為OH-離子；二是增設前置陽離子交換器，以吸收陽床的剩余再生廢酸，降低再生用酸比耗，消除廢酸排放，滿足環保要求。圖2給出了改造后淺除鹽系統工藝流程圖。

1.2.1 淺除鹽的原理[2]
　　淺除鹽的基本的化學反應式如下：
　　在前置陽床中
　　
　　在陽床中
　　
　　在弱堿陽離子交換器中
　　2R(-NH₃OH) + SO₄^2- → R(-NH₃)₂SO₄ + 2OH^-
　　經過上述系統有效處理，水中的陽離子、陰離子（硅酸鹽離子除外）均得到有效處理，出水的硬度SSμmol/L、電導率≤15μs／cm。
1.2.2 改造說明
　　原水水質：永硬2.7mmol／L，暫硬4.0mol／L 總硬6.7mmol/L，堿度4.0mmol/L 說明：陽床酸比耗2.5，實際耗酸僅40％，所以田床實際噸水耗酸0.16kg。前置陽床耗酸497kg，但陽床再生酸比耗2.5，過剩93%的硫酸約397kg，經前置陽床再次吸收利用，前置陽床另外耗酸497-397＝100kg。
　　噸除鹽水耗酸：497÷（33×144÷2）＝0.21kg
　　①將原有系統的1級鈉離子交換器，經防腐處理后改造成陰床，內裝大孔型特種弱堿樹脂，四臺陰床，二開二備。陰床再生用合成氨分廠的廢鉸液作再生劑，其氨濃度應保持在1％（質量分數）左右。
　　②脫碳器后置。按常規設計，脫碳器應在陰床前，但是陽床前加了前置陽床，而供水壓力僅0.2MPa，滿足不了工藝的要求，因而將脫碳器放在陰床后，其原有的中間水箱與除鹽水箱連通。
　　③陽床不作改動。
　　④增設前置床。將原有的三臺2級鈉床拆除，更新為三臺φ2000的陽床，內裝D113大孔型弱酸樹脂。
　　⑤陰床仍用硫酸再生。
　　原陽床用2％的硫酸溶液再生，其再生酸比耗2.5，也就是說，有60％的pH值在1-2之間的廢酸排放，造成很大浪費；排出的廢酸雖經中和池中的螢石處理，但仍達不到排放標準，對排水管道設施造成嚴重腐蝕，廢酸水滲漏。設置前置陽床后，陽床再生后的廢液經前置床再生吸收利用，由于前置陽床樹脂的特性，可以使排出的廢液接近中性，達到不排酸，既使陽床再生用的硫酸溶液得到充分利用，又保證了前置陽床的再生。既減少了耗酸量，又減輕了環境污染。
1.2.3 系統主要設備及工藝參數
　　根據企業蒸汽用量和除鹽水用量，總出力定為120t/h，選定的主要設備及技術參數見表1。

1.2.4 改造前后水質指標比較見表2。

2　應用淺除鹽技術改造后的經濟性分析

2.1 改造費用
　　改造分兩部分，一是把鈉軟器改為裝填特種陰樹脂的陰床，二是增設前置陽床，包括配套的土建。安裝工程在內，共投資167萬元。
2.2 改造后的經濟效益
　　①除鹽水成本降低。改造后拆除了1、2級鈉離子交換器，改為弱堿樹脂交換器，再生液采用化肥生產中的廢碳鉸液，不再消耗工業鹽。增設前置陽床，使系統酸耗降低。因此每年可降低生產費用44.2萬元。
　　②鍋爐排污由4％降至2％，可節省除鹽水消耗計3.30萬元。
　　③不再排廢酸再生液，避免排水管線腐蝕，減少維修費用約6萬元／a。
　　④不再用螢石處理廢水，每年節約螢石50t，可節約費用12.5萬元。
　　⑤觸媒的使用年限由3a延長到4a以上，可節省費用約6.4萬元。

3 結語

　　此項目改造費用167萬元，改造后使鍋爐給水由軟化水提質為淺除鹽水，再生用工業鹽由廢碳鉸液代替，而酸耗也有所降低，使生產成本大幅度降低，年經濟效益72.4萬元。有氨源的化肥生產企業均可采用此方法。

參考文獻：
　　[1] 楊鴻霄.用水廢水化學基礎[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.
　　[2] 王一平.淺除鹽技術的原理及應用［M］.南京：江蘇教育出版社，1996.

　　作者簡介： 梁軼（1975-），男，1997年畢業于青島化工學院，助理工程師，現在山西焦化股份有限公司從事科研開發工作。
　　收稿日期：2000-11-07