阴树脂老化导致的问题及其处理方法

梅胜1，陈小华2
（1．广东工业大学建设学院，广东 广州 510500；2．广东南海龙光集团公司，广东 南海 528212）

　　摘要：江南电厂离于交换阴床运行近14a后，出现连续再生3次都无法还原彻底的异常现象。通过详细的检查和试验，表明导致此现象的原因是阴树脂老化、强度下降、树脂破碎，碎树脂在交换剂层中会引起结块，使再生液分配不均匀，部分树脂再生度低，必然影响出水水质与制水量。采用碱液空气擦洗法有效地解决了此问题。
　　关键词：给水处理；离子交换；树脂；树脂再生
　　中图分类号：TU991.26
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2002)04-0021-02

　　龙光集团所属的江南电厂化学补给水系统为一级除盐，设计出力为80t/h，阴床树脂为201×7，投运至今已连续运行近14a，此期间阴床只补充过1t阴树脂。2000年开始，阴床运行6周期后，失效再生，连续再生3次无法还原彻底，用10％的碱液浸泡1d，出水水质仍不合格，电导率为0.6～0.8μs/cm，二氧化硅为150～200μg/L。造成电厂制除盐水极其困难，威胁到机组的正常运行。

1 原因分析

　　阴床再生不好离不开以下五个方面的原因：一是人员操作错误；二是交换器内设备及再生系统故障；三是阴树脂有问题；四是原水水质有污染物；五是再生剂质量不好^[1]。
　　经检查，阴床的再生符合规程要求，操作步骤也正确；再生系统无故障；再生使用的碱液符合国家标准。原水的铁：0.11mg/L，COD_Mn：1.8mmol/L，铁及有机物含量低。从故障阴床取出树脂，分别用10％的食盐水、15％的盐酸浸泡以检验有机物污染和铁污染^[2]。试验表明：浸泡的食盐水颜色清亮，阴树脂酸浸泡后颜色未变淡，溶出的铁含量为0.021mg/g干树脂，说明阴树脂未受有机物及铁的污染^[3]。
　　打开阴床人孔，全面检查其内部装置。进水装置无损坏，未变形，中排母支管没有松动，未变形，支管开孔也未堵塞，中排保持了较好的水平，罐体的衬胶完好。支管的包网孔眼未堵塞。
　　交换器内未发现异物，但发现明树脂颜色变黑，破碎严重，中排以上的树脂有的已呈粉末状，中排下的树脂强度很低，用手一捏部分树脂即碎，检查还发现局部树脂有结块现象，为此，在中排以下200mm处按均分原则分6个区采样，注意采集结块的样品。从阴床6个区采集的阴树脂进行再生度分析，其结果见表1。

表1 阴脂的再生度分析 检测项目 1区 2区 3区 4区 5区 6区 外观 结块、有碎树脂 结块、有碎树脂 不结块、碎树脂少 不结块、碎树脂少 结块不严重、有碎树脂 未结块、有碎树脂 再生度/％ 45.7 47.6 80.1 80.2 69.4 73.2

　　表1清楚地显示结块的树脂再生度很低，未结块的再生度高，1、2、5、6区为交换器靠近筒体壁部分的树脂，结块现象相对严重，碎树脂多，再生度低，相反交换器中部的3、4区结块、碎树脂少些，再生度自然高。该厂阴树脂运行时间长，已步入加速老化期，树脂的颜色变深，强度下降，无法抵抗频繁的膨胀收缩带来的交变应力而破碎。破碎的树脂在交换剂层积累，且其比表面大，吸附力强，易抱团结块，结块的树脂碱液难以进入，并使交换剂层的阻力不均匀，再生液偏流，即再生度差，结块树脂再生度低必将影响阴床的出水水质，这就是该厂阴床再生异常的原因。交换器中部结块少可能与交换器中心流速稍大，且大反洗时交换器中心部分的碎树脂去除较多有关。

2 解决的措施

　　要解决该厂阴床再生的异常现象，根本的方法是阴床更换新的阴离子交换树脂。但由于该厂机组多，且对外供汽，除盐水用量大，除盐系统长期处于满负荷连续运转的状态，因而很难有更换阴树脂的足够时间。另外，两台阴床更换新树脂费用也很大，约53万元。基于这些情况，寻求低廉的处理方法以解决阴床出现的再生异常问题显得十分的紧迫而又必要。从引起该厂阴床再生异常现象的原因可以看出，解决此问题的关键在于消除交换剂层的结块，清除其中的碎树脂。
2.1 大反洗
　　将阴床进行彻底的大反洗，清洗至出水清彻，无碎树脂，用正常再生时倍量的碱液再生。处理后阴床出水的二氧化硅为97.4μg/L，电导率为0.85μs/cm，制水量为1950t。阴床再生后虽然出水水质合格，但二氧化硅仍然比正常时高，另外，很快失效，制水量只有1950t，远低于正常值。这说明大反洗并不能有效地解决阴床再生异常的问题。
2.2 碱液空气擦洗
　　大反洗不能有效松散树脂层中的结块物，主要是树脂抱团后不易浮到树脂层的面上。为此采用先通入少量的碱液，再进行压缩空气擦洗，空气从阴床的底部进入，目的是让那些结块后深度失效的树脂在擦洗中得到初步的还原，同时破碎的树脂在碱液中更轻，易从树脂层中脱出。考虑到阴树脂在碱液中易上浮，且树脂强度很低，因而压缩空气的压力控制低些，碎树脂通过大反洗除去。具体步骤为：小反洗→进碱→空气擦洗→正洗→大反洗→再生。
　　小反洗：按正常工艺操作，松动及清除树脂层的污物等，以利于碎树脂上浮，防止中排装置受压弯曲，要求清洗至水清。
　　进碱：将阴床的水放尽，通过再生系统把碱液送入阴床内，碱液的浓度控制在3％～5％，流量不可过大，不要超过正常再生流量的80％，阴床碱液的液位控制在树脂层上200～400mm。
　　空气擦洗：一般的离子交换器底部无空气擦洗装置，需加装。该厂两台阴床在石英砂垫层上有“十字”型的空气管，即由两条φ32开有小孔的不锈钢管制成，呈十字型布置，管外有两层包网，若无此装置可将空气母管装在底部的树脂装卸孔处。由于擦洗的树脂已近老化，在满足擦洗效果的前提下应尽量降低空气的压力和减少擦洗时间，要求空气压力控制在0.05MPa左右，擦洗时间2min，空气流量为0.2～0.3m³/(m²·min)，压缩空气应无油无杂质，擦洗后自然沉降5min，让碎树脂上浮，若树脂层不稳定说明碎树脂未完全分离，应适当延长沉降时间。空气擦洗后若让液面升高可明显看到碎树脂与未破碎树脂的分层现象。
　　正洗：5～10min，把碱液浓度降低至0.1％以下，其目的是防止上浮的碎树脂抱团及已转型的阴树脂在大反洗的初期跑掉。
　　大反洗：去除污物和碎树脂，由于阴床中仍有少量的碱液且部分已转型，因而大反洗的初期流量控制小些，缓慢增大流量，直到反洗无碎树脂。大反洗后按规程再生。
　　通过上述方法处理后，阴床出水的SiO2为45.6μg/L，电导率为0．62μs/cm，制水量为6945t，制水量恢复到以前的水平。考虑到阴树脂破碎无法避免，为防止碎树脂的积累，将原来运行15个周期后大反洗一次缩短为10个周期大反洗一次，大反洗操作采用碱液空气擦洗。采取这些措施后两台阴床运行近两年未出现相类似的再生异常现象，出水水质、制水量稳定，保证了安全供水。

3 结语

　　离子交换树脂步入快速老化期，其强度下降，破碎增多，在树脂层中易结块，造成再生液分配不均匀，结块的树脂无法得到再生，长期处于过度失效，导致阴床运行到一定周期后无法再生，用碱液空气擦洗法能有效解决此问题，延缓更换新树脂的时间。当然，离子交换树脂步入快速老化阶段应考虑更换新树脂，这是根本解决问题的方法。

参考文献：
[1]施變钧，王聚蒙，肖作善．热力发电厂水处理[M]．北京：中国电力出版社，1996．
[2]华东建筑设计院．给水排水设计手册，第4册，工业给水处理[M]．北京：中国建筑出版社，1986．
[3]陈小华．铁对阴树脂污染的分析及处理[J]．工业水处理，1998，18(4)：39～40．

作者简介：
梅胜（1960～），男，山东费县人，讲师，从事给水排水处理的教学与研究并研究水处理管网，电话(020)87256887；
陈小华（1965～），男，江西宁都人，工程师，现为广东南海龙光集团公司热化分部主任，从事电厂水处理工作，电话(0757)6815719。