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电厂树脂再生废水处理技术

发布时间:2022-1-11 11:35:12  中国污水处理工程网

  1、离子交换器原理

  对于离子交换技术而言,它是将液相中的离子与固相中的离子之间发生一定程度的化学反应,且这一反应具有一定的可逆性,在反应过程之中液相中的某些离子会被离子交换固体所吸附。一般情况下,离子交换技术适宜圆球形树脂为过滤原水,水中的离子会固定在树脂上的离子发生一定程度的交换,当前状况下较常使用的离子交换方法主要有硬水软化法与去离子法。在这其中,硬水软化方法往往是在反渗透处理之前进行处理,可以对水质的硬度进行一定程度的降低。而对于球状树脂的软化,主要是通过两个钠离子与一个钙离子或者镁离子进行交换的方式予以实现。离子交换树脂利用氢离子交换阳离子,以氢氧根离子与阴离子交换,在这一过程中,阴阳离子交换树脂可以被分别包装在不同的离子交换床之中,可以进一步细分为阴离子交换床与阳离子交换床。除此之外,还可以对阳离子交换树脂与阴离子交换树脂进行一定程度的混合,并将之放置于同一个离子交换床之中。总而言之,无论是在何种形式的交换床之中,树脂与水中的杂质会带有一定的电荷,当与树脂上的氢离子或者氢氧根离子完成交换之后,就必须进行“再生”。对于再生而言,其程序与纯化程序完全相反,主要是对氢离子与氢氧根离子进行一定程度的利用,并在此基础之上对附着在离子交换树脂上的杂质进行交换。

  2、树脂

  人工合成的树脂是一种高分子电解质,以网状结构呈现,具有难溶性的特点。以树脂骨架上的活性基团的差异性作为分类依据,可以将树脂进一步细分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、两性离子交换树脂、螯合树脂和氧化还原树脂。需要注意的是,要想将树脂有效应用于交换分离之中,需要保证树脂具有不溶性的特点,同时还需具备一定的交联度与溶胀作用,除此之外,还要求交换的容量与稳定性高。离子交换反应是一个可逆的过程,相关实验表明:在常温环境之下稀溶液中阳离子交换势会随着离子电荷的增高以及半径的增大而不断增大;而高分子量的有机离子以及金属络合阴离子具有相对较高的交换势。从速度方面来看,离子交换的速度会随着树脂交联度的增大而出现一定程度上的降低,且随着颗粒的减小而补单增加。同时,当温度逐渐升高、浓度不断增大时,交换的反应速率也会随之加快。

  3、再生废水中和处理

  3.1 中和处理流程

  首先对再生废水进行有效的收集,并将之集中于中和处理池当中,当中和处理池中积累到设计的水量时,启动罗茨风机并通入压缩空气对其进行一定程度的搅拌。然后,启动废水泵进行废水循环流程,并对废水池中液体的pH值进行测量。在检测之后如果pH值在6以下时,向废水池中进行加碱以进行中和处理;而当检测的pH值大于9时,则需要在向废水池中加入一定的酸进行中和。只有将废水池中的pH值控制在6至9的范围之内,才能进行废水排放操作。然而在实际的操作过程中,对于酸碱量的把控存在着一定的难度,因此会存在重复作业的情况,增加了废水处理的时间,造成了不必要的浪费。

  3.2 中和用碱量

  在进行离子交换树脂再生废水的中和处理中,如何有效计算出相对准确的用碱量成为十分关键的问题,当废水之中只含有某一类特定的酸时,则可以按照如下的公式对中和处理的用碱量进行计算:

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  式中,S主要指的是中和处理池的面积;H为中和处理池的液位高度;M为碱的摩尔质量;10-pH指的是废水之中氢离子的浓度;ω为碱的质量分数;p则指的是碱的密度。在实际操作过程中,对于处理池液位高度、碱的质量分数与密度等相关参数的精确度控制存在较大难度,因此只能以粗略计算的方式得到用碱量的大致范围,并依据此范围作出一定程度的参考。

  3.3 再生废水处理效果的影响因素

  (1)处理水量的影响:中和处理池的液位越高则废水处理量就越大,搅拌的难度也会随之增大,进而导致酸、碱的扩散速度放缓,循环周期变长,中和处理时间变长。设置2~3个废水中和池,收集再生阳树脂产生的酸性废水和再生阴树脂产生的碱性废水,二者进行中和,可减少酸碱消耗量,在环境保护方面具有一定的意义。

  (2)投加酸碱的速度:从理论上来看,提高加酸或者加碱的速度,能够对中和处理所用的时间的进行一定程度的减少,然而如果控制不当的话很有可能出现酸碱过量情况的发生。因此在实际操作过程之中,应当结合实际情况合理控制酸碱的投加速度,一方面可以保证中和反应的有效进行,另一方面也可以节约酸碱的使用量。

  (3)搅拌强度:为了对中和处理池中的中和反应效率进行一定程度的提升,在加入酸或者碱的同时需要搅拌废水,以此加快传质,并达到提高中和效率的目的。在这一过程之中,对废水的搅拌强度越大,中和处理所需的时间则越短。

  (4)循环流量:当循环流量较大时,可以对中和处理池中废水的pH值进行较为准确的反映,进而可以据此对酸碱投加量进行更为合理的控制。但需要注意的是,当选定废水泵之后,循环流量也随之确定,因此在设计的过程之中需要对这一问题进行一定程度的考虑。

  4、再生废水减排

  4.1 再生剂的纯度

  一般情况下,再生剂的纯度一方面会对离子交换树脂的再生成都造成一定程度的影响,另一方面也会影响到出水的水质。如果再生剂的质量达不到相应的要求,就会导致再生程度降低,出水量以及出手的水质也会受到一定程度的影响,在这种情况之下,便会导致再生次数的增加进而加大再生剂和水的用量,最终导致再生排放量增大。

  4.2 再生剂用量

  再生剂的用量会对树脂交换容量的恢复程度造成最为直接的影响,同时也会对设备运行的经济效益以及再生废水的排放量造成一定程度的影响。在初期阶段,随着再生剂用量的增加,树脂的再生度会得到一定程度上的提高;但当再生剂的量达到一定值之后,树脂再生度便不会再发生十分明显的变化。目前状况下,树脂再生大多采用固定剂用量法,这一方法一方面会消耗掉大量的酸碱,另一方面也会造成废液中pH值难以达标。针对这种情况,需要采取有效措施对树脂再生工艺进行有效的优化,对影响离子交换树脂再生的再生剂的相关参数进行一定程度的控制,并进行合理组合,提升运行经济效益。

  4.3 废水回收利用

  离子交换树脂再生过程中各个步骤的排水水质有所不同,其中部分排水水质良好,可回收利用。如电厂化学补给水处理为逆流再生离子交换床,其运行过程为:备用—正洗—制水—停运—小反洗—放水—再生—置换—正洗—备用。

  其中反洗水、正洗排水均可以实现回收,不但可以减少废水排放量,也有利于中和处理,并且在一定程度上还可以改善进水水质。中和处理之后的废水,再经混凝、澄清、过滤、反渗透等处理后,再返回至生水箱,循环利用,节约水资源。

  5、结语

  本文主要针对电厂树脂再生废水处理进行研究与分析。首先对离子交换原理与树脂进行了一定程度的阐述,然后在此基础上从中和处理流程、中和用碱量以及再生废水处理效果的影响因素三个方面分析了再生废水的中和处理,最后介绍了再生剂的纯度、再生剂用量以及树脂清洗对于再生废水减排的影响。(来源:国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司)

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