梁軼
（山西焦化股份有限公司技術(shù)中心，山西 洪洞 041606） 摘 要：介紹了工業(yè)水處理淺除鹽新技術(shù)，運用該技術(shù)可使鍋爐給水由軟化水提質(zhì)為淺除鹽水，減少排污降低生產(chǎn)費用，提高蒸汽品質(zhì)。
關(guān)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(chǎn)焦炭、尿素、硫鉸等多種化工產(chǎn)品的大型煤化工企業(yè)。其配套的工業(yè)水處理站采用氫、鈉離子串聯(lián)、二級鈉離子處理的軟化系統(tǒng)，擔(dān)負著鍋爐給水處理、化工廢熱鍋爐給水處理的任務(wù)。
在實際運行過程中，一些工藝缺陷逐步暴露出來，影響生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、連續(xù)。突出表現(xiàn)在鍋爐爐水水質(zhì)差、排污量大、運行經(jīng)濟性差；外供蒸汽品質(zhì)較差，造成化肥系統(tǒng)觸媒結(jié)塊?；钚越档停艿蓝氯透g。 1 淺除鹽技術(shù)的應(yīng)用 1.1 改造前的水處理（軟化）工藝流程圖（見圖1） 
工業(yè)水經(jīng)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(jīng)蒸發(fā)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SOJ2-、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(zhì)。攜帶量隨壓力的提高而增大，形成了蒸汽污染，導(dǎo)致蒸汽用戶化肥系統(tǒng) 觸媒結(jié)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(tǒng)為基礎(chǔ)，進行改造，采用淺除鹽水處理技術(shù)成功地解決了水質(zhì)差的問題，使給水由軟化水提質(zhì)為淺除鹽水，滿足了工藝要求，并對系統(tǒng)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(tǒng)
淺除鹽水處理技術(shù)就是根據(jù)工藝要求，不完全地處理水中鹽類物質(zhì)的一種技術(shù)，具體地說就是對水質(zhì)影響不大的SiO32-不作處理。這種技術(shù)特別適用于工業(yè)鍋爐的水處理（工業(yè)鍋爐的給水一般只作軟化處理），與常規(guī)的軟化處理相比工藝系統(tǒng)相近，但運行費用可大幅度降低，在有氨源的企業(yè)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(yè)水中的SO42-、Cl-等陰離子置換為OH-離子；二是增設(shè)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(huán)保要求。圖2給出了改造后淺除鹽系統(tǒng)工藝流程圖。 
1.2.1 淺除鹽的原理[2]
淺除鹽的基本的化學(xué)反應(yīng)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) + SO42- → R(-NH3)2SO4 + 2OH-
經(jīng)過上述系統(tǒng)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(dǎo)率≤15μs／cm。
1.2.2 改造說明
原水水質(zhì)：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(jīng)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
?、賹⒃邢到y(tǒng)的1級鈉離子交換器，經(jīng)防腐處理后改造成陰床，內(nèi)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(yīng)保持在1％（質(zhì)量分數(shù)）左右。
②脫碳器后置。按常規(guī)設(shè)計，脫碳器應(yīng)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。
?、坳柎膊蛔鞲膭印?BR> ?、茉鲈O(shè)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(nèi)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(jīng)中和池中的螢石處理，但仍達不到排放標準，對排水管道設(shè)施造成嚴重腐蝕，廢酸水滲漏。設(shè)置前置陽床后，陽床再生后的廢液經(jīng)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(huán)境污染。
1.2.3 系統(tǒng)主要設(shè)備及工藝參數(shù)
根據(jù)企業(yè)蒸汽用量和除鹽水用量，總出力定為120t/h，選定的主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)見表1。
表1 系統(tǒng)主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)| 名稱 | 設(shè)備型號 | 運行方式 | 周期/h | 再生介質(zhì) | 再生劑比耗 | 噸水耗用再生劑/（kg.t-1) | | 陰床 | φ2000 | 二開二備 | 35 | 氨水 | 1.15 | 0.05 | | 陽床 | φ2000 | 三開一備 | 35 | 硫酸 | 2.5 | 0.16 | | 前置陽訂 | φ2000 | 二開一備 | 35 | 硫酸 | 1.0 | 0.21 | 1.2.4 改造前后水質(zhì)指標比較見表2。 表2 改造前后水質(zhì)指標| 項目 | 淺除鹽水 | 軟化水 | | 出水量/（t.h-1) | 120 | 120 | | 電導(dǎo)率/（μs.cm-1) | 1-15 | 360-380 | | 硬度/（mmol.L-1) | ≤5 | ≤10 | | 堿度/（mmol.L-1) | 0.2-0.6 | 0.6-1.5 | | Cl-(mg.L-1) | 2-5 | 8-20 | | pH | ≮6.5 | ≮6.5 | 2 應(yīng)用淺除鹽技術(shù)改造后的經(jīng)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(shè)前置陽床，包括配套的土建。安裝工程在內(nèi)，共投資167萬元。
2.2 改造后的經(jīng)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(chǎn)中的廢碳鉸液，不再消耗工業(yè)鹽。增設(shè)前置陽床，使系統(tǒng)酸耗降低。因此每年可降低生產(chǎn)費用44.2萬元。
?、阱仩t排污由4％降至2％，可節(jié)省除鹽水消耗計3.30萬元。
?、鄄辉倥艔U酸再生液，避免排水管線腐蝕，減少維修費用約6萬元／a。
?、懿辉儆梦炇幚韽U水，每年節(jié)約螢石50t，可節(jié)約費用12.5萬元。
?、萦|媒的使用年限由3a延長到4a以上，可節(jié)省費用約6.4萬元。 3 結(jié)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(zhì)為淺除鹽水，再生用工業(yè)鹽由廢碳鉸液代替，而酸耗也有所降低，使生產(chǎn)成本大幅度降低，年經(jīng)濟效益72.4萬元。有氨源的化肥生產(chǎn)企業(yè)均可采用此方法。 參考文獻：
[1] 楊鴻霄.用水廢水化學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.
[2] 王一平.淺除鹽技術(shù)的原理及應(yīng)用［M］.南京：江蘇教育出版社，1996.
作者簡介： 梁軼（1975-），男，1997年畢業(yè)于青島化工學(xué)院，助理工程師，現(xiàn)在山西焦化股份有限公司從事科研開發(fā)工作。
收稿日期：2000-11-07 | 
