某水場純水運行工藝改善的探索與實踐
1 引言
寶鋼一水場純水系統(tǒng)是由日本新日鐵設計，由日本引進裝置，采取離子交換法制水。該裝置設置4床5塔式5個系列，系列通水量為235 m3 ／h，系統(tǒng)產(chǎn)水能力16 100 m3／d。陰、陽離子交換塔內(nèi)樹脂失效后采用4％ ～5％ 氫氧化納和鹽酸溶液再生以恢復其交換能力，再生產(chǎn)生的廢水集中于廢液中和槽，加酸、堿中和至pH6～9排入純水廢液沉淀池，上層清水排人下水道，沉降產(chǎn)生的污混排至原水處理系統(tǒng)二濃槽一并處理；其制水、再生工況均由PLC程序控制，運行方式為手動、聯(lián)動和自動三種。正常情況下采用自動運行方式，制水系列的停止、制水與純水配水池水位聯(lián)鎖，出水標準由電導率計檢測并聯(lián)鎖(其標準為電導率≤10 S／cm)。制水方式為定體積和定水質運行二種，該系統(tǒng)自1984年7月調(diào)試投產(chǎn)，至今運行良好
2 工藝特點
(1)工藝設計中設置用來提高經(jīng)濟運行的前置式交換塔，即將原來可以通過一個強酸性樹脂交換塔和一個強堿性交換塔制取純水，分別改為一大一小二級交換塔，大的在前的在后。其特點為：當其再生時，再生液對系列是逆流再生，也就是將純凈、濃度高的、好的再生液先通過交換容量尚有富余的、好的樹脂塔(No．2塔)，再通過樹脂基本失效的塔(No．1塔)。體現(xiàn)了好的再生液再生好的樹脂，較差的再生液再生差樹脂的逆流再生優(yōu)點，也保留了順流再生工藝操作簡便的優(yōu)點。由于進水經(jīng)過二級處理，使出水水質相對穩(wěn)定。
(2)每個樹脂塔內(nèi)設置縫隙式布水裝置，其特點是布水均勻且反洗后樹脂不易流失，但也存在著反洗后的懸浮物及碎樹脂不易洗凈的隱患，容易造成塔內(nèi)壓力過高，樹脂層壓實。
(3)在每一系列的二級陰床出水端均設置電導率計，用以檢測系列出水電導率瞬時值，并與制水過程中電導率超過10v S／cm時停止制水進行聯(lián)鎖，對保證純水供水的質量起到了制約作用。
(4)純水系統(tǒng)原水總管設置泄壓回流裝置，當系列制水開啟數(shù)量發(fā)生變化，隨著流量增大或減少，壓力隨之降低或升高時，通過設定的管道壓力進行泄壓回流。相對穩(wěn)定了進No 1陽床的原水壓力，避免了No．1陽床樹脂層的壓力沖擊及壓實。
(5)對純水陰床的氫氧化鈉再生系統(tǒng)設置了蒸汽加熱裝置使氫氧化鈉再生液溫度控制在35℃左右，提高了陰床樹脂洗脫速度，有利于提高除硅能力及舫止再生液在冬季的結晶，使陰床再生較為徹底。
(6)不同的樹脂交換塔采用不同水質的水進行反洗。No．1陽床采用過濾水反洗，No 1陰床采用純水進行反洗，No．2陽床、陰床由于在后，懸浮物積聚不多，每5～10周期用純水大反洗一次這樣，節(jié)約了純水自耗水量。
(7)設置共同的純水廢液中和裝置，對純水再生廢液集中處理，符合環(huán)保排放要求。
(8)樹脂塔按照工況要求設置閥門高度適中的氣動閥，通過限位來調(diào)節(jié)工況流量，有利于運行及再生流量、壓力穩(wěn)定，運行點檢及檢修方便。
3 存在問題
(1)由于純水系統(tǒng)進水水質與設計水質差異較大，當采用定體積制水時，設計的每一周期制水量2 350 m3太少，未能發(fā)揮樹脂工作交換容量，造成樹脂過多的殘存交換容量，導致再生用酸、堿消耗量太大，純水自耗水量偏大，運行不經(jīng)濟。
(2)由于系列制水與純水配水池液位設置了聯(lián)鎖，一旦純水配水池水位達到高水位時，所有系列將停止制水。但當配水池水位降低至系列自動投入制水時，在其工況程序設計中有5min的循環(huán)制水，即制水后出水不進人純水配水池而返回過濾水配水池，既浪費了純水產(chǎn)量，不經(jīng)濟，又對純水配水池安全水位造成一定的威脅。
(3)樹脂塔內(nèi)設置了縫隙式裝置，懸浮物及碎樹脂不易洗凈，日積月累，造成塔內(nèi)壓力增高，惡性循環(huán)，影響再生效果。
(4)由于每次再生的酸、堿定量為4 06 t和4．6t，再生廢液流人中和槽混合后pH值為11～12左右，還需加酸調(diào)節(jié)至pH值為6～9才符合排放標準，廢液混合時間長約2～3 h，既增加藥品消耗、設備運轉費用且中和不好，排放叉經(jīng)常超標。
4 工藝改善對策與實績
(1)寶鋼工業(yè)水處理的原水來自水庫及長江原水(夏、秋季時)，水質相對較穩(wěn)定，因此工業(yè)水經(jīng)過濾后的水質也相對穩(wěn)定：過濾水陰、陽離子總量一般在120～200 m L左右，與原設計水質500～550 m L相差甚大。在考慮了長江枯水季節(jié)不利狀況及樹脂工作交換容量隨使用期限而降低等特點的基礎上，將純水周期制水量定位在4 700～5 000 m3 ，較為合適。此項工藝改善，已于1990年提出并實施至今．運行狀況良好。由于周期制水量提高1倍多，因而再生次數(shù)比設計下降1倍(1990年累計至今減少再生8 994次)，純水自耗水量也下降1倍。近10年來．節(jié)約鹽酸36 516t；節(jié)約氫氧化鈉41 372t；節(jié)約自耗純水305 796萬m3；節(jié)約自耗過濾水152．898萬m3 ，并且減少排放量458．694萬m3，取得了可觀的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益 特別是由于周期制水量提高，節(jié)約了再生時間，增加了純水產(chǎn)水能力。在三期調(diào)試、試生產(chǎn)階段，廠內(nèi)純水用量急增，二水場因故不能投產(chǎn)，一水場經(jīng)歷了近1年的超負荷供水，最大日供純水2．4萬m3，確保了三期正常調(diào)試及試生產(chǎn)純水需用量。同時將一水場純水進水實績提供給三期二水場作為設計純水生產(chǎn)規(guī)模的依據(jù)，減少了三分之一(2 5萬m3／d)的純水設備規(guī)模，節(jié)約大量投資及占地面積。
(2)分析、研究純水系列工況程序中設置制水前循環(huán)的原因是：當純水系列制水停止后再進行制水時會出現(xiàn)純水電導率上升的現(xiàn)象。但經(jīng)過數(shù)百次觀察和記錄分析，發(fā)現(xiàn)這部分5 rain循環(huán)的水其最大電導率只不過從<1 ／cm 上升至3 S／cm，仍屬于合格水范圍，可以利用。否則，如果以每天出現(xiàn)30次循環(huán)計，將浪費600 m3 ／d水。此項工藝的改善，已于1992年6月提出，并將P Tlc程序中設置的5 rain改為5 s，不需投資，產(chǎn)生經(jīng)濟效益累計達1 699．11萬元。
(3)針對No．1陽床日積月累產(chǎn)生的污泥沉積與樹脂層上層碎樹脂太多導致塔內(nèi)壓力上升，使樹脂層壓實不利再生的狀況，自1988年開始實施了每年進行1～2次開罐反洗作業(yè)，每次作業(yè)均進行1～2h，有效地去除了其中的污泥及碎樹脂，提高了再生效果。此項作業(yè)在二水場調(diào)試、試生產(chǎn)中相繼加以推廣應用，贏得美方專家的贊嘆。
(4)一水場純水再生酸、堿不平衡造成再生廢液中和混合后pH值過高的情況，表明在系列再生中，過量的酸再生陽床后的余酸量小于過量堿再生陰床后的余堿量，兩者不平衡造成DH高。與其在再生后的廢液中和槽內(nèi)加酸中和．還不如減少注藥過程中的投堿量，經(jīng)過測算，以再生投加4．06 t鹽酸和4 06 t氫氧化鈉為好。因此1992年6月在墓氧化鈉計量槽內(nèi)將其電極控制進藥液位降低13 cm左右，即投堿量減少0．5 t左右，此項改善也不需投資，便產(chǎn)生了可觀的效果：其一，累計減少氫氧化鈉投加量3 502 t，減少中和用鹽酸量3 502t；其二，廢液混臺時間從原來2～3 h降為0．5 h；其三，從根本上堿少了純水廢液PH值超標次數(shù)，此項工藝改善成果日前已應用于二水場純水系統(tǒng)，情況良好。
5 結語
純水制水運行工藝較其他水處理工藝復雜一些，一水場純水制水工藝又是日方設計并提供設備，由外國專家現(xiàn)場指導試生產(chǎn)運行的是墨守成規(guī)，還是針對實際情況加以改善、提高，有觀念問題，也有技術問題，在突破觀念的基礎上 加以改善、創(chuàng)新，本著對技術負責的態(tài)度加以鉆研、深化、領會，才能作出實事求是的實踐。實踐證明，一水場純水系統(tǒng)存在問題的改善是成功的，不僅增加了純水設備的制水能力，而且在降成本方面，在如何設計二水場純水規(guī)模、指導二水場純水運行方面作出了成功的表率。
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