減少鈉離子交換器再生鹽耗，降低運行成本

摘 " "要：為解決降低鈉離子交換器運行成本這個問題，本文對鈉離子交換器原水水質(zhì)硬度進行了分析，并從鈉離子交換器再生完全至下一次失效的產(chǎn)水量、樹脂再生耗鹽量，及全自動控制程序設(shè)置幾方面闡述如何降低鈉離子交換器樹脂再生耗鹽量的解決辦法，以供生產(chǎn)實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：樹脂再生耗鹽量;原水;軟水;水質(zhì)指標

中圖分類號：TU991.4 " " " " " "文獻標識碼：A " " " " " " " 文章編號：1004-7344（2019）03-0201-01

概 述

我公司402#、409#全自動鈉離子交換器運行初期，鈉離子交換器原水為本公司生產(chǎn)的深井水，水質(zhì)硬度大，耗鹽量比較大。經(jīng)過鈉離子交換器運行工作原理分析，如果原水選用硬度低的地表水，可減少鹽耗，降低運行成本。

1 "鈉離子交換器工作原理及我公司生產(chǎn)現(xiàn)狀

（1）軟化：水的硬度主要是由（Ca）、鎂（Mg）離子構(gòu)成的。當含有硬度離子的原水通過全自動鈉離子交換器內(nèi)樹脂層時，水中的Ca2+、Mg2+離子被樹脂交換吸附，同時等物質(zhì)量釋放出鈉離子。從全自動鈉離子交換器內(nèi)處理的水就是降低了硬度的軟化水。

鈉離子交換器通過732#陽離子交換樹脂使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹脂中的Na+相交換，從而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水的硬度降低，硬度必須降至≤0.03mmol/L。以RNa代表鈉型樹脂，其交換過程如下：

2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+

2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+

原水通過鈉離子交換器內(nèi)樹脂層后，原水中的Ca2+、Mg2+被樹脂吸附。

（2）再生：當樹脂吸收一定量的鈣、鎂離子之后，就進行再生。再生過程就是鹽水將樹脂上的Ca2+、Mg2+再置換出來，隨再生廢液排出罐外，樹脂就又恢復(fù)了原來的交換性能。

再生過程的反應(yīng)如下：

R2Ca+2NaCl==2RNa+CaCl2

R2Mg+2NaCl==2RNa+MgCl2

（3）我公司生產(chǎn)現(xiàn)狀：402#水處理間有4臺全自動鈉離子交換器，409#水處理間有2臺全自動鈉離子交換器。這6臺設(shè)備承擔著402、409五臺鍋爐正常運行所需要的軟水（即鍋爐給水）。

2 "分析計算及改進建議

2.1 "鈉離子交換器再生周期產(chǎn)水量

鈉離子交換器再生完全至下一次失效的產(chǎn)水量，與鈉離子交換器732#陽離子交換樹脂的工作交換容量、填充量、原水的硬度及鈉離子交換器的工作狀況有關(guān)。

（1）732#陽離子交換樹脂的工作交換容量一般0.9mol/L。

（2）計算鈉離子交換器樹脂填充量

402#409#鈉離子交換器直徑D=1.2m，樹脂層高H=1.8m，圓周率π=3.14。

L=πD2H/4=3.14×1.22×1.8÷4=2.03m3=2030L

樹脂工作交換容量=0.9mol/L。

（3）原水全硬度（mg/LCaCO3）=150mg/LCaCO3。

2.2 "原水水質(zhì)硬度不同，鈉離子交換器再生周期產(chǎn)水量是不同的

（1）鈉離子交換器原水采用深井水，生產(chǎn)廠家設(shè)置理論周期產(chǎn)水量為200m3。

周期產(chǎn)水量（m3）=有效樹脂填充量（L）×樹脂工作交換容量（mol/L）÷全硬度（mg/LCaCO3）×50。

（2）計算原水（千山水廠水）理論周期產(chǎn)水量（m3）

根據(jù)周期產(chǎn)水量與原水硬度成反比。

改進后理論周期產(chǎn)水量（m3）=深井水周期產(chǎn)水量×深井水全硬度（mg/LCaCO3）÷千山水廠水全硬度（mg/LCaCO3）=200×150÷95=315m3。

2.3 "重新設(shè)置鈉離子交換器全自動程序，根據(jù)計算理論產(chǎn)水量調(diào)整周期產(chǎn)水量數(shù)據(jù)

鈉離子交換器全自動面板型號為3200NXT。

2.4 "樹脂再生耗鹽量

以001×7，732#陽離子交換樹脂為例，001×7，732#陽離子交換樹脂的工作交換容量一般為800mol/m3。經(jīng)過交換失效后，每立方樹脂再生需要的鹽量為：800×1.5×58.5/850=82.5kg（1.5為比鹽耗，，850為食鹽純度乘1000，58.5為氯化鈉分子量先計算處理1t軟水需要的鹽量）。

處理1t水的合理耗鹽量是這樣計算的：原水硬度（mmol/L）×比鹽耗（1.5）×58.5/850。

1t軟水需要的鹽量=原水硬度（mmol/L）×比鹽耗（1.5）×58.5/850。

處理原水的合理耗鹽量與原水硬度成正比。原水硬度越大，處理合格軟水的耗鹽量越大。

3 "實施及效果

水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果千山水廠的自來水全硬度為95（mg/LCaCO3），硬度比深井自來水小多了，鈉離子交換器原水由深井水自來水改為地表自來水水（千山水廠供水），根據(jù)以上理論計算鈉離子交換器一個周期產(chǎn)軟水量為315m3。

（1）調(diào)整程序里周期產(chǎn)水量為315m3，產(chǎn)水量還剩30t（已經(jīng)產(chǎn)水285m3）的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.022mmol/L。

（2）重新調(diào)整程序里周期產(chǎn)水量為305m3，產(chǎn)水量還剩20t（已經(jīng)產(chǎn)水295m3）的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.025mmol/L。

（3）再次調(diào)整程序里周期產(chǎn)水量為300m3，產(chǎn)水量還剩5t（已經(jīng)產(chǎn)水295m3）的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.025mmol/L，產(chǎn)水300m3的時候，鈉離子交換器出口軟水硬度為0.028mmol/L≤0.03mmol/L。水質(zhì)硬度是達標的。

結(jié)合理論計算，多次調(diào)試試驗，最后確定鈉離子交換器一個周期產(chǎn)軟水量為300m3合理。

改進后的再生耗鹽量=原水為深井水的樹脂再生耗鹽量×千山水廠水全硬度（mg/LCaCO3）÷深井水全硬度（mg/LCaCO3）=以前的再生耗鹽量×95÷150=以前的再生耗鹽量×63%。

這樣大大降低了耗鹽量，耗鹽量僅為以前耗鹽量的63%。降低運行成本37%。

4 "結(jié)束語

分析鈉離子交換器工作原理，找出影響其周期產(chǎn)水量耗鹽的影響因素，通過改用硬度小的原水，來提高再生周期產(chǎn)水量，從而降低總耗鹽量。耗鹽量僅為以前耗鹽量的63%。降低運行成本37%。

該項目獲得公司精益改善項目獎。

參考文獻

[1]《中華人民共和國國家標準工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準》（GBl576-2017）.

[2]許興煒，著.工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)（第2版）.

收稿日期：2018-12-7