对新脱盐站酸性废水处理的探讨（刘挺,陈学在,张世云）

1、新脱盐站废水的现况

动力厂供热车间新脱盐站建于80年代初，主要任务是向一化、三胺、催化、供热35吨锅炉等化工单位供送电导率≤10μs/cm、SiO2≤0.2mg/l的脱盐水。该系统采用离子交换一级复床除盐工艺，阳床、阴床均为固定床逆流式再生，再生剂分别为硫酸和氢氧化钠。

1.1废水来源

废水来源于阳床和阴床的再生过程。当阳床运行失效后，需用1%、2%的稀硫酸对阳床进行再生，阳床再生时产生酸性废水；当阴床运行失效后，需用1%的氢氧化钠对阴床进行再生，阴床再生时产生碱性废水。

1.2废水的水质、水量

该废水属无机化工二次废水，由于该系统设计缺陷，酸性废水水量远大于碱性废水，两种废水中和后平均PH值为1.2左右，水体中主要含硫酸及各类无机盐，水量达14.7t/h。

1.3废水处理方式

该废水目前的处理方式是两种废水简单中和后进入一座200m3废水池，在废水池中投加固体氢氧化钠，调节至PH值为6~9后，间断排入1号沟。废水工艺流程如图1：

2、新脱盐站废水处理存在的问题

2.1制水工艺设计不合理

原制水工艺设计不合理是造成废水处理困难的主要因素，其阳床制水周期仅为8小时，而阴床制水周期为24小时，加之原水污染、阳树脂中毒现象时有发生，这必然造成阳床制水周期缩短，再生酸耗高，再生频繁，使得酸性废水水量远大于碱性废水量，从而造成废水PH值严重偏低。

2.2中和处理成本高

由于采用投加99.9%的片碱进行中和处理，成本很高，将PH值为1.2的酸性废水调节至PH值为6~9，平均每吨废水耗碱1.75公斤，按目前片碱市场价约1700元/吨计，中和处理废水的片碱费用达3.06元/吨废水。

2.3中和处理控制困难、劳动强度大

由于废水池容量大、无搅拌设施，加之固碱溶解缓慢，常造成中和不彻底，废水池各个点PH值差异大，控制调节困难，需人工搅拌，工人劳动强度大。

2.4不安全因素多

废水池池墙狭窄，操作人员需在池墙上走动，进行人工搅拌。特别夏季来临时，由于曝晒、雷雨等因素，易造成操作人员中暑、滑跌、高处坠落等安全事故。

3、新脱盐站废水防治的探讨

对新脱盐站废水应从“防”、“管”、“治”三条途径加以综合治理。最好的办法是改进生产工艺，采用无“废”或少“废”工艺，消除或减少污染源，尽量不排或少排。加强管理也是预防和促使治理的有效手段。治理废水，使其达标排放，是最后的补救办法。由于车间已对废水处理采取了多项切实有效的管理措施，在此主要对改进制水工艺加以探讨。

3.1改进制水工艺

从工艺上考虑,可在新脱盐站的阳床前增设弱阳离子交换器。阳床前增设的弱阳离子交换器，可充分利用阳床再生排出的余酸对弱阳离子交换器进行再生。由于弱阳离子交换树脂的交换容量远大于强阳树脂的交换容量，这样既能提高阳床的抗污染能力，延长阳床的制水周期，降低阳床再生频率，减少酸性废水排放量；又可使弱阳离子交换器排出的酸性废水的PH值显著提高。工艺流程如图2：

3.1.1弱酸树脂体积初步测算

正确计算并综合确定强弱两种树脂的比例是发挥该工艺特性的决定性因素。以两种树脂同时失效为原则，我们根据2004年3月西南电力设计院提供的新脱盐站的水质全分析报告和新脱盐站阳床的现况，参考某树脂生产厂提供的D113树脂的工作交换容量进行了初步测算：

Vr=Vq [Eq(Hz-a)÷Er(Ck-Hz +a)]

=8.83[815.6(3.29-0.2)÷1631.3(5.2956-3.29+0.2)]

=6.59 m3

式中: Vr --------弱酸树脂体积 Vq--------强酸树脂体积

Eq--------强酸树脂工交容量 Hz--------水中碳酸盐硬度

Er--------弱酸树脂工交容量 Ck --------水中∑阳离子

a----------弱酸树脂层出水平均碳酸盐硬度的泄漏量

计算结果显示当弱酸树脂体积为6.59 m3时，阳床和弱酸离子交换器可以实现同步失效、同步再生。

3.1.2阳床制水周期与阴床制水周期的匹配

现在，阳床和弱酸离子交换器可以做到同步失效、同步再生了。但其是否能与阴床基本做到同步失效、同步再生呢？我们根据生产水水质全分析数据、阳床和弱酸离子交换器的工交容量、现有系统要求的生产能力进行了测算：

T=（Eq×Vq + Er×Vr）÷(Ck×Q)

=（815.6×8.83+1631.3×6.59）÷(5.2956×170)

=19.9小时

式中: T -------- 阳床制水周期 Q --------阳床出力

计算结果显示阳床制水周期略小于阴床24小时的制水周期。由于脱盐工艺设计要求阳床制水周期要比阴床的制水周期略短，以保证脱盐水的水质，这一结果正好符合要求。

3.1.3设备来源

因公司即将建设3万吨/年三聚氰胺装置，供热车间的水处理岗位将拆迁，弱阳离子交换器是否可以利用水处理岗位拆迁后的旧设备呢？我们对树脂的填装高度进行了测算：

Hr=Vr÷（πR2）= 6.59÷（3.14×1.252）= 1.34m

式中: Hr--------弱阳离子交换树脂的填装高度

R--------弱阳离子交换器半径

计算结果显示大于0.8~1.0 m的安全高度，只需将其树脂进行更换并按计算量装填弱阳离子交换树脂即可。

3.1.4效果和经济效益预测

改变原制水工艺后，制水的酸耗和废水处理的碱耗都将大幅下降。由于阳床制水周期延长为19.9小时，可与阴床实现同步再生，与现在的运行方式相比，每天可少再生一台阳床，且排出的废水将接近中性，与现在的废水处理方式相比，每天可节约片碱达650公斤，全年可节约废水处理费用40余万元，不到一年即可收回其投资，经济效益显著。

参考文献：

《水污染防治手册》 北京市环境保护科学研究所编 上海科学技术出版社1989年第一版

《化工环境保护设计手册》 化学工业部环境保护设计技术中心站编 化学工业出版社1998年第一版

《工业水处理技术问答及常用数据》 金熙 项成林 齐冬子编 化学工业出版社1997年第二版

《热力发电厂水处理》 武汉水利电力学院化学教研室编 水利电力出版社1977年第一版