1 引言

寶鋼一水場(chǎng)純水系統(tǒng)是由日本新日鐵設(shè)計(jì)，由日本引進(jìn)裝置，采取離子交換法制水。該裝置設(shè)置4床5塔式5個(gè)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(fù)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(yùn)行方式為手動(dòng)、聯(lián)動(dòng)和自動(dòng)三種。正常情況下采用自動(dòng)運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)由電導(dǎo)率計(jì)檢測(cè)并聯(lián)鎖(其標(biāo)準(zhǔn)為電導(dǎo)率≤10 S／cm)。制水方式為定體積和定水質(zhì)運(yùn)行二種，該系統(tǒng)自1984年7月調(diào)試投產(chǎn)，至今運(yùn)行良好

2 工藝特點(diǎn)

(1)工藝設(shè)計(jì)中設(shè)置用來提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前置式交換塔，即將原來可以通過一個(gè)強(qiáng)酸性樹脂交換塔和一個(gè)強(qiáng)堿性交換塔制取純水，分別改為一大一小二級(jí)交換塔，大的在前的在后。其特點(diǎn)為：當(dāng)其再生時(shí)，再生液對(duì)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(diǎn)，也保留了順流再生工藝操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。由于進(jìn)水經(jīng)過二級(jí)處理，使出水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。

(2)每個(gè)樹脂塔內(nèi)設(shè)置縫隙式布水裝置，其特點(diǎn)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(shí)。

(3)在每一系列的二級(jí)陰床出水端均設(shè)置電導(dǎo)率計(jì)，用以檢測(cè)系列出水電導(dǎo)率瞬時(shí)值，并與制水過程中電導(dǎo)率超過10v S／cm時(shí)停止制水進(jìn)行聯(lián)鎖，對(duì)保證純水供水的質(zhì)量起到了制約作用。

(4)純水系統(tǒng)原水總管設(shè)置泄壓回流裝置，當(dāng)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(shí)，通過設(shè)定的管道壓力進(jìn)行泄壓回流。相對(duì)穩(wěn)定了進(jìn)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(shí)。

(5)對(duì)純水陰床的氫氧化鈉再生系統(tǒng)設(shè)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(jié)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(zhì)的水進(jìn)行反洗。No．1陽床采用過濾水反洗，No 1陰床采用純水進(jìn)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(shè)置共同的純水廢液中和裝置，對(duì)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(shè)置閥門高度適中的氣動(dòng)閥，通過限位來調(diào)節(jié)工況流量，有利于運(yùn)行及再生流量、壓力穩(wěn)定，運(yùn)行點(diǎn)檢及檢修方便。

3 存在問題

(1)由于純水系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計(jì)水質(zhì)差異較大，當(dāng)采用定體積制水時(shí)，設(shè)計(jì)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(dǎo)致再生用酸、堿消耗量太大，純水自耗水量偏大，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。

(2)由于系列制水與純水配水池液位設(shè)置了聯(lián)鎖，一旦純水配水池水位達(dá)到高水位時(shí)，所有系列將停止制水。但當(dāng)配水池水位降低至系列自動(dòng)投入制水時(shí)，在其工況程序設(shè)計(jì)中有5min的循環(huán)制水，即制水后出水不進(jìn)人純水配水池而返回過濾水配水池，既浪費(fèi)了純水產(chǎn)量，不經(jīng)濟(jì)，又對(duì)純水配水池安全水位造成一定的威脅。

(3)樹脂塔內(nèi)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，廢液混合時(shí)間長(zhǎng)約2～3 h，既增加藥品消耗、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用且中和不好，排放叉經(jīng)常超標(biāo)。

4 工藝改善對(duì)策與實(shí)績(jī)

(1)寶鋼工業(yè)水處理的原水來自水庫(kù)及長(zhǎng)江原水(夏、秋季時(shí))，水質(zhì)相對(duì)較穩(wěn)定，因此工業(yè)水經(jīng)過濾后的水質(zhì)也相對(duì)穩(wěn)定：過濾水陰、陽離子總量一般在120～200 m L左右，與原設(shè)計(jì)水質(zhì)500～550 m L相差甚大。在考慮了長(zhǎng)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(diǎn)的基礎(chǔ)上，將純水周期制水量定位在4 700～5 000 m³ ，較為合適。此項(xiàng)工藝改善，已于1990年提出并實(shí)施至今．運(yùn)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(shè)計(jì)下降1倍(1990年累計(jì)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(jì)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(shí)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(chǎng)因故不能投產(chǎn)，一水場(chǎng)經(jīng)歷了近1年的超負(fù)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(shí)將一水場(chǎng)純水進(jìn)水實(shí)績(jī)提供給三期二水場(chǎng)作為設(shè)計(jì)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(shè)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(shè)置制水前循環(huán)的原因是：當(dāng)純水系列制水停止后再進(jìn)行制水時(shí)會(huì)出現(xiàn)純水電導(dǎo)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(dǎo)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(jì)，將浪費(fèi)600 m³ ／d水。此項(xiàng)工藝的改善，已于1992年6月提出，并將P Tlc程序中設(shè)置的5 rain改為5 s，不需投資，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益累計(jì)達(dá)1 699．11萬元。

(3)針對(duì)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(dǎo)致塔內(nèi)壓力上升，使樹脂層壓實(shí)不利再生的狀況，自1988年開始實(shí)施了每年進(jìn)行1～2次開罐反洗作業(yè)，每次作業(yè)均進(jìn)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(xiàng)作業(yè)在二水場(chǎng)調(diào)試、試生產(chǎn)中相繼加以推廣應(yīng)用，贏得美方專家的贊嘆。

(4)一水場(chǎng)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(cè)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(jì)量槽內(nèi)將其電極控制進(jìn)藥液位降低13 cm左右，即投堿量減少0．5 t左右，此項(xiàng)改善也不需投資，便產(chǎn)生了可觀的效果：其一，累計(jì)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(tái)時(shí)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(biāo)次數(shù)，此項(xiàng)工藝改善成果日前已應(yīng)用于二水場(chǎng)純水系統(tǒng)，情況良好。

5 結(jié)語

純水制水運(yùn)行工藝較其他水處理工藝復(fù)雜一些，一水場(chǎng)純水制水工藝又是日方設(shè)計(jì)并提供設(shè)備，由外國(guó)專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)試生產(chǎn)運(yùn)行的是墨守成規(guī)，還是針對(duì)實(shí)際情況加以改善、提高，有觀念問題，也有技術(shù)問題，在突破觀念的基礎(chǔ)上 加以改善、創(chuàng)新，本著對(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)的態(tài)度加以鉆研、深化、領(lǐng)會(huì)，才能作出實(shí)事求是的實(shí)踐。實(shí)踐證明，一水場(chǎng)純水系統(tǒng)存在問題的改善是成功的，不僅增加了純水設(shè)備的制水能力，而且在降成本方面，在如何設(shè)計(jì)二水場(chǎng)純水規(guī)模、指導(dǎo)二水場(chǎng)純水運(yùn)行方面作出了成功的表率。

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