1、離子交換器原理

　　對(duì)于離子交換技術(shù)而言，它是將液相中的離子與固相中的離子之間發(fā)生一定程度的化學(xué)反應(yīng)，且這一反應(yīng)具有一定的可逆性，在反應(yīng)過(guò)程之中液相中的某些離子會(huì)被離子交換固體所吸附。一般情況下，離子交換技術(shù)適宜圓球形樹(shù)脂為過(guò)濾原水，水中的離子會(huì)固定在樹(shù)脂上的離子發(fā)生一定程度的交換，當(dāng)前狀況下較常使用的離子交換方法主要有硬水軟化法與去離子法。在這其中，硬水軟化方法往往是在反滲透處理之前進(jìn)行處理，可以對(duì)水質(zhì)的硬度進(jìn)行一定程度的降低。而對(duì)于球狀樹(shù)脂的軟化，主要是通過(guò)兩個(gè)鈉離子與一個(gè)鈣離子或者鎂離子進(jìn)行交換的方式予以實(shí)現(xiàn)。離子交換樹(shù)脂利用氫離子交換陽(yáng)離子，以氫氧根離子與陰離子交換，在這一過(guò)程中，陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂可以被分別包裝在不同的離子交換床之中，可以進(jìn)一步細(xì)分為陰離子交換床與陽(yáng)離子交換床。除此之外，還可以對(duì)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與陰離子交換樹(shù)脂進(jìn)行一定程度的混合，并將之放置于同一個(gè)離子交換床之中。總而言之，無(wú)論是在何種形式的交換床之中，樹(shù)脂與水中的雜質(zhì)會(huì)帶有一定的電荷，當(dāng)與樹(shù)脂上的氫離子或者氫氧根離子完成交換之后，就必須進(jìn)行“再生”。對(duì)于再生而言，其程序與純化程序完全相反，主要是對(duì)氫離子與氫氧根離子進(jìn)行一定程度的利用，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)附著在離子交換樹(shù)脂上的雜質(zhì)進(jìn)行交換。

　　2、樹(shù)脂

　　人工合成的樹(shù)脂是一種高分子電解質(zhì)，以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，具有難溶性的特點(diǎn)。以樹(shù)脂骨架上的活性基團(tuán)的差異性作為分類依據(jù)，可以將樹(shù)脂進(jìn)一步細(xì)分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂、兩性離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂和氧化還原樹(shù)脂。需要注意的是，要想將樹(shù)脂有效應(yīng)用于交換分離之中，需要保證樹(shù)脂具有不溶性的特點(diǎn)，同時(shí)還需具備一定的交聯(lián)度與溶脹作用，除此之外，還要求交換的容量與穩(wěn)定性高。離子交換反應(yīng)是一個(gè)可逆的過(guò)程，相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明：在常溫環(huán)境之下稀溶液中陽(yáng)離子交換勢(shì)會(huì)隨著離子電荷的增高以及半徑的增大而不斷增大;而高分子量的有機(jī)離子以及金屬絡(luò)合陰離子具有相對(duì)較高的交換勢(shì)。從速度方面來(lái)看，離子交換的速度會(huì)隨著樹(shù)脂交聯(lián)度的增大而出現(xiàn)一定程度上的降低，且隨著顆粒的減小而補(bǔ)單增加。同時(shí)，當(dāng)溫度逐漸升高、濃度不斷增大時(shí)，交換的反應(yīng)速率也會(huì)隨之加快。

　　3、再生廢水中和處理

　　3.1 中和處理流程

　　首先對(duì)再生廢水進(jìn)行有效的收集，并將之集中于中和處理池當(dāng)中，當(dāng)中和處理池中積累到設(shè)計(jì)的水量時(shí)，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)并通入壓縮空氣對(duì)其進(jìn)行一定程度的攪拌。然后，啟動(dòng)廢水泵進(jìn)行廢水循環(huán)流程，并對(duì)廢水池中液體的pH值進(jìn)行測(cè)量。在檢測(cè)之后如果pH值在6以下時(shí)，向廢水池中進(jìn)行加堿以進(jìn)行中和處理;而當(dāng)檢測(cè)的pH值大于9時(shí)，則需要在向廢水池中加入一定的酸進(jìn)行中和。只有將廢水池中的pH值控制在6至9的范圍之內(nèi)，才能進(jìn)行廢水排放操作。然而在實(shí)際的操作過(guò)程中，對(duì)于酸堿量的把控存在著一定的難度，因此會(huì)存在重復(fù)作業(yè)的情況，增加了廢水處理的時(shí)間，造成了不必要的浪費(fèi)。

　　3.2 中和用堿量

　　在進(jìn)行離子交換樹(shù)脂再生廢水的中和處理中，如何有效計(jì)算出相對(duì)準(zhǔn)確的用堿量成為十分關(guān)鍵的問(wèn)題，當(dāng)廢水之中只含有某一類特定的酸時(shí)，則可以按照如下的公式對(duì)中和處理的用堿量進(jìn)行計(jì)算：

　　式中，S主要指的是中和處理池的面積;H為中和處理池的液位高度;M為堿的摩爾質(zhì)量;10-pH指的是廢水之中氫離子的濃度;ω為堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù);p則指的是堿的密度。在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)于處理池液位高度、堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與密度等相關(guān)參數(shù)的精確度控制存在較大難度，因此只能以粗略計(jì)算的方式得到用堿量的大致范圍，并依據(jù)此范圍作出一定程度的參考。

　　3.3 再生廢水處理效果的影響因素

　　(1)處理水量的影響：中和處理池的液位越高則廢水處理量就越大，攪拌的難度也會(huì)隨之增大，進(jìn)而導(dǎo)致酸、堿的擴(kuò)散速度放緩，循環(huán)周期變長(zhǎng)，中和處理時(shí)間變長(zhǎng)。設(shè)置2～3個(gè)廢水中和池，收集再生陽(yáng)樹(shù)脂產(chǎn)生的酸性廢水和再生陰樹(shù)脂產(chǎn)生的堿性廢水，二者進(jìn)行中和，可減少酸堿消耗量，在環(huán)境保護(hù)方面具有一定的意義。

　　(2)投加酸堿的速度：從理論上來(lái)看，提高加酸或者加堿的速度，能夠?qū)χ泻吞幚硭玫臅r(shí)間的進(jìn)行一定程度的減少，然而如果控制不當(dāng)?shù)脑捄苡锌赡艹霈F(xiàn)酸堿過(guò)量情況的發(fā)生。因此在實(shí)際操作過(guò)程之中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況合理控制酸堿的投加速度，一方面可以保證中和反應(yīng)的有效進(jìn)行，另一方面也可以節(jié)約酸堿的使用量。

　　(3)攪拌強(qiáng)度：為了對(duì)中和處理池中的中和反應(yīng)效率進(jìn)行一定程度的提升，在加入酸或者堿的同時(shí)需要攪拌廢水，以此加快傳質(zhì)，并達(dá)到提高中和效率的目的。在這一過(guò)程之中，對(duì)廢水的攪拌強(qiáng)度越大，中和處理所需的時(shí)間則越短。

　　(4)循環(huán)流量：當(dāng)循環(huán)流量較大時(shí)，可以對(duì)中和處理池中廢水的pH值進(jìn)行較為準(zhǔn)確的反映，進(jìn)而可以據(jù)此對(duì)酸堿投加量進(jìn)行更為合理的控制。但需要注意的是，當(dāng)選定廢水泵之后，循環(huán)流量也隨之確定，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程之中需要對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行一定程度的考慮。

　　4、再生廢水減排

　　4.1 再生劑的純度

　　一般情況下，再生劑的純度一方面會(huì)對(duì)離子交換樹(shù)脂的再生成都造成一定程度的影響，另一方面也會(huì)影響到出水的水質(zhì)。如果再生劑的質(zhì)量達(dá)不到相應(yīng)的要求，就會(huì)導(dǎo)致再生程度降低，出水量以及出手的水質(zhì)也會(huì)受到一定程度的影響，在這種情況之下，便會(huì)導(dǎo)致再生次數(shù)的增加進(jìn)而加大再生劑和水的用量，最終導(dǎo)致再生排放量增大。

　　4.2 再生劑用量

　　再生劑的用量會(huì)對(duì)樹(shù)脂交換容量的恢復(fù)程度造成最為直接的影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益以及再生廢水的排放量造成一定程度的影響。在初期階段，隨著再生劑用量的增加，樹(shù)脂的再生度會(huì)得到一定程度上的提高;但當(dāng)再生劑的量達(dá)到一定值之后，樹(shù)脂再生度便不會(huì)再發(fā)生十分明顯的變化。目前狀況下，樹(shù)脂再生大多采用固定劑用量法，這一方法一方面會(huì)消耗掉大量的酸堿，另一方面也會(huì)造成廢液中pH值難以達(dá)標(biāo)。針對(duì)這種情況，需要采取有效措施對(duì)樹(shù)脂再生工藝進(jìn)行有效的優(yōu)化，對(duì)影響離子交換樹(shù)脂再生的再生劑的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行一定程度的控制，并進(jìn)行合理組合，提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

　　4.3 廢水回收利用

　　離子交換樹(shù)脂再生過(guò)程中各個(gè)步驟的排水水質(zhì)有所不同，其中部分排水水質(zhì)良好，可回收利用。如電廠化學(xué)補(bǔ)給水處理為逆流再生離子交換床，其運(yùn)行過(guò)程為：備用―正洗―制水―停運(yùn)―小反洗―放水―再生―置換―正洗―備用。

　　其中反洗水、正洗排水均可以實(shí)現(xiàn)回收，不但可以減少?gòu)U水排放量，也有利于中和處理，并且在一定程度上還可以改善進(jìn)水水質(zhì)。中和處理之后的廢水，再經(jīng)混凝、澄清、過(guò)濾、反滲透等處理后，再返回至生水箱，循環(huán)利用，節(jié)約水資源。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　本文主要針對(duì)電廠樹(shù)脂再生廢水處理進(jìn)行研究與分析。首先對(duì)離子交換原理與樹(shù)脂進(jìn)行了一定程度的闡述，然后在此基礎(chǔ)上從中和處理流程、中和用堿量以及再生廢水處理效果的影響因素三個(gè)方面分析了再生廢水的中和處理，最后介紹了再生劑的純度、再生劑用量以及樹(shù)脂清洗對(duì)于再生廢水減排的影響。(來(lái)源：國(guó)家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油分公司)