發(fā)布時(shí)間：2018-6-12 21:23:18  中國污水處理工程網(wǎng)

　　申請(qǐng)日2013.08.26

　　公開(公告)日2013.12.11

　　IPC分類號(hào)G01N33/00; C02F1/42; B01J49/00

　　摘要

　　本發(fā)明提供了一種電廠凝結(jié)水處理用高速混床樹脂再生動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括在陽樹脂進(jìn)酸再生期間，監(jiān)測(cè)洗脫液中鈉離子、銨離子的含量;以及，在陰樹脂進(jìn)堿再生期間，監(jiān)測(cè)洗脫液中磷酸根離子和/或活性硅離子的含量。本發(fā)明方法在最優(yōu)再生參數(shù)條件下對(duì)樹脂進(jìn)行再生后，不僅可以節(jié)約再生成本，節(jié)約水資源，同時(shí)能改善混床出水的水質(zhì)，降低熱力系統(tǒng)的腐蝕，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種電廠凝結(jié)水處理用高速混床樹脂再生動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述 方法包括在陽樹脂進(jìn)酸再生期間，取樣監(jiān)測(cè)洗脫液中鈉離子、銨離子的含量;以及， 在陰樹脂進(jìn)堿再生期間，取樣監(jiān)測(cè)洗脫液中磷酸根離子和/或活性硅離子的含量。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述方法還包括在陽樹脂進(jìn) 酸再生期間，以及，在陰樹脂進(jìn)堿再生期間，在取樣后分別監(jiān)測(cè)其pH值及電導(dǎo)率。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，對(duì)于陽樹脂進(jìn)酸再生， 通過調(diào)整進(jìn)酸時(shí)間、進(jìn)酸濃度和/或進(jìn)酸流量，使洗脫液中鈉離子、銨離子的含量分 別小于其最高值的1%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，使用origin軟件，根據(jù)陽樹 脂洗脫液中鈉離子、銨離子的含量來計(jì)算陽樹脂進(jìn)酸再生時(shí)進(jìn)酸時(shí)間、進(jìn)酸濃度和/ 或進(jìn)酸流量。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，陽樹脂進(jìn)酸再生的條件為： 進(jìn)酸時(shí)間為55min，進(jìn)酸濃度為3.5%，進(jìn)酸流量為8t/h。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，對(duì)于陰樹脂進(jìn)堿再生，通過 調(diào)整進(jìn)堿時(shí)間、進(jìn)堿濃度和/或進(jìn)堿流量，使洗脫液中磷酸根離子和/或活性硅離子的 含量分別小于其最高值的5%。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，使用origin軟件，根據(jù)陰樹 脂洗脫液中磷酸根離子和/或活性硅離子的含量來計(jì)算陰樹脂進(jìn)堿再生時(shí)進(jìn)堿時(shí)間、 進(jìn)堿濃度和/或進(jìn)堿流量。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述陰樹脂進(jìn)堿再生條件： 控制進(jìn)堿時(shí)間為80min，進(jìn)堿濃度為3.5%，進(jìn)堿流量為7t/h。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在陽樹脂進(jìn)酸再 生期間，所述取樣為每5min取樣洗脫液一次。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，在陰樹脂進(jìn)堿再 生期間，所述取樣為每5min取樣洗脫液一次。

　　說明書

　　一種電廠凝結(jié)水處理用高速混床樹脂再生動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及電廠凝結(jié)水的處理領(lǐng)域，具體的說，涉及一種電廠凝結(jié)水處理用高速 混床樹脂再生動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。

　　背景技術(shù)

　　在火力發(fā)電的生產(chǎn)過程中，作為發(fā)電機(jī)組工作介質(zhì)的水在熱力系統(tǒng)中是循環(huán)使用 的，高質(zhì)量的水汽品質(zhì)是熱力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件之一，尤其是高速機(jī)組。 因此，作為給水重要組成部分的汽輪機(jī)凝結(jié)水進(jìn)行凈化處理是必要的�；鹆Πl(fā)電廠的 汽輪機(jī)凝結(jié)水是蒸汽在汽輪機(jī)中做完功以后冷凝形成的。通常來說，凝結(jié)水應(yīng)該是很 純凈的，但實(shí)際上在凝結(jié)水形成過程中或水汽循環(huán)過程中因某些原因會(huì)受到一定程度 的污染，增加了凝結(jié)水中的溶解鹽類和固體微粒。消除污染源雖然是防止凝結(jié)水污染 的根本辦法，但完全消除是不可能的，因此凝結(jié)水精處理就成為高參數(shù)火力發(fā)電機(jī)組 水處理的一項(xiàng)重要任務(wù)。

　　凝結(jié)水精處理系統(tǒng)主要是前置過濾器與高速混床的串連，混床內(nèi)裝有陽樹脂和陰 樹脂的混合樹脂。凝結(jié)水中的陽離子與陽樹脂反應(yīng)而被除去，陰離子與陰樹脂反應(yīng)而 被除去。樹脂失效后，陽樹脂用酸再生，陰樹脂用堿再生。

　　目前，很多電廠的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)高速混床中的樹脂再生參數(shù)大多是調(diào)試期間 根據(jù)理論計(jì)算出來的，而在運(yùn)行期間當(dāng)電廠水汽品質(zhì)、樹脂量等條件發(fā)生變化時(shí)，沒 有合理的調(diào)整手段。由于各電廠凝結(jié)水中水質(zhì)成分組成不同、雜質(zhì)離子含量不同，因 此對(duì)于參考其他運(yùn)行電廠的數(shù)據(jù)并不能保證再生參數(shù)條件的最優(yōu)。

　　對(duì)于發(fā)表的論文或公開出版的專著的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其主要是通過理論計(jì)算及推導(dǎo)得 來的，其主要是一個(gè)參考作用，也不能保證在各個(gè)電廠均能達(dá)到最優(yōu)化。

　　樹脂廠家在出廠前進(jìn)行的小型模擬試驗(yàn)而得出的再生參數(shù)條件，由于其采用的均 為新樹脂，同時(shí)其水質(zhì)條件不同，其得出的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的樹脂再生時(shí)的參數(shù)條件 可能存在一定的差距。

　　此時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種情況：一種是再生過程中進(jìn)酸堿濃度、時(shí)間、流量等參數(shù)不足， 另一種是再生過程中進(jìn)酸堿濃度、時(shí)間、流量等參數(shù)過量。前者會(huì)造成樹脂再生不徹 底，而解決這一問題的主要手段就是靠提高樹脂的再生頻率，這將導(dǎo)致凝結(jié)水精處理 系統(tǒng)再生用鹽酸、氫氧化鈉、除鹽水量較大，并且樹脂頻繁輸送導(dǎo)致樹脂磨損大，造 成精處理設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用較高，同時(shí)也影響了設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至造成水汽品質(zhì)合格 率較低。后者會(huì)造成再生資源的浪費(fèi)，提高了再生成本。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種電廠凝結(jié)水處理用高速混床樹脂再生動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。

　　為達(dá)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種電廠凝結(jié)水處理用高速混床樹脂再生 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，所述方法包括將在陽樹脂進(jìn)酸再生期間，取樣監(jiān)測(cè)洗脫液中鈉離子、 銨離子的含量;以及，在陰樹脂進(jìn)堿再生期間，取樣監(jiān)測(cè)洗脫液中磷酸根離子和/或 活性硅離子的含量。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中優(yōu)選還包括在陽樹脂進(jìn)酸再生期間，以及，在 陰樹脂進(jìn)堿再生期間，在取樣后分別監(jiān)測(cè)其pH值及電導(dǎo)率。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中優(yōu)選所述方法包括，在陽樹脂進(jìn)酸再生期間， 監(jiān)測(cè)洗脫液中鈉離子、銨離子的含量，直至鈉離子、銨離子含量分別小于其最高值的 1%;

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中優(yōu)選使用origin軟件，根據(jù)陽樹脂洗脫液中鈉 離子、銨離子的含量來計(jì)算陽樹脂進(jìn)酸再生時(shí)進(jìn)酸時(shí)間、進(jìn)酸濃度和/或進(jìn)酸流量。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中優(yōu)選陽樹脂進(jìn)酸再生的條件為：進(jìn)酸時(shí)間為 55min，進(jìn)酸濃度為3.5%，進(jìn)酸流量為8t/h。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中進(jìn)一步優(yōu)選所述方法包括，在陰樹脂進(jìn)堿再生 期間，監(jiān)測(cè)洗脫液中磷酸根離子和/或活性硅離子的含量，直至磷酸根離子和/或活性 硅離子的含量分別小于其最高值的5%。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中優(yōu)選使用origin軟件，根據(jù)陰樹脂洗脫液中磷 酸根離子和/或活性硅離子的含量來計(jì)算陰樹脂進(jìn)堿再生時(shí)進(jìn)堿時(shí)間、進(jìn)堿濃度和/或 進(jìn)堿流量。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中優(yōu)選所述陰樹脂進(jìn)堿再生條件：控制進(jìn)堿時(shí)間 為80min，進(jìn)堿濃度為3.5%，進(jìn)堿流量為7t/h。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中進(jìn)一步優(yōu)選在陽樹脂進(jìn)酸再生期間，所述取樣 為每5min取樣洗脫液一次。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中進(jìn)一步優(yōu)選在陰樹脂進(jìn)堿再生期間，所述取樣 為每5min取樣洗脫液一次。

　　具體實(shí)施時(shí)，洗脫液中所述各離子濃度的最高值是在監(jiān)測(cè)過程中確定。通常，隨 著洗脫時(shí)間的延長(zhǎng)，洗脫液中所述各離子濃度呈先升高后降低的趨勢(shì)。

　　對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做具體闡述如下：據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前大部分電廠精處理高速混床 均采用氫型運(yùn)行后自然轉(zhuǎn)型為銨型混床運(yùn)行的方式。

　　當(dāng)高速混床為銨型運(yùn)行時(shí)，以除去水中NaCl為例，其交換反應(yīng)式為：

　　上述反應(yīng)的最終產(chǎn)物為NH4OH，其反應(yīng)的完全程度與混床出水pH值和樹脂中 離子的組成有關(guān)。

　　按質(zhì)量作用定律：

　　$K_{N{H}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}=\frac{\left[\mathrm{RNa}\right]}{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}=0.75---\left(3\right)$

　　$K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}=\frac{\left[\mathrm{RCl}\right]}{\left[\mathrm{ROH}\right]}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}=11.1---\left(4\right)$

　　如要求混床的出水水質(zhì)為Na+<1μg/L和Cl-<1μg/L，則可按上式計(jì)算必要的樹 脂再生度。

　　$K_{N{H}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}=\frac{\left[\mathrm{RNa}\right]}{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}---\left(5\right)$

　　移項(xiàng)得$\frac{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}{\left[\mathrm{RNa}\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{NH}}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}---\left(6\right)$

　　將[RNa]=1–[RNH4]，代入式(6)得：

　　$\frac{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}{1-\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{NH}}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}}\frac{\left[{\mathrm{NH}}_4^{+}\right]}{\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]}---\left(7\right)$

　　如混床出水的pH為9時(shí)，則$\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]={[\mathrm{NH}}_4^{+}]=1\times {10}^{-5}\mathrm{mol}/L.$

　　要求出水$\left[{\mathrm{Na}}^{+}\right]=1\mathrm{\mu g}/L={10}^{-6}g/L=\frac{1\times {10}^{-6}}{23}=4.35{\times 10}^{-8}\mathrm{mol}/L,$將上述數(shù)據(jù)及 $K_{{\mathrm{NH}}_4^{+}}^{{\mathrm{Na}}^{+}}=0.75$代入式(7)，得

　　$\frac{\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}{1-\left[{\mathrm{RNH}}_4\right]}=\frac{1}{0.75}\frac{[10\times {10}^{-6}]}{[4.35\times {10}^{-8}]}=307$

　　[RNH4]=307(1-[RNH4])

　　$\left[\mathrm{RN}{H}_4\right]=\frac{307}{308}=0.9967$

　　即要求陽樹脂的再生度達(dá)到99.67%。

　　$K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}=\frac{\left[\mathrm{RCl}\right]}{\left[\mathrm{RoH}\right]}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}---\left(8\right)$

　　移項(xiàng)得$\frac{\left[\mathrm{ROH}\right]}{\left[\mathrm{RCl}\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}---\left(9\right)$

　　將[RCl]=1–[ROH]，代入式(13)

　　$\frac{\left[\mathrm{ROH}\right]}{1-\left[\mathrm{ROH}\right]}=\frac{1}{K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}}\frac{\left[{\mathrm{OH}}^{-}\right]}{\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]}---\left(10\right)$

　　如要求出水$\left[{\mathrm{Cl}}^{-}\right]=1\mathrm{\mu g}/L=1{\times 10}^{-6}g/L=\frac{1.5\times 10^{-6}}{35.5}=2.8\times 10^{-8}\mathrm{mol}/L,$將上述數(shù)據(jù) 及$K_{{\mathrm{OH}}^{-}}^{{\mathrm{Cl}}^{-}}=11.1$代入式(10)，得

　　$\frac{\left[\mathrm{ROH}\right]}{1-\left[\mathrm{ROH}\right]}=\frac{1}{11.1}\times \frac{10\times {10}^{-6}}{2.8\times {10}^{-8}}=32.18$

　　[ROH]=32.18(1-[ROH])

　　[ROH]=0.97

　　即要求陰樹脂的再生度為97%。

　　因此為達(dá)到精處理出水水質(zhì)的要求，必須保證陽樹脂再生度達(dá)到99.7%以上、陰 樹脂再生度達(dá)到97%以上。

　　精處理樹脂再生可以調(diào)整的所有參數(shù)條件為：陰樹脂再生時(shí)可以進(jìn)行調(diào)整的不同 再生參數(shù)條件分別為進(jìn)堿時(shí)間(min)、置換時(shí)間(min)、進(jìn)堿濃度(%)、進(jìn)堿流量 (t/h);陽樹脂再生時(shí)可以進(jìn)行調(diào)整的不同再生參數(shù)條件分別為進(jìn)酸時(shí)間(min)、置 換時(shí)間(min)、進(jìn)酸濃度(%)、進(jìn)酸流量(t/h)。由于置換時(shí)僅消耗除鹽水，且其用 量不大，只要置換時(shí)間能達(dá)到一定時(shí)間，其變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果沒多大影響，因此，本發(fā) 明中沒有將置換時(shí)間作為正交試驗(yàn)的因素，而是選擇進(jìn)堿時(shí)間(min)、進(jìn)堿濃度(%)、 進(jìn)堿流量(t/h)，進(jìn)酸時(shí)間(min)、進(jìn)酸濃度(%)、進(jìn)酸流量(t/h)作為正交試驗(yàn)的 因素，通過設(shè)計(jì)一個(gè)3因素、3水平的正交試驗(yàn)條件，確定陰、陽樹脂再生的不同再 生參數(shù)條件。在每次樹脂再生過程中，隔5分鐘取樣再生過程期間陽、陰樹脂的洗脫 液。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試陽樹脂再生過程中洗脫液的酸度、鈉離子含量、銨離子含量及電導(dǎo) 率等數(shù)值;測(cè)試陰樹脂再生過程中洗脫液的堿度、氯離子含量、磷酸根離子含量、活 性硅含量及電導(dǎo)率等數(shù)值。根據(jù)每次再生過程的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，摸索 陽、陰樹脂再生洗脫液中酸、堿度及雜質(zhì)離子的變化趨勢(shì)和規(guī)律。通過專用軟件對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行曲線擬合和分析，總結(jié)出符合再生度要求的陰、陽樹脂的最優(yōu)再生參數(shù)條件。

　　陰、陽樹脂正交試驗(yàn)條件如下：

　　a陰樹脂再生時(shí)不同參數(shù)條件：3因素分別為進(jìn)堿時(shí)間(min)、進(jìn)堿濃度(%)、 進(jìn)堿流量(t/h);3水平分別為進(jìn)堿時(shí)間(t1、t2、t3)、進(jìn)堿濃度(c1、c2、c3)、進(jìn)堿 流量(L1、L2、L3)。

　　b陽樹脂再生時(shí)不同參數(shù)條件：3因素分別為進(jìn)酸時(shí)間(min)、進(jìn)酸濃度(%)、 進(jìn)酸流量(t/h);3水平分別為進(jìn)酸時(shí)間(t1、t2、t3)、進(jìn)酸濃度(c1、c2、c3)、進(jìn)酸 流量(L1、L2、L3)。

　　本發(fā)明通過正交試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

　　在進(jìn)酸再生期間，當(dāng)洗脫液中鈉離子、銨離子等雜質(zhì)離子的含量小于其最高值的 1%時(shí)，陽樹脂的再生度能達(dá)到99.7%以上，此時(shí)陽樹脂再生度能滿足混床出水Na+< 1μg/L要求。

　　在進(jìn)堿再生期間，當(dāng)洗脫液中磷酸根離子和/或活性硅等雜質(zhì)離子的含量小于其 最高值的5%時(shí)，陰樹脂的再生度能達(dá)到97%以上，此時(shí)陰樹脂再生度能滿足混床出 水Cl-<1μg/L要求。

　　本發(fā)明的方法可以適用于任何電廠的凝結(jié)水處理用高速混床樹脂再生。

　　其中對(duì)于凝結(jié)水高速混床樹脂均能適用。

　　根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，其中優(yōu)選所述方法包括陽樹脂進(jìn)酸再生期間，控制 進(jìn)酸時(shí)間為55min，進(jìn)酸濃度為3.5%，進(jìn)酸流量為8t/h;陰樹脂進(jìn)堿再生期間，控制 進(jìn)堿時(shí)間為80min，進(jìn)堿濃度為3.5%，進(jìn)堿流量為7t/h。

　　綜上所述，本發(fā)明提供了一種電廠凝結(jié)水處理用高速混床樹脂再生動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方 法。本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　本發(fā)明在樹脂再生過程中通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)再生洗脫液中各種雜質(zhì)離子的含量的變 化趨勢(shì)，并采取正交試驗(yàn)及曲線擬合的方法，可以總結(jié)出不同電廠精處理樹脂再生時(shí) 的最優(yōu)再生參數(shù)條件。通過在優(yōu)化調(diào)整再生參數(shù)條件進(jìn)行再生后，不僅可以節(jié)約再生 成本，提高精處理制水周期，更有利于改善精處理的出水水質(zhì)，降低機(jī)組熱力系統(tǒng)腐 蝕和結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)電廠精處理運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。

　　精處理再生過程中對(duì)其再生洗脫液進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，可以準(zhǔn)確監(jiān)控陰、陽樹脂 再生狀態(tài)，找到陰、陽樹脂再生過程中的最優(yōu)再生參數(shù)條件。在最優(yōu)再生參數(shù)條件下 對(duì)樹脂進(jìn)行再生后，不僅可以節(jié)約再生成本，節(jié)約水資源，同時(shí)能改善混床出水的水 質(zhì)，降低熱力系統(tǒng)的腐蝕，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。