软化水设备在生产工艺优化

  阳离子交换法（ion exchange process）是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。

  离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.5～1.0mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分：

  ①强酸型阳离子交换树脂；

  ②弱酸型阳离子交换树脂。

  软化水生产中软化器所使用的是强酸型阳离子。强酸型阳离子交换树脂主要含有强酸性的反应基如磺酸基（-SO3H），此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。

1.现状介绍

1.1软化水生产工艺现状

  我公司现有两台软化器，一开一备，产水量为15m3/h。软化器内的树脂失效后，需人工用桶提200kg原盐（NaCl）到溶盐器溶解。配制2000L浓度约为10%的盐水存放在盐水储槽中，通过盐水泵打入软化器，将树脂浸泡120min，使树脂转化为Na型。再用工业水冲洗（约20min）直到出水总硬度合格，软化器才投入使用。软化水生产的工艺流程图见图1。

  浸泡再生工艺对于树脂再生的效果十分有限，每次再生完软化器只能使用2天左右，如果每天再生一次树脂，操作工的劳动强度较大。如果再生不及时，特别容易导致软化水总硬度超标。

1.2碱车间副产芒硝情况

  碱车间膜法脱硝工序的副产物芒硝（Na2SO4・10H2O）由于含水量高，价格低廉，难以出售，芒硝的处理一直是氯碱企业头痛的问题。很多氯碱单位是做成芒硝后再用工业水溶解排放。我厂的处理方法也基本一样，我厂有时候时直接排放浓水，浓水排放量约为4.5m3/h，其中NaCl含量约为190g/L，Na2SO4含量在30～40g/L。该浓水除了Na2SO4含量高以外其他杂质都很少，不加以利用直接排掉确实是很浪费资源。

2.工艺优化

2.1砂缸过滤器作预处理

  原工艺是工业水直接进入软化器，当工业水浊度大时会有大量的泥沙带入软化器，导致软化器内的树脂失效加快，且再生效果不佳。针对以上问题，我们在软化器进口采取加装砂缸过滤器的方式对进入软化器的工业水作预处理，两台砂缸过滤器一开一备，可实现相互切换和反洗的功能。加装砂缸过滤器之后可以有效的杜绝泥沙带入软化器影响树脂进行离子交换。

2.2树脂再生工艺改进

  原来的再生方法是采用盐水浸泡，该方法存在再生不均匀，再生的废液没能及时排出会影响树脂进一步的再生等问题，最终导致树脂再生不彻底。针对此问题，我们使用碱车间的芒硝溶液作再生液，采用逆流再生。再生液从软化器的底部进入顶部排出。因为再生液含有SO42-，再生过程中会生成CaSO4等固体颗粒[2]，所以我们必须要控制好再生液经过树脂层的流速，使生成的固体颗粒能及时带出软化器。软化水生产优化后的工艺见图2。

  经过多次试验我们最终确定了软化器再生的工艺：

  ①从碱车间的清液水泵（E140）出口加个三通接一根DN40的UPVC管至辅助车间软化器再生液盐水箱。

  ②在工业水和脱硝浓水利用管道混合器，将工业水和脱硝浓水按2：1的流量混合之后进入盐水箱，配制的溶液Na+浓度约为1mol/L。

  ③切换阀门用工业水流量约10m3/h，反冲洗树脂5～10min，直至出水不浑浊。

  ④开启再生液循环泵，切换阀门让再生液从软化器底部进入树脂，顶部排出，调节回流控制流量在4.5～5.5m3/h，持续60min。

  ⑤切换阀门用工业水流量约10m3/h，反冲树脂3～5min，再生完成待用。

3.小结

  软化水生产经过工艺优化之后，提高了树脂再生的效果。在同样的产水量下，工艺优化之前每台软化器再生完之后最多只能使用2天，而工艺优化之后每台软化器再生之后可以使用5天。再生液改用碱车间的芒硝溶液之后，可以回收利用芒硝溶液约360m3/a，同时可节省原盐约36t/a，并且降低了员工的劳动强度。

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