某水场纯水运行工艺改善的探索与实践
1 引言
宝钢一水场纯水系统是由日本新日铁设计，由日本引进装置，采取离子交换法制水。该装置设置4床5塔式5个系列，系列通水量为235 m3 ／h，系统产水能力16 100 m3／d。阴、阳离子交换塔内树脂失效后采用4％ ～5％ 氢氧化纳和盐酸溶液再生以恢复其交换能力，再生产生的废水集中于废液中和槽，加酸、碱中和至pH6～9排入纯水废液沉淀池，上层清水排人下水道，沉降产生的污混排至原水处理系统二浓槽一并处理；其制水、再生工况均由PLC程序控制，运行方式为手动、联动和自动三种。正常情况下采用自动运行方式，制水系列的停止、制水与纯水配水池水位联锁，出水标准由电导率计检测并联锁(其标准为电导率≤10 S／cm)。制水方式为定体积和定水质运行二种，该系统自1984年7月调试投产，至今运行良好
2 工艺特点
(1)工艺设计中设置用来提高经济运行的前置式交换塔，即将原来可以通过一个强酸性树脂交换塔和一个强碱性交换塔制取纯水，分别改为一大一小二级交换塔，大的在前的在后。其特点为：当其再生时，再生液对系列是逆流再生，也就是将纯净、浓度高的、好的再生液先通过交换容量尚有富余的、好的树脂塔(No．2塔)，再通过树脂基本失效的塔(No．1塔)。体现了好的再生液再生好的树脂，较差的再生液再生差树脂的逆流再生优点，也保留了顺流再生工艺操作简便的优点。由于进水经过二级处理，使出水水质相对稳定。
(2)每个树脂塔内设置缝隙式布水装置，其特点是布水均匀且反洗后树脂不易流失，但也存在着反洗后的悬浮物及碎树脂不易洗净的隐患，容易造成塔内压力过高，树脂层压实。
(3)在每一系列的二级阴床出水端均设置电导率计，用以检测系列出水电导率瞬时值，并与制水过程中电导率超过10v S／cm时停止制水进行联锁，对保证纯水供水的质量起到了制约作用。
(4)纯水系统原水总管设置泄压回流装置，当系列制水开启数量发生变化，随着流量增大或减少，压力随之降低或升高时，通过设定的管道压力进行泄压回流。相对稳定了进No 1阳床的原水压力，避免了No．1阳床树脂层的压力冲击及压实。
(5)对纯水阴床的氢氧化钠再生系统设置了蒸汽加热装置使氢氧化钠再生液温度控制在35℃左右，提高了阴床树脂洗脱速度，有利于提高除硅能力及舫止再生液在冬季的结晶，使阴床再生较为彻底。
(6)不同的树脂交换塔采用不同水质的水进行反洗。No．1阳床采用过滤水反洗，No 1阴床采用纯水进行反洗，No．2阳床、阴床由于在后，悬浮物积聚不多，每5～10周期用纯水大反洗一次这样，节约了纯水自耗水量。
(7)设置共同的纯水废液中和装置，对纯水再生废液集中处理，符合环保排放要求。
(8)树脂塔按照工况要求设置阀门高度适中的气动阀，通过限位来调节工况流量，有利于运行及再生流量、压力稳定，运行点检及检修方便。
3 存在问题
(1)由于纯水系统进水水质与设计水质差异较大，当采用定体积制水时，设计的每一周期制水量2 350 m3太少，未能发挥树脂工作交换容量，造成树脂过多的残存交换容量，导致再生用酸、碱消耗量太大，纯水自耗水量偏大，运行不经济。
(2)由于系列制水与纯水配水池液位设置了联锁，一旦纯水配水池水位达到高水位时，所有系列将停止制水。但当配水池水位降低至系列自动投入制水时，在其工况程序设计中有5min的循环制水，即制水后出水不进人纯水配水池而返回过滤水配水池，既浪费了纯水产量，不经济，又对纯水配水池安全水位造成一定的威胁。
(3)树脂塔内设置了缝隙式装置，悬浮物及碎树脂不易洗净，日积月累，造成塔内压力增高，恶性循环，影响再生效果。
(4)由于每次再生的酸、碱定量为4 06 t和4．6t，再生废液流人中和槽混合后pH值为11～12左右，还需加酸调节至pH值为6～9才符合排放标准，废液混合时间长约2～3 h，既增加药品消耗、设备运转费用且中和不好，排放叉经常超标。
4 工艺改善对策与实绩
(1)宝钢工业水处理的原水来自水库及长江原水(夏、秋季时)，水质相对较稳定，因此工业水经过滤后的水质也相对稳定：过滤水阴、阳离子总量一般在120～200 m L左右，与原设计水质500～550 m L相差甚大。在考虑了长江枯水季节不利状况及树脂工作交换容量随使用期限而降低等特点的基础上，将纯水周期制水量定位在4 700～5 000 m3 ，较为合适。此项工艺改善，已于1990年提出并实施至今．运行状况良好。由于周期制水量提高1倍多，因而再生次数比设计下降1倍(1990年累计至今减少再生8 994次)，纯水自耗水量也下降1倍。近10年来．节约盐酸36 516t；节约氢氧化钠41 372t；节约自耗纯水305 796万m3；节约自耗过滤水152．898万m3 ，并且减少排放量458．694万m3，取得了可观的经济效益和环保效益 特别是由于周期制水量提高，节约了再生时间，增加了纯水产水能力。在三期调试、试生产阶段，厂内纯水用量急增，二水场因故不能投产，一水场经历了近1年的超负荷供水，最大日供纯水2．4万m3，确保了三期正常调试及试生产纯水需用量。同时将一水场纯水进水实绩提供给三期二水场作为设计纯水生产规模的依据，减少了三分之一(2 5万m3／d)的纯水设备规模，节约大量投资及占地面积。
(2)分析、研究纯水系列工况程序中设置制水前循环的原因是：当纯水系列制水停止后再进行制水时会出现纯水电导率上升的现象。但经过数百次观察和记录分析，发现这部分5 rain循环的水其最大电导率只不过从<1 ／cm 上升至3 S／cm，仍属于合格水范围，可以利用。否则，如果以每天出现30次循环计，将浪费600 m3 ／d水。此项工艺的改善，已于1992年6月提出，并将P Tlc程序中设置的5 rain改为5 s，不需投资，产生经济效益累计达1 699．11万元。
(3)针对No．1阳床日积月累产生的污泥沉积与树脂层上层碎树脂太多导致塔内压力上升，使树脂层压实不利再生的状况，自1988年开始实施了每年进行1～2次开罐反洗作业，每次作业均进行1～2h，有效地去除了其中的污泥及碎树脂，提高了再生效果。此项作业在二水场调试、试生产中相继加以推广应用，赢得美方专家的赞叹。
(4)一水场纯水再生酸、碱不平衡造成再生废液中和混合后pH值过高的情况，表明在系列再生中，过量的酸再生阳床后的余酸量小于过量碱再生阴床后的余碱量，两者不平衡造成DH高。与其在再生后的废液中和槽内加酸中和．还不如减少注药过程中的投碱量，经过测算，以再生投加4．06 t盐酸和4 06 t氢氧化钠为好。因此1992年6月在墓氧化钠计量槽内将其电极控制进药液位降低13 cm左右，即投碱量减少0．5 t左右，此项改善也不需投资，便产生了可观的效果：其一，累计减少氢氧化钠投加量3 502 t，减少中和用盐酸量3 502t；其二，废液混台时间从原来2～3 h降为0．5 h；其三，从根本上碱少了纯水废液PH值超标次数，此项工艺改善成果日前已应用于二水场纯水系统，情况良好。
5 结语
纯水制水运行工艺较其他水处理工艺复杂一些，一水场纯水制水工艺又是日方设计并提供设备，由外国专家现场指导试生产运行的是墨守成规，还是针对实际情况加以改善、提高，有观念问题，也有技术问题，在突破观念的基础上 加以改善、创新，本着对技术负责的态度加以钻研、深化、领会，才能作出实事求是的实践。实践证明，一水场纯水系统存在问题的改善是成功的，不仅增加了纯水设备的制水能力，而且在降成本方面，在如何设计二水场纯水规模、指导二水场纯水运行方面作出了成功的表率。
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