戴光光，曾晓红，李岱

（浙江秀舟热电有限公司，浙江 嘉兴 314007）

1 研究背景

浙江秀舟热电有限公司是由世界500强企业物产中大集团股份有限公司下属子公司浙江物产环保能源股份有限公司控股。公司主营电能、热能的生产、销售，发电废渣回收再利用的技术开发，石膏、粉煤灰销售，污泥焚烧处理处置等。

混合离子交换器简称混床，它是将强型阳树脂和阴树脂按一定的比例混合后，装在同一交换器中，能够同时与水中的阳、阴离子进行离子交换反应的设备，已在化水的终端除盐工段应用多年。在生产除盐水的传统工艺中，整个混床再生过程的水不被重视而被无形排掉，这不仅造成水资源的浪费，增加了企业成本，而且对环境造成污染。

目前，公司的化水系统每天可生产的除盐水约4800吨，前期物理除盐的两套一级反渗透（RO，reverse osmosis）装置（2×70t/h+2×80t/h）以及浓水反渗透装置（50t/h）基本处于满负荷状态，同时混床树脂（2×100t/h+2×120t/h，二用二备）每隔1～3天再生一次，也基本处于满负荷状态。由于长时间的运行，膜处理的效率不断降低，造成污水的排污纳管量急剧增大，是整条工艺线路上的“瓶颈”。随着环保要求的越来越高，人们环保意识普遍的增强，一旦污水超标排放，会严重影响运行，造成停炉停机以及企业关停的危险。为了响应国家所提倡的节能减排号召，同时缓解秀舟热电污水排放的紧张情况，我公司计划对混床再生水的排放系统进行分段回收，简易改造，在节约取水量的同时又能避免再生水直接排放对环境造成的污染。

固定式混合床离子交换设备是圆柱形密闭容器。壳体中装有上部进水装置，下部配水装置；为了将阴阳树脂分开再生，在其中部还设有中间排水装置。混床的再生操作有反洗分层、再生和置换、混脂、正洗等步骤（如图1所示）。

（1）反洗分层。通常采用水力筛分法，即用水反洗。根据交换树脂的比重差，将失效的阴、阳离子充分地分离，同时也可以清除碎树脂。一般阴树脂密度比阳树脂小，分层后阴树脂在上，阳树脂在下。在反洗分层操作中，开始时，流速要小些，以免树脂层形成活塞流，既不利于树脂展开，还有可能损坏中排、进碱装置等。待树脂层松动后，逐渐加大流速，使整个树脂层的膨胀率在50%以上，一般反洗需10～15min，所有反洗上排水均排至排污水沟。

图1 混床再生流程

（2）再生和置换。进再生液前，先将混床内的水位降至阴树脂层表面上约200mm处（下降的水量全部排至排污水沟）。然后，分别从混床的底部进酸、上部进碱，使酸碱分别通过阳树脂层、阴树脂层，废液汇集于中排后排至排污水沟，整个再生过程持续1小时30分钟。进完再生液后继续通水，进行置换。混床的置换必须彻底，否则，残留酸中的或碱中的Na+会使部分已再生好的阴树脂、阳树脂失效，影响再生效果。置换终点一般通过测定排水电导率判断，整个置换过程持续约1小时30分。

（3）混脂。树脂经再生和洗涤后，在投入运行前必须将分层的树脂重新混合均匀。混脂前，从设备下部通入经净化的压缩空气（进气压力为0.05～0.15MPa），时间5min。树脂层被搅匀后，快速排水，迫使树脂层迅速沉降，以免树脂重新分层。

（4）正洗。正洗的过程用除盐水以10～20m3/t的流速进行正洗（所有正洗的水全部排至排污水沟）。当出水合格（电导率小于0.2µs/cm，二氧化硅小于20µg/L）后，正洗结束。

表1 清水池与混床再生过程中的部分水样的水质比较

表2 混床整个再生过程所耗水量

表3 改造前后混床整个再生过程所耗水量比较

上述传统的混床再生工艺会引起混床再生期间除盐水内耗大、外供量不足的风险，同时再生过程中产生的大量废水难以处理并引起环保风险，操作时间长也给操作人员带来不便。

为了解决上述问题，本文计划对浙江秀舟热电有限公司混床再生水的排放系统进行分段回收，简易改造。

2 解决方案

表1显示了清水池与混床再生过程中的部分水样的水质比较。本文采取牺牲水质来节约排污水量的思路，同时，又将回收水的水质控制在可控范围内。由表中可知，混床再生流程中的部分水样的水质均优于或接近于清水池水质。因此，整个混床再生过程可以涉及的回收水量有：（1）整个反洗分层过程的排水量；（2）再生前混床内下降的水位量；（3）置换结束之前10分钟至结束后的中排水量；（4）整个正洗过程的排水量。

图2 混床再生水流管道图

为了保证对混床再生水能进行有效回收至清水池，本文对其排放系统进行了简易改造，主要措施如下：

在1#、2#、3#、4#混床的上排管道和下排管道分别连接一个三通连接件，三通连接件的另外两个端口分别连接至排污水沟和回用水沟，并配备对夹式蝶阀和流量计，从而实现反洗分层和正洗过程中水量的回收。混床的中排口不设置三通连接件，再生置换后根据水质的检测变化，一旦达到预计时间或回用水要求，立即停止中排，节省再生置换的时间及用水量（如图2所示）。上述措施的本质是根据混床再生的不同进程分段控制再生水的排污与回收，避免了整个再生过程中水量的无效使用及浪费，极大地节约了水资源。

3 结果与讨论

表2显示了一个混床整个再生过程所需的耗水量，共计115吨，其中包括混床运行前的10吨正洗水量，这是由于浙江秀舟热电有限公司的混床树脂处于二用二备状态，再生结束后混床进入备用状态，未能立即使用，因此，在每次使用前都将进行正洗操作，以便混床能够顺利地制水运行。为了更加详细地计算改造后水的回收利用率，下面对混床再生过程重新进行分析：

（1）反洗分层。经测试，反洗水水质完全满足回用水的标准。因此，在反洗分层操作中，所有反洗上排水均排至回用水沟，同时在进再生液前，混床内的水位下降量也一并排入回用水沟，最后收集至清水池进行预处理，共计回收19吨。

（2）再生和置换。再生过程中，分别从混床的底部进酸、上部进碱，使酸碱分别通过阳树脂层、阴树脂层，废液汇集于中排，由于此时废液的电导极高，故将中排水全部排于排污水沟，不予以回收。置换持续至1小时20分时，水质已接近清水池水质，故停止置换。因此，整个再生和置换过程共计节省时间10分钟，节约水量7吨。

（3）混脂。混脂过程中不涉及水量的使用，因此，混脂过程中的使用量为0吨，回收量为0吨。

（4）正洗及运行前正洗。经测试，正洗水水质接近于清水池水质的标准。因此，在正洗操作中，所有正洗水以及运行前正洗水均排至回用水沟进行回收，共计回收25吨。

综上所述，如表3所示，混床再生操作流程结束至下次运行使用之前共计用水115吨，改造后能节约回收51吨，回收利用率为44.3%。

4 改造效果

2020年10 月，浙江秀舟热电有限公司混床再生排污水量为1582吨，对再生水分段回收，简易改造后，2020年11月，公司的混床再生排污水量为861吨，环比上月减少721吨，增减幅度为-45.6%，符合预期效果。