1、離子交換器原理

　　對于離子交換技術(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，且這一反應具有一定的可逆性，在反應過(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，可以對水質(zhì)的硬度進(jìn)行一定程度的降低。而對于球狀樹(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。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)一步細分為陰離子交換床與陽(yáng)離子交換床。除此之外，還可以對陽(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?？偠灾?，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”。對于再生而言，其程序與純化程序完全相反，主要是對氫離子與氫氧根離子進(jìn)行一定程度的利用，并在此基礎之上對附著(zhù)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)狀結構呈現，具有難溶性的特點(diǎn)。以樹(shù)脂骨架上的活性基團的差異性作為分類(lèi)依據，可以將樹(shù)脂進(jìn)一步細分為陽(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定性高。離子交換反應是一個(gè)可逆的過(guò)程，相關(guān)實(shí)驗表明：在常溫環(huán)境之下稀溶液中陽(yáng)離子交換勢會(huì )隨著(zhù)離子電荷的增高以及半徑的增大而不斷增大;而高分子量的有機離子以及金屬絡(luò )合陰離子具有相對較高的交換勢。從速度方面來(lái)看，離子交換的速度會(huì )隨著(zhù)樹(shù)脂交聯(lián)度的增大而出現一定程度上的降低，且隨著(zhù)顆粒的減小而補單增加。同時(shí)，當溫度逐漸升高、濃度不斷增大時(shí)，交換的反應速率也會(huì )隨之加快。

　　3、再生廢水中和處理

　　3.1 中和處理流程

　　首先對再生廢水進(jìn)行有效的收集，并將之集中于中和處理池當中，當中和處理池中積累到設計的水量時(shí)，啟動(dòng)羅茨風(fēng)機并通入壓縮空氣對其進(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，并對廢水池中液體的pH值進(jìn)行測量。在檢測之后如果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;而當檢測的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，才能進(jìn)行廢水排放操作。然而在實(shí)際的操作過(guò)程中，對于酸堿量的把控存在著(zhù)一定的難度，因此會(huì )存在重復作業(yè)的情況，增加了廢水處理的時(shí)間，造成了不必要的浪費。

　　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，如何有效計算出相對準確的用堿量成為十分關(guān)鍵的問(wèn)題，當廢水之中只含有某一類(lèi)特定的酸時(shí)，則可以按照如下的公式對中和處理的用堿量進(jìn)行計算：

　　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)量分數;p則指的是堿的密度。在實(shí)際操作過(guò)程中，對于處理池液位高度、堿的質(zhì)量分數與密度等相關(guān)參數的精確度控制存在較大難度，因此只能以粗略計算的方式得到用堿量的大致范圍，并依據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)而導致酸、堿的擴散速度放緩，循環(huán)周期變長(cháng)，中和處理時(shí)間變長(cháng)。設置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，能夠對中和處理所用的時(shí)間的進(jìn)行一定程度的減少，然而如果控制不當的話(huà)很有可能出現酸堿過(guò)量情況的發(fā)生。因此在實(shí)際操作過(guò)程之中，應當結合實(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的有效進(jìn)行，另一方面也可以節約酸堿的使用量。

　　(3)攪拌強度：為了對中和處理池中的中和反應效率進(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)，并達到提高中和效率的目的。在這一過(guò)程之中，對廢水的攪拌強度越大，中和處理所需的時(shí)間則越短。

　　(4)循環(huán)流量：當循環(huán)流量較大時(shí)，可以對中和處理池中廢水的pH值進(jìn)行較為準確的反映，進(jìn)而可以據此對酸堿投加量進(jìn)行更為合理的控制。但需要注意的是，當選定廢水泵之后，循環(huán)流量也隨之確定，因此在設計的過(guò)程之中需要對這一問(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)量達不到相應的要求，就會(huì )導致再生程度降低，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 )導致再生次數的增加進(jìn)而加大再生劑和水的用量，最終導致再生排放量增大。

　　4.2 再生劑用量

　　再生劑的用量會(huì )對樹(shù)脂交換容量的恢復程度造成最為直接的影響，同時(shí)也會(huì )對設備運行的經(jīng)濟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(zhù)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;但當再生劑的量達到一定值之后，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值難以達標。針對這種情況，需要采取有效措施對樹(shù)脂再生工藝進(jìn)行有效的優(yōu)化，對影響離子交換樹(shù)脂再生的再生劑的相關(guān)參數進(jìn)行一定程度的控制，并進(jìn)行合理組合，提升運行經(jīng)濟效益。

　　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(chǎng)化學(xué)補給水處理為逆流再生離子交換床，其運行過(guò)程為：備用—正洗—制水—停運—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)現回收，不但可以減少廢水排放量，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，節約水資源。

　　5、結語(yǔ)

　　本文主要針對電廠(chǎng)樹(shù)脂再生廢水處理進(jìn)行研究與分析。首先對離子交換原理與樹(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)脂清洗對于再生廢水減排的影響。