1、離子交換器原理

　　對于離子交換技術而言，它是將液相中的離子與固相中的離子之間發(fā)生一定程度的化學反應，且這一反應具有一定的可逆性，在反應過程之中液相中的某些離子會被離子交換固體所吸附。一般情況下，離子交換技術適宜圓球形樹脂為過濾原水，水中的離子會固定在樹脂上的離子發(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行處理，可以對水質的硬度進行一定程度的降低。而對于球狀樹脂的軟化，主要是通過兩個鈉離子與一個鈣離子或者鎂離子進行交換的方式予以實現(xiàn)。離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，以氫氧根離子與陰離子交換，在這一過程中，陰陽離子交換樹脂可以被分別包裝在不同的離子交換床之中，可以進一步細分為陰離子交換床與陽離子交換床。除此之外，還可以對陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂進行一定程度的混合，并將之放置于同一個離子交換床之中?？偠灾?，無論是在何種形式的交換床之中，樹脂與水中的雜質會帶有一定的電荷，當與樹脂上的氫離子或者氫氧根離子完成交換之后，就必須進行“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行一定程度的利用，并在此基礎之上對附著在離子交換樹脂上的雜質進行交換。

　　2、樹脂

　　人工合成的樹脂是一種高分子電解質，以網(wǎng)狀結構呈現(xiàn)，具有難溶性的特點。以樹脂骨架上的活性基團的差異性作為分類依據(jù)，可以將樹脂進一步細分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、螯合樹脂和氧化還原樹脂。需要注意的是，要想將樹脂有效應用于交換分離之中，需要保證樹脂具有不溶性的特點，同時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(wěn)定性高。離子交換反應是一個可逆的過程，相關實驗表明：在常溫環(huán)境之下稀溶液中陽離子交換勢會隨著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合陰離子具有相對較高的交換勢。從速度方面來看，離子交換的速度會隨著樹脂交聯(lián)度的增大而出現(xiàn)一定程度上的降低，且隨著顆粒的減小而補單增加。同時，當溫度逐漸升高、濃度不斷增大時，交換的反應速率也會隨之加快。

　　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，啟動羅茨風機并通入壓縮空氣對其進行一定程度的攪拌。然后，啟動廢水泵進行廢水循環(huán)流程，并對廢水池中液體的pH值進行測量。在檢測之后如果pH值在6以下時，向廢水池中進行加堿以進行中和處理;而當檢測的pH值大于9時，則需要在向廢水池中加入一定的酸進行中和。只有將廢水池中的pH值控制在6至9的范圍之內(nèi)，才能進行廢水排放操作。然而在實際的操作過程中，對于酸堿量的把控存在著一定的難度，因此會存在重復作業(yè)的情況，增加了廢水處理的時間，造成了不必要的浪費。

　　3.2 中和用堿量

　　在進行離子交換樹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鍵的問題，當廢水之中只含有某一類特定的酸時，則可以按照如下的公式對中和處理的用堿量進行計算：

　　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為堿的摩爾質量;10-pH指的是廢水之中氫離子的濃度;ω為堿的質量分數(shù);p則指的是堿的密度。在實際操作過程中，對于處理池液位高度、堿的質量分數(shù)與密度等相關參數(shù)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(jù)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，攪拌的難度也會隨之增大，進而導致酸、堿的擴散速度放緩，循環(huán)周期變長，中和處理時間變長。設置2～3個廢水中和池，收集再生陽樹脂產(chǎn)生的酸性廢水和再生陰樹脂產(chǎn)生的堿性廢水，二者進行中和，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：從理論上來看，提高加酸或者加堿的速度，能夠對中和處理所用的時間的進行一定程度的減少，然而如果控制不當?shù)脑捄苡锌赡艹霈F(xiàn)酸堿過量情況的發(fā)生。因此在實際操作過程之中，應當結合實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行，另一方面也可以節(jié)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行一定程度的提升，在加入酸或者堿的同時需要攪拌廢水，以此加快傳質，并達到提高中和效率的目的。在這一過程之中，對廢水的攪拌強度越大，中和處理所需的時間則越短。

　　(4)循環(huán)流量：當循環(huán)流量較大時，可以對中和處理池中廢水的pH值進行較為準確的反映，進而可以據(jù)此對酸堿投加量進行更為合理的控制。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，因此在設計的過程之中需要對這一問題進行一定程度的考慮。

　　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對離子交換樹脂的再生成都造成一定程度的影響，另一方面也會影響到出水的水質。如果再生劑的質量達不到相應的要求，就會導致再生程度降低，出水量以及出手的水質也會受到一定程度的影響，在這種情況之下，便會導致再生次數(shù)的增加進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

　　再生劑的用量會對樹脂交換容量的恢復程度造成最為直接的影響，同時也會對設備運行的經(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，隨著再生劑用量的增加，樹脂的再生度會得到一定程度上的提高;但當再生劑的量達到一定值之后，樹脂再生度便不會再發(fā)生十分明顯的變化。目前狀況下，樹脂再生大多采用固定劑用量法，這一方法一方面會消耗掉大量的酸堿，另一方面也會造成廢液中pH值難以達標。針對這種情況，需要采取有效措施對樹脂再生工藝進行有效的優(yōu)化，對影響離子交換樹脂再生的再生劑的相關參數(shù)進行一定程度的控制，并進行合理組合，提升運行經(jīng)濟效益。

　　4.3 廢水回收利用

　　離子交換樹脂再生過程中各個步驟的排水水質有所不同，其中部分排水水質良好，可回收利用。如電廠化學補給水處理為逆流再生離子交換床，其運行過程為：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、正洗排水均可以實現(xiàn)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水水質。中和處理之后的廢水，再經(jīng)混凝、澄清、過濾、反滲透等處理后，再返回至生水箱，循環(huán)利用，節(jié)約水資源。

　　5、結語

　　本文主要針對電廠樹脂再生廢水處理進行研究與分析。首先對離子交換原理與樹脂進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、再生劑用量以及樹脂清洗對于再生廢水減排的影響。(來源：國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司)