江蘇蘇青水處理工程集團有限公司
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應用服務
  • 蘇青牌離子交換樹脂在水處理行業上的應用
  •          離子交換樹脂市場,目前仍然在水處理的應用上。隨著環境的污染,水質越來越呈現惡化的趨勢。但同時,各行各業對水的質量要求也越來越高,對樹脂的質量要求也越來越嚴。因此,在提高純水質量方法上,樹脂仍然是上好的選擇。現對目前常用的幾種水處理工藝作簡要的介紹。

    一、離子交換床型的分類:
    工業上的常用床型的大致分類如下:
    ---逆流再生床—單室固定床、雙層床、雙室固定床
    對流再生——
    浮動床——單室浮動床、雙室浮動床
    固定床--——順流再生—— 單室固定床
    ——雙流再生床單室固定床
    ——雙流式單室床
    床型混合床
    移動床流動床

    在上圖的分類中,順流再生單室固定床、逆流再生單室固定床、單室浮動床都是一臺交換器使用一種類型樹脂,屬于單一樹脂的除鹽工藝;而雙層床、雙室固定床、雙室浮動床、則屬于強、弱聯合除鹽工藝。現對上述主要常用的幾種床型作介紹,并且對原水的進水水質和再生劑質量要求特說明如下:

    1、原水進水水質要求

    項目

    數據(GBJ109-87)

    超標后果

    濁度

    固定床順流再生<5mg/l

    固定床逆流再生<2mg/l

    增加床體的壓差,出力下降

    活性氯

    <0.1mg/l

    造成陽樹脂被氧化、斷鏈,樹脂強度急劇下降

    耗氧量(CODMn)

    <2mg/l

    強陰樹脂被污染,正洗時間大幅延長,周期制水量下降

    含鐵量

    一級除鹽系統<0.3mg/l

    混床<0.1mg/l

    樹脂容量下降,出水水質惡化

    2、再生劑質量指標
    2.1、再生用工業HCl質量指標

    項目

    指 標

    總酸度 %

    ≥31

    鐵%

    ≤0.01

    2.2、再生用離子膜NaOH質量指標

    項目

    指 標

    NaOH%

    ≥30

    NaCl%

    ≤0.01

    Fe2O3%

    ≤0.001

    Na2CO3%

    ≤0.2

    二、順流再生固定床

    1、順流再生固定床的優點:由于其運行和再生的方向相同,原水水流和再生液都是從上而下流過樹脂層,因此,其操作方便,設備制作也相對簡單。

    2、順流再生固定床的缺點:由于再生的方向和運行的方向相同,再生后保護層的樹脂再生率比逆流再生方式的低很多。而出水水質的好壞,又直接與出水處保護層樹脂的再生率有關,所以,這種再生率不高的再生方式決定了出水質量不好。為了使保護層中的失效型樹脂的含量盡可能的降低,只有增加再生劑的用量,以保證出水的水質,故運行費用較高。

    目前,這種床型大多用于軟化水的制備或對水質要求不是很嚴格的生產上。

    3、順流再生的操作步驟:操作步驟一般由反洗、再生、置換、正洗、運行五個主要步序組成

    3.1、反洗:反洗的目的是為了將樹脂運行了一個周期所截留的懸浮物清除干凈,并松動樹脂層,防止樹脂結塊,為再生作準備。

    3.2、再生:再生的目的是將失效的樹脂恢復交換容量的過程。再生效率的高低是影響出水質量和周期制水量的關鍵。

    3.3、置換:用置換水按再生液的流程繼續對樹脂進行沖洗,使樹脂上部的空間及樹脂層中間再生液充分發揮作用,不至于浪費再生劑,并縮短后續的正洗時間。置換用水一般都用本工藝所制的水充當。置換流速與再生流速相同。

    3.4、正洗:由于置換的流速較慢,時間也較短(一般60min左右),并且大量的再生劑在置換的過程中都得以利用,因此,在置換后都用該床的進水對樹脂進行沖洗,直到出水合格,正洗結束。正洗流速與運行流速相同

    3.5、運行:完成上述步驟后,床體可以正式投入運行。

    通常情況下,我們把離子交換器從運行交換過程開始到正洗結束所累加的時間稱為交換器的一個工作周期。

    4、離子交換順流再生軟化和除鹽工藝的各樹脂參數列表如下:

    操作步驟

    項目

    強酸陽樹脂

    強堿陰樹脂

    弱酸陽樹脂

    弱堿陰樹脂

     

     

    反洗

    水質

    清水

    陽床出水或清水

    清水

    清水

    流速m/h

    15-20

    8-10

    10-15

    5-8

    時間min

    20-30

    10-20

    20-30

    20-30

    反洗膨脹率%

    70-100

    70-100

    70-100

    70-100

    反洗終點

    出水澄清

    出水澄清

    出水澄清

    出水澄清

    排水沉降

    將樹脂層面的水位降低到距樹脂20cm處

     

     

     

     

    再生

    再生劑

    HCl

    NaCl

    NaOH

    HCl

    NaOH

    稀釋用水

    所制水

    軟化水

    所制水

    所制水

    所制水

    再生劑用量

    g/mol

    70-80

    100-120

    100-120

    40

    40-50

    濃度%

    3-4

    5-8

    2.5-3.5

    2-2.5

    2-3

    再生流速

    m/h

    4-6

    4-6

    4-6

    3-5

    4-6

    最佳溫度℃

    常溫

    30

    常溫

    常溫

    置換

    水質

    純水

    軟化水

    純水

    純水

    純水

    時間min

    40-50

    30

    60

    30-40

    60

    流速m/h

    4-6

    4-6

    4-6

    3-5

    4-6

    正洗

    水質

    原水

    原水

    陽床出水

    原水

    陽床出水

    時間min

    15-20

    20

    約20-30

    20-30

    約20-30

    流速m/h

    20

    20

    20

    20

    15-20

    終點

    Na+≤500mg/l

    硬度≤0.03mmmol/l

    硅≤100mg/l

    電導率≤10us/cm

    用戶根據要求不同自定

    Cl-≤0.01 mmmol/l

    運行

    流速m/h

    20

    20

    20

    20

    20

    溫度℃

    常溫

     

    常溫

    常溫

    常溫

    失效終點

    Na+≥500mg/l

    硬度硬度≥0.03mmmol/l

    硅≥100mg/l

    電導率≥10us/cm

    用戶根據要求不同自定

    Cl-≤0.01 mmmol/l

    注:有關硫酸的再生方法和有關參數,后面有關章節將有專門詳細的介紹。

    5、順流再生常見的故障:可能由于以下的原因,會導致出水質量不達標和周期制水量減少的情況發生,用戶可對照下面的情況,尋找原因:

    5.1、順流再生軟化水處理:

    5.1.1、周期制水量逐漸減少:

    a、食鹽用量不足,沒有達到70-80g/mol的標準;

    b、配制食鹽的水質太差或鹽中的雜質含量太多,應改善鹽的質量和水的質量;

    c、正洗時間過長,損失了樹脂的交換容量,嚴控正洗時間;

    d、樹脂受鐵、鋁等金屬污染中毒,用7%的鹽酸溶液浸泡復蘇;

    e、樹脂結塊,反洗效果不好,產生偏流,導致再生效果差。加強反洗效果,控制合適的反洗膨脹率和反洗時間。

    5.1.2、出水硬度突然不合格:

    a、設備里的防腐層脫落,有鐵離子帶入水中,造成分析上的錯覺,應檢查防腐層是否正常;

    b、進、出水閥門串漏,進水漏入出水中,檢查閥門的嚴密性;

    5.1.3、再生劑耗量過大,超過正常值:

    a、樹脂中毒污染,用7%的鹽酸浸泡復蘇;

    b、再生的流速過快,樹脂的接觸時間不夠,交換不徹底,將再生時間調到正常值;

    5.1.4、正洗長時間不合格:

    a、正洗流量太小,將流量調至正常范圍內;

    b、檢查進出水串聯閥是否滲漏;

    c、樹脂有否漏空現象,控制進出水流量的平衡;

     

    三、逆流再生固定床

    逆流再生是對流再生的一種(a,一種是運行自上而下,再生時自下而上,如雙室固定床;b,另一種是運行自下而上,再生時則自上而下,如雙室浮動床),運行時水流的方向自上而下,再生時,再生液的流向則自下而上,故叫對流再生。再生和置換時離子交換樹脂不發生亂層是保證逆流再生的關鍵。為此,對逆流再生有一定的嚴格要求,特別是壓脂層樹脂高度和再生流速。對流交換器其實和順流交換器大致相同,主要的不同之處在于其有壓脂層,并且設有中間排水裝置,中排裝置在樹脂層和壓脂層之間,用于再生廢液的排出。中排還是小反洗的進水和小正洗的出水管。

    1、逆流再生的優點:逆流再生交換器由于所進的再生液的方向與運行的方向相反,故其出水處的保護層樹脂的再生率非常高,出水質量優良,其出水Na+含量實際一般都能低于100ug/l,一級除鹽水的電導率能小于5us/cm。由于保護層的再生率高,故無需增加額外的再生劑用量,再生劑用量比順流式的要少,再生廢液的排放量也少,運行費用相對較低。對水質的適應性也較強,(順流再生時,原水NaCl含量大于120mg/l時,出水已不合格,可是若采用逆流再生,原水的NaCl含量達200mg/l時,出水仍然合格)。

    目前逆流再生固定床分無頂壓法、水頂壓法、氣頂壓法、低流速法四種。現在采用無頂壓的再生方式相對較多,水頂壓和氣頂壓由于操作相對較繁瑣和要求高,也越來越少。低流速法其實就是無中排裝置的無頂壓法再生方式,操作很難控制,采用的非常少。實際經驗表明,只要中排管的開孔面積合適,大多數的水、氣頂壓法裝置均可用無頂壓法的操作方式替代。

    2、逆流再生的缺點:逆流再生交換器由于在再生時,必須保證樹脂不能亂層,因此,對再生的流速和壓脂層高度要求極嚴格,常常因為再生流速和壓脂層高度沒有控制好,而出現再生失敗的情況。因此,對操作要求也相對比順流嚴格很多。

    對樹脂的高度和壓脂層的要求,經驗表明,壓脂層的高度控制在30-50cm較為合適。或者說,壓脂層的高度是以樹脂再生時不動為基本原則的。一般的設計參數將高度定在20-25cm的數值,是不穩妥的參數,只能僅僅作為參考!

    壓脂層就是在樹脂層表面上多加30-50cm的樹脂,其作用防止再生和置換時向上流動的再生液和水引起樹脂的攪動,破壞正常層態分布,同時對進水起一定的過濾作用。有的資料介紹壓脂層可以用密度低于樹脂的白球(惰性樹脂)充當,其實,這是不合理的。因為壓脂層白球的密度是比樹脂要稍小,它總在樹脂層的上面,這樣沒法將運行中的破碎樹脂反洗出去,甚至截留的懸浮物也沒有用樹脂作壓脂層反洗的干凈。

    3、對流再生的操作步驟

    樹脂對流再生的操作步驟分為小反洗、再生、置換、小正洗、大正洗、運行、大反洗七步。其中,大反洗不是每周期都進行,而是當壓差升高到一定值(超過0.15MPa),或連續運行1-2個月進行一次,除小反洗和小正洗外,各步驟的目的,與順流再生一樣。

    3.1、小反洗:就是將中排以上的壓脂層進行反洗。由于床體運行一個周期所截留的懸浮物大部分都在壓脂層中,因此,只要將它清洗干凈而無需進行大反洗,就能起到降低壓差的作用。另外,對樹脂進行大反洗,徹底打亂了失效時的層態分布,將保護層中的樹脂失效率大幅提高,所以大反洗后的再生劑用量是平常的1.5-2倍。

    3.2、小正洗:就是對壓脂層進行清洗,由進水管進水,中排管出水。因為置換的時間有限(一般在60min以內),往往置換結束,樹脂中還殘存較多的再生液,包括壓脂層中。為了使在隨后的正洗時壓脂層中的再生液不至于回流樹脂中,進行的小正洗就起到了這種作用。一般10-15min就能將壓脂層清洗干凈,大大降低總的正洗時間。

    4、四種對流再生方法的工藝條件和特點

    再生方法

    主要工藝條件

    優點

    缺點

    無壓法

    再生流速3-5m/h,置換流速3-5m/h ,小正洗10-15m/h

    系統簡單,操作方便,自用水耗低

    對壓脂層和再生流速要求極嚴格

    水頂壓法

    頂壓水壓0.05Mpa,頂壓水流量為再生水流量的1-1.3倍

    不易亂層,再生成功率高

    自用水耗高,穩壓要求高

    氣頂壓法

    再生流速4-5m/h,空氣流量0.2-0.3m3/m2.min,置換相同。

    水耗低,再生成功率高

    易發生油污染,對供氣設備的除油要求高

    低流速法

    再生流速<2m/h

    設備簡單,操作方便,自用水耗低

    再生時間太長,流速不易控制

    5、對流再生的操作步驟和工藝參數

    操作步驟

    目的

    項目

    陽床

    陰床

    注意事項

    小反洗

    松動壓脂層,清除截留物

    水質

    本級進水

    本級進水

    每周期一次

    流速m/h

    10-15

    5-10

    時間min

    15-20

    10-15

    終點

    出水澄清

    出水澄清

    再生

    恢復樹脂的交換容量

    再生劑

    HCl

    H2SO4

    NaOH

     

    用量g/mol

    50-55

    (分步再生,見后續的詳細介紹)

    55-65

    濃度%

    3-4

    2.5-3.5

    流速m/h

    3-4

    30-40

    常溫

    3-4

    時間min

    30-40

    溫度℃

    20-30

    置換

    充分利用再生劑

    水質

    除鹽水

    除鹽水

    確保流速與再生時相同

    時間min

    30

    60

    流速m/h

    3-4

    3-4

    終點

    酸度≤5mmol/l

    堿度≤10mmol/l

    小正洗

    清除壓脂層內的廢液

    水質

    本級進水

    本級進水

     

    流速

    15-20

    15-20

    時間

    10-15

    10-15

    終點PH

    基本呈中性

    基本呈中性

    正洗

    除去殘留再生劑和洗脫下來的反離子

    水質

    本級進水

    本級進水

    正洗終點指標可由各用戶自定

    時間min

    10-30

    約20-30

    流速m/h

    15-25

    15-25

    終點

    Na+≤300ug/l

    電導率<10us/cm

    sio2<100mg/l

    運行

    工作制水

    流速m/h

    15-25

    15-25

    失效終點標準,用戶可自定

    終點

    Na+≥300ug/l

    電導率≥

    10us/cm

    sio2≥100mg/l

    大反洗

    較徹底清除截留物和碎樹脂,松動樹脂層

    水質

    本級進水

    本級進水或純水

    10-20周期一次或壓差超0.15MPa

    時間min

    20-30

    15-20

    流速m/h

    10-15

    8-10

    終點

    出水澄清

    出水澄清

    四、單室浮動床

    單室浮動床就是運行時水流方向是自下而上,再生時,再生液自上而下的一種運行方式。與逆流再生的正好相反,是對流再生的另一種形式。

    單室浮動床工藝有樹脂充滿和不充滿兩種情況。充滿的也就是所謂的滿室床(再生后的形態下樹脂充滿整個室),運行時基本無法浮動。滿室床在運行初期和中期時,樹脂層都不會亂層,出水水質優良,偶然停運,對水質、水量均影響不大。但在運行的后期,隨著樹脂的失效度的提高,樹脂的體積有所收縮,底部會出現一定的水墊層,加之后期的樹脂保護層已經很薄,故不能停運,否則將使整個床體提前失效。

    不充滿浮動床有一定的反洗空間,可以進行反洗(由于有水帽的阻擋,其實這種反洗效果并不好,只能稱之為樹脂的松動)。因為有這一空間的存在,運行中將出現部分樹脂的浮動現象。樹脂浮動的多少,取決于空間的大小和成床的流速。經驗表明,至少有50%的樹脂呈壓實狀態,才能保證出水的質量。并且成床后不能停運,否則將出現嚴重的亂層,而使樹脂提前失效。

    1、單室浮動床的優點:

    1.1、由于是自上而下的再生方式,故不會出現亂層現象,再生操作簡單。而且無易于損壞的中排裝置,提高了運行的可靠性;

    1.2、運行時的水流方向和重力方向向反,樹脂的壓實程度比向下流的運行方式要小很多,故水流阻力較小;

    1.3、由于樹脂裝填的較滿,空間利用率較高,可達90%以上,遠高于順流和逆流再生設備的60%的空間利用率;

    1.4、由于不能經常反洗,及床內的水墊層較小,所以自用水耗很低,僅5%左右。

    1.5、設備出力大。由于運行的壓差較小,其運行流速可達40m/h,遠高于其他床型的單室床。

    2、單室浮動床的缺點:

    2.1、因無反洗空間或反洗空間太小,一般都要設額外的體外清洗罐,增加了投資和體外反洗的復雜性;

    2.2、中后期不能停運,要求連續運行,否則影響水質和周期制水量;

    2.3、由于不能床內反洗,因此對進水的濁度要求嚴格,應小于2mg/l;

    2.4、由于床體內的細碎樹脂集中在出水處,容易從水帽縫隙流失,陽樹脂到陰樹脂里,會使陰床的電導率上升,陰樹脂帶入熱力系統,會造成設備的腐蝕。為此,在浮動床的出水管道上必須安裝樹脂捕捉器。

    3、單室浮動床的運行、再生參數

    浮動床的運行過程分以下幾步:制水、落床、再生、置換、成床、正洗、運行步驟,各參數見下表:

    項目

    強陽浮動床

    強陰浮動床

    運行

    流速m/h

    20-40

    20-40

    終點

    Na+≥300ug/l

    硅≥100ug/l

    電導率≥5us/cm

    落床

     

    停運后自然沉降

    再生

    再生劑

    HCl

    H2SO4

    NaOH

    再生劑用量g/mol

    40-50

    硫酸再生見后面詳細說明

    55-65

    流速m/h

    3-5

    3-5

    濃度%

    2-3

    2-3

    置換

    流速m/h

    3-5

    3-5

    時間min

    30

    60

    終點

    酸度<10mmol/l

    堿度<10mmol/l

    成床

    流速m/h

    20-30

    20-30

    正洗

    流速m/h

    20-40

    20-40

    時間min

    15-20

    15-20

    終點

    Na+≤300ug/l

    硅≤100ug/l

    電導率≤5us/cm

    說明:浮動床進行體外清洗后,應倍量進行再生。

    五、有關單室床的相關計算(適用上述三種床型):

    1、工作交換容量

    1.1、陽樹脂工交計算公式如下:

    Qa=(A+S)V/ VR(5-1)

    式中:Qa:陽樹脂的工作交換容量,mol/m3;

    A: 陽床平均進水堿度,mmol/l;

    S:陽床平均出水酸度,mmol/l;

    V:周期制水總量,m3;

    VR:床內樹脂體積(逆流再生則不含壓脂層體積),m3;

    1.2、陰樹脂的工交計算公式如下:

    Qk=(S+〔CO2〕+〔SiO2〕)V/ VR(5-2)

    式中:Qk:陰樹脂工作交換容量,

    〔CO2〕:陰床進水平均CO2濃度,mmol/l;

    〔SiO2〕:陰床進水平均SiO2濃度,mmol/l;

    S、V、 VR同上式(5-1);

    2、酸、堿耗

    2.1、酸耗的計算公式如下:

    Kac=Mac/(A+S)V(5-3)

    式中:Kac:酸耗,g/mol;

    Mac:按純酸計再生用酸量,g;

    S、A、 V同上式(5-1);

    2.2、堿耗的計算公式如下:

    Kal= Mal/(S+〔CO2〕+〔SiO2〕)V(5-4)

    式中:Kal:堿耗,g/mol;

    Mal: 按純堿計再生用堿量,g;

    S、〔CO2〕、〔SiO2〕、V同(5-1)、(5-2)含義;

    3、再生劑用量的計算:

    M=Qg×VR×k/1000a

    式中:M:再生劑的用量(工業用酸堿),Kg;

    Qg : 樹脂工作交換容量,mmol/l;

    VR:床內樹脂體積(逆流再生則不含壓脂層體積),m3;

    K:再生劑實際耗量(指酸耗或堿耗),g/mol;

    a:工業用酸或堿的含量,%;

    4、自用水耗的計算:

    F=(V1+V2+V3)/V×100%(5-5)

    式中:F:自用水耗,%

    V1:反洗用水量,m3;

    V2: 再生用水量(包括置換用水),m3;

    V3:正洗用水,m3;

    V:周期總制水量,m3;六、雙層床

    雙層床是在同一交換器內裝有強、弱兩種樹脂的聯合應用工藝的固定床離子交換器。一般是上層為弱型樹脂,下層是與之相對應的強型樹脂。利用兩種樹脂的濕真密度差和不同的粒徑大小,通過反洗使兩種樹脂自然分層。裝有強酸樹脂和弱酸樹脂的雙層床稱之為陽雙層床;裝有強堿樹脂和弱堿樹脂的雙層床稱之為陰雙層床;運行時,水由上而下流經整個樹脂層;再生時,再生液則由下而上逆流再生;雙層床離子交換器的結構與逆流再生固定床相同,運行的步驟也相同。

    1、雙層床的優點:出水水質好,再生劑用量低,周期制水量大,樹脂的平均工交高;由于采用了弱堿樹脂,對防止有機物對強堿樹脂的污染有一定的優勢。

    2、雙層床的缺點:隨著樹脂使用時間的增加,以及受有機物、硅的污染,樹脂的比重會發生改變,使強弱樹脂的分層效果變差,強弱樹脂互相混雜,影響交換能力。試驗結果表明,對于陽雙層床,當混脂層的樹脂量達25%時,平均工交將下降5-10%。陰雙層床的混脂達30%時,對工交也將有明顯的影響。另外,由于弱型樹脂的粒度較細,運行的壓差較大。由于雙層床是逆流再生,其再生的流速不宜太大,故應防止膠體硅在陰雙層床的沉積。因為運行時,強堿樹脂吸著了大量的硅酸,再生時,由于堿液首先接觸這一層樹脂,致使廢堿液中含有大量硅的化合物。當這種廢液接觸弱堿陰樹脂時,廢液中OH-迅速被弱堿樹脂所吸附的酸中和,使廢液的PH值可能馬上下降到8以下,使硅酸的溶解度降低,從而形成部分的膠體硅沉積于樹脂層中,污染陰弱堿樹脂,并使后面的正洗時間延長,周期制水量減少。

    3、雙層床的適應范圍:陽雙層床適應于碳酸鹽硬度較高的水質,陰雙層床適應于強酸陰離子含量較高的水質。一般經驗認為,弱型樹脂的高度至少應為強弱樹脂總高度的40%以上雙層床才有設計的價值。雙層床對原水的水質變化適應性差。因為床體中的強弱樹脂比是固定的,當水質變動時,它不能自動適應。因此所用水源的水質必須穩定。

    4、雙層床常見故障:

    4.1、周期制水量減少:原水的水質成分發生了改變,分析原水水質,了解成分的變化。水質輕微的變化,可以在樹脂總高度不變的情況通過適當改變樹脂的強弱比例起到增加周期制水量的目的。

    4.2、正洗時間長:弱堿樹脂出現硅污染,對樹脂進行適當復蘇。

    5、雙層床的操作和工藝參數

     

    操作步驟

    目的

    項目

    陽雙層床

    陰雙層床

    注意事項

    反洗

    松動壓脂層,清除截留物

    水質

    原水

    陽床出水

    每周期一次,關鍵步驟

     

    反洗膨脹率%

    80-100

    80-100

    時間min

    20-30

    20-30

    終點

    樹脂分層明顯

    樹脂分層明顯

    再生

    恢復樹脂的交換容量

    再生劑

    HCl

    NaOH

    防止樹脂亂層

    用量g/mol

    50-55

    60

    濃度%

    3-4

    2.5-3.5

    流速m/h

    3-4

    3-4

    時間min

    30-40

    30-40

    溫度℃

    常溫

    20-30

    置換

    充分利用再生劑

    水質

    除鹽水

    除鹽水

     

    時間min

    30

    60

    流速m/h

    3-4

    3-4

    終點

    酸度≤5mmol/l

    堿度≤10mmol/l

    正洗

    除去殘留再生劑和洗脫下來的反離子

    水質

    本級進水

    本級進水

    正洗終點指標可由各用戶自定

    時間min

    10-30

    約20-30

    流速m/h

    15-25

    15-25

    終點

    Na≤300ug/l

    電導率<10us/cm,

    sio2<100ug/l

    運行

    工作制水

    流速m/h

    15-25

    15-25

    失效終點標準,用戶可自定

    終點

    Na+≥300ug/l

    電導率≥

    10us/cm,

    sio2≥100ug/l

    七、雙室固定床

    雙室固定床也叫雙室床。它是在雙層床的基礎上改進的一種床型。為避免雙層床的強弱樹脂分層不清情況,在強弱樹脂之間裝一塊雙向水帽的多空板,將交換器分割為上、下兩室,故稱雙室床。弱型樹脂在上室,強型樹脂在下室,并且采用同雙層床一樣的向下流運行和向上流再生的工藝方式。為防止下室強型樹脂的少量細碎顆粒對水帽縫隙的堵塞,在下室強型樹脂和水帽間都裝填25-30cm的惰性樹脂,并且惰性樹脂還能起到強型樹脂因轉型時的體積脹縮時的空間緩沖作用,有利于樹脂的再生效果。下室一般在再生后都被強型樹脂和惰性樹脂所填滿,否則,再生時會出現強型樹脂的亂層情況,從而影響出水水質。上室的弱型樹脂再生時的亂層對其運行效果影響不大。

    1、雙室固定床的優點:由于兩種樹脂完全被分開,因而對樹脂的真密度和粒徑無特殊的要求。由于不用擔心強、弱樹脂的混雜,因此反洗操作比較簡單放心。運行時截留的懸浮物主要被弱型樹脂所截留,每次再生前可以通過反洗清除干凈。

    2、雙室固定床的缺點:由于下室中的樹脂是裝填滿的,所以,強型樹脂是不能進行體內反洗的,必須另設體外清洗罐定期進行體外清洗。還有強型樹脂失效時會出現一定高度的水墊層,因此再生時稍不注意,會出現亂層現象,影響出水水質,甚至再生失敗。

    3、雙室固定床適應的水質的條件:由于屬于強弱聯合工藝,所以雙室床的適應條件相似于雙層床。

    4、雙室固定床的操作工藝參數:

    項目

    陽雙室固定床

    陰雙室固定床

    運行

    流速m/h

    15-25

    15-25

    終點

    Na+≥300ug/l

    SiO2≥100ug/l

    電導率≥5us/cm

    反洗

    流速m/h

    5-10(主要反洗弱酸樹脂)

    10-15(主要反洗弱堿樹脂)

    時間min

    15-20

    15-20

    終點

    出水澄清

    出水澄清

    再生

    再生劑

    HCl

    H2SO4

    NaOH

    再生劑用量g/mol

    50-55

    硫酸再生見后面詳細說明

    60-65

    流速m/h

    3-5

    3-5

    濃度%

    2-3

    2-3

    置換

    流速m/h

    3-5

    3-5

    時間min

    30

    60

    終點

    酸度<10mmol/l

    堿度<10mmol/l

    正洗

    流速m/h

    20-40

    20-40

    時間min

    15-20

    15-20

    終點

    Na+≤300ug/l

    SiO2≤100ug/l

    電導率≤5us/cm

    5、雙室固定床常見的故障:

    5.1、再生不合格:這是雙室床最常見的問題。主要是因為下室的樹脂高度裝填不合適所致!雙室床的下室裝填的是強型樹脂,其量裝填的太多,會因為沒有再生時的轉型膨脹空間使樹脂破碎,甚至脹壞水帽或多孔板;裝填的量太少,又會因失效時的水墊層太高,致使再生時樹脂亂層,影響出水水質,甚至使再生失敗。

    5.2、設備上的故障:雙室床的制作要特別注意,尤其是各視鏡的位置要非常的合理,人孔的設置要適宜。否則,這些缺陷都將會給再生和運行帶來影響。在河南某電廠,就出現過因為雙室床的制作問題,導致運行出現麻煩:下室視鏡的正確位置應在惰性樹脂和樹脂的交界處,這樣可以看清樹脂的真實裝填高度,可以隨時作出調整。但該廠的下室視鏡的位置卻遠離此位置60cm,導致無法判斷樹脂的準確高度,給裝填帶來極大的麻煩。該廠陽雙室床調試期間始終出不了合格水,后來查找出是因為視鏡的問題看不清樹脂的高度使裝填量偏少,再生時強型樹脂總是亂層所致。

    還有設計上的問題,我們在東北某電廠就發現雙室床的下室強酸樹脂的高度與下室空間極不匹配,居然樹脂層面上有樹脂高度100%的水墊層空間,致使每次再生沒法控制樹脂的亂層問題,反復再生都沒法制出合格水,后來只有被迫將下室填滿樹脂,才制出了合格的水質,但完全背離了原水水質的設計理念。

    八、雙室浮動床

    雙室浮動床是在床體內的中部,同樣裝有一塊雙面水帽的多孔板,將床體分成上下兩室。與雙室固定床不同的是,上室是強型樹脂,下室是弱型樹脂。再生和運行時的液體流向相反。雙室固定床的上室是能進行體內反洗的,而雙室浮動床的上室是不能進行體內反洗的,上、下室的樹脂必須都要進行體外清洗。雙室浮動床的運行和再生操作與單室浮動床的方法步驟相同。

    1、雙室浮動床的優點:該床是目前所有床型中相對出力大、周期制水量多、出水質量好的一種制水設備。因是強弱聯合應用工藝,所以再生比耗低,再生廢液排放量少,自用水耗低。

    2、雙室浮動床的缺點:由于上下室的樹脂基本是滿的,因此不能進行體內的清洗,必須設體外清洗罐,而且對進水的濁度要求也較嚴。中后期要求連續運行,不能停運,出水管道上必須安裝樹脂捕捉器。

    3、雙室浮動床的操作工藝參數見下表:

    項目

    陽雙室浮動床

    陰雙室浮動床

    運行

    流速m/h

    20-40

    20-40

    終點

    Na+≥300ug/l

    SiO2≥100ug/l

    電導率≥5us/cm

    再生

    再生劑

    HCl

    H2SO4

    NaOH

    再生劑用量g/mol

    50-55

    硫酸再生見后面詳細說明

    60-65

    流速m/h

    3-5

    3-5

    濃度%

    2-3

    2-3

    置換

    流速m/h

    3-5

    3-5

    時間min

    30

    60

    終點

    酸度<10mmol/l

    堿度<10mmol/l

    成床

    流速m/h

    20-30

    20-30

     

     

    正洗

    流速m/h

    20-40

    20-40

    時間min

    15-20

    15-20

    終點

    Na+≤300ug/l

    SiO2≤100ug/l

    電導率≤5us/cm

    4、強、弱聯合應用的工藝要求和特點

    上述三種床型屬于最常用的強、弱樹脂聯合應用工藝。它們除了操作上的區別外,其強、弱樹脂的配比原則、對水質的適應要求都完全相同。現簡要介紹如下:

    1、適應水質:因為弱型樹脂的價格相對于強型樹脂要高很多,投資較大。所以不是特定的水質,一般不隨便采用,并且不是任何水質都適應弱型樹脂的使用,只有與之相適宜的水質,才能發揮出其優良的特性。

    1.1、強、弱型陽樹脂聯合工藝適宜的水質條件為:由于弱酸樹脂整個運行周期中,基本只對水中的重碳酸鹽硬度具有交換的能力,因此,第一,碳酸鹽硬度要大于2mmol/l以上;第二,原水硬、堿度比為1.0-1.5之間較有使用弱酸樹脂的價值;否則不能發揮弱酸樹脂的高交換容量特點。

    1.2

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