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技术交流 / Technical Exchange

离子交换树脂在水处理行业上的应用(三)

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五、有关单室床的相关盘算(适用上述三种床型):
1、事情交换容量
1.1、阳树脂工交盘算公式如下:
Qa=(A+S)V/ VR                           (5-1)
式中:Qa:阳树脂的事情交换容量,mol/m3;
     A: 阳床平均进水碱度,mmol/l;
     S:  阳床平均出水酸度,mmol/l;
     V:  周期制水总量,m3;
VR:床内树脂体积(逆流再生则不含压脂层体积),m3;
1.2、阴树脂的工交盘算公式如下:
Qk=(S+〔CO2〕+〔SiO2〕)V/ VR           (5-2)
式中:Qk:阴树脂事情交换容量,
   〔CO2〕:阴床进水平均CO2浓度,mmol/l;
   〔SiO2〕:阴床进水平均SiO2浓度,mmol/l;
S、V、 VR同上式(5-1);
2、酸、碱耗
2.1、酸耗的盘算公式如下:
Kac=Mac/(A+S)V                         (5-3)
式中:Kac:酸耗,g/mol;
    Mac:按纯酸计再生用酸量,g;
    S、A、 V同上式(5-1);
2.2、碱耗的盘算公式如下:
Kal= Mal/(S+〔CO2〕+〔SiO2〕)V           (5-4)
式中:Kal:碱耗,g/mol;
  Mal: 按纯碱计再生用碱量,g;
    S、〔CO2〕、〔SiO2〕、V同(5-1)、(5-2)寄义;
3、再生剂用量的盘算:
M=Qg×VR×k/1000a   
式中:M:再生剂的用量(工业用酸碱),Kg;
    Qg : 树脂事情交换容量,mmol/l;
VR:床内树脂体积(逆流再生则不含压脂层体积),m3;
K:再生剂实际耗量(指酸耗或碱耗),g/mol;
a:工业用酸或碱的含量,%;
4、自用水耗的盘算:
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(包括置换用水),m3;
V3:正洗用水,m3;
V:周期总制水量,m3;
六、双层床
双层床是在同一交换器内装有强、弱两种树脂的联合应用工艺的牢固床离子交换器。一般是上层为弱型树脂,下层是与之相对应的强型树脂。利用两种树脂的湿真密度差和差别的粒径巨细,通过反洗使两种树脂自然分层。装有强酸树脂和弱酸树脂的双层床称之为阳双层床;装有强碱树脂和弱碱树脂的双层床称之为阴双层床;运行时,水由上而下流经整个树脂层;再生时,再生液则由下而上逆流再生;双层床离子交换器的结构与逆流再生牢固床相同,运行的办法也相同。
1、双层床的优点:出水水质好,再生剂用量低,周期制水量大,树脂的平均工交高;由于接纳了弱碱树脂,对避免有机物对强碱树脂的污染有一定的优势。
2、双层床的缺点:随着树脂使用时间的增加,以及受有机物、硅的污染,树脂的比重会爆发改变,使强弱树脂的分层效果变差,强弱树脂相互混杂,影响交换能力。试验结果标明,关于阳双层床,当混脂层的树脂量达25%时,平均工交将下降5-10%。阴双层床的混脂达30%时,对工交也将有明显的影响。另外,由于弱型树脂的粒度较细,运行的压差较大。由于双层床是逆流再生,其再生的流速不宜太大,故应避免胶体硅在阴双层床的沉积。因为运行时,强碱树脂吸着了大宗的硅酸,再生时,由于碱液首先接触这一层树脂,致使废碱液中含有大宗硅的化合物。当这种废液接触弱碱阴树脂时,废液中OH-迅速被弱碱树脂所吸附的酸中和,使废液的PH值可能马上下降到8以下,使硅酸的溶解度降低,从而形成部分的胶体硅沉积于树脂层中,污染阴弱碱树脂,并使后面的正洗时间延长,周期制水量减少。
3、双层床的适应规模:阳双层床适应于碳酸盐硬度较高的水质,阴双层床适应于强酸阴离子含量较高的水质。一般经验认为,弱型树脂的高度至少应为强弱树脂总高度的40%以上双层床才有设计的价值。双层床对原水的水质变革适应性差。因为床体中的强弱树脂比是牢固的,当水质变换时,它不可自动适应。因此所用水源的水质必须稳定。
4、双层床常见故障:
4.1、周期制水量减少:原水的水质身分爆发了改变,剖析原水水质,了解身分的变革。水质轻微的变革,可以在树脂总高度稳定的情况通过适当改变树脂的强弱比例起到增加周期制水量的目的。
4.2、正洗时间长:弱碱树脂泛起硅污染,对树脂进行适当苏醒。
5、双层床的操作和工艺参数

操作办法
目的
项目
阳双层床
阴双层床
注意事项 
 
反洗
松动压脂层,清除截留物
水质
原水
阳床出水
每周期一次,要害办法
 
 
反洗膨胀率%
80-100
80-100
 
时间min
20-30
20-30
 
终点
树脂分层明显
树脂分层明显
 
再生
恢复树脂的交换容量
再生剂
HCl
NaOH
避免树脂乱层
用量g/mol
50-55
60
浓度%
3-4
2.5-3.5
流速m/h
3-4
3-4
时间min
30-40
30-40
温度℃
常温
20-30
置换
充分利用再生剂
水质
除盐水
除盐水
 
时间min
30
60
流速m/h
3-4
3-4
终点
酸度≤5mmol/l
碱度≤10mmol/l
正洗
除去残留再生剂和洗脱下来的反离子
水质
本级进水
本级进水
正洗终点指标可由各用户自定
时间min
10-30
约20-30
流速m/h
15-25
15-25
终点
Na≤300ug/l
电导率<10us/cm,
sio2<100ug/l
运行
事情制水
流速m/h
15-25
15-25
失效终点标准,用户可自定
终点
Na+≥300ug/l
电导率≥
10us/cm,
sio2≥100ug/l
七、双室牢固床
双室牢固床也叫双室床。它是在双层床的基础上革新的一种床型。为制止双层床的强弱树脂分层不清情况,在强弱树脂之间装一块双向水帽的多空板,将交换器支解为上、下两室,故称双室床。弱型树脂在上室,强型树脂在下室,并且接纳同双层床一样的向下流运行和向上流再生的工艺方法。为避免下室强型树脂的少量细碎颗粒对水帽漏洞的梗塞,在下室强型树脂和水帽间都装填25-30cm的惰性树脂,并且惰性树脂还能起到强型树脂因转型时的体积胀缩时的空间缓冲作用,有利于树脂的再生效果。下室一般在再生后都被强型树脂和惰性树脂所填满,不然,再生时会泛起强型树脂的乱层情况,从而影响出水水质。上室的弱型树脂再生时的乱层对其运行效果影响不大。
1、双室牢固床的优点:由于两种树脂完全被离开,因而对树脂的真密度和粒径无特殊的要求。由于不必担心强、弱树脂的混杂,因此反洗操作比较简单定心。运行时截留的悬浮物主要被弱型树脂所截留,每次再生前可以通过反洗清除洁净。
2、双室牢固床的缺点:由于下室中的树脂是装填满的,所以,强型树脂是不可进行体内反洗的,必须另设体外清洗罐按期进行体外清洗。另有强型树脂失效时会泛起一定高度的水垫层,因此再生时稍不注意,会泛起乱层现象,影响出水水质,甚至再生失败。
3、双室牢固床适应的水质的条件:由于属于强弱联合工艺,所以双室床的适应条件相似于双层床。
4、双室牢固床的操作工艺参数:
项目
阳双室牢固床
阴双室牢固床
运行
流速m/h
15-25
15-25
终点
Na+≥300ug/l
SiO2≥100ug/l
电导率≥5us/cm
反洗
流速m/h
5-10(主要反洗弱酸树脂)
10-15(主要反洗弱碱树脂)
时间min
15-20
15-20
终点
出水澄清
出水澄清
再生
再生剂
HCl
H2SO4
NaOH
再生剂用量g/mol
50-55
硫酸再生见后面详细说明
60-65
流速m/h
3-5
3-5
浓度%
2-3
2-3
置换
流速m/h
3-5
3-5
时间min
30
60
终点
酸度<10mmol/l
碱度<10mmol/l
正洗
流速m/h
20-40
20-40
时间min
15-20
15-20
终点
Na+≤300ug/l
SiO2≤100ug/l
电导率≤5us/cm
5、双室牢固床常见的故障:
5.1、再生缺乏格:这是双室床最常见的问题。主要是因为下室的树脂高度装填不对适所致!双室床的下室装填的是强型树脂,其量装填的太多,会因为没有再生时的转型膨胀空间使树脂破碎,甚至胀坏水帽或多孔板;装填的量太少,又会因失效时的水垫层太高,致使再生时树脂乱层,影响出水水质,甚至使再生失败。
5.2、设惫亓故障:双室床的制作要特别注意,尤其是各视镜的位置要很是的合理,人孔的设置要适宜。不然,这些缺陷都将会给再生和运行带来影响。在河南某电厂,就泛起过因为双室床的制作问题,导致运行泛起麻烦:下室视镜的正确位置应在惰性树脂和树脂的交界处,这样可以看清树脂的真实装填高度,可以随时作出调解。但该厂的下室视镜的位置却远离此位置60cm,导致无法判断树脂的准确高度,给装填带来极大的麻烦。该厂阳双室床调试期间始终出不了及格水,厥后查找出是因为视镜的问题看不清树脂的高度使装填量偏少,再生时强型树脂总是乱层所致。
另有设计上的问题,我们在东北某电厂就发明双室床的下室强酸树脂的高度与下室空间极不匹配,居然树脂层面上有树脂高度100%的水垫层空间,致使每次再生没法控制树脂的乱层问题,重复再生都没法制出及格水,厥后只有被迫将下室填满树脂,才制出了及格的水质,但完全背离了原水水质的设计理念。

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