滿室床工藝簡介

1、滿室床工藝簡介1. 簡介1.1 本手冊概要說明本手冊是用來幫助被授權(quán)工程公司建立滿室床水處理設(shè)備。本手冊是針對熟悉離子交換樹脂技術(shù)工程師, 依他們實際工作經(jīng)驗來使用本手冊所列的相關(guān)技術(shù), 本手冊所提供的資料是涵蓋在一整個工程項目中的優(yōu)良工程應(yīng)用(特別在軟水及除鹽水處理的效果中特別明顯)，各種安全措施是使用本技術(shù)者的責(zé)任。1.2 滿室床工藝的特性離子交換采用由下向上運行，由上向下再生的逆流再生觀念已廣被接受。滿室床工藝是由此發(fā)展出來的，它有專利的保護(hù)，它克服了先前工藝的缺失，能達(dá)到離子交換或吸附的高效率處理。滿定床是可以反洗的。這是它設(shè)計上的特點之一，傳統(tǒng)的逆流再生系統(tǒng)是采用氣頂壓法，它們是可以

2、反洗的，但是這些方式是浪費空間或水。然而一般的滿床雖可節(jié)省空間，但是不容易或無法做適當(dāng)?shù)姆聪?，滿室床的設(shè)計不但可節(jié)省空間及水用量，在需要的情況下，也可以做樹脂的反洗。滿室床的組成包含一個或多個的交換柱，每個交換柱有單一或雙床室，每室有上層及下層集水器或散水器。它包含了一個可以做反洗的反洗塔，因為懸浮雜質(zhì)一般是集中在交換柱的下層，細(xì)顆粒集中在交換柱的上層，因此部分的樹脂在一般時間內(nèi)要進(jìn)行反洗。羅間哈斯提供了一系列的離子交換樹脂，針對樹脂顆粒的嚴(yán)格要求而適用于滿室床系統(tǒng)。滿室床工藝保留了向上運行向下再生的逆流再生系統(tǒng)優(yōu)點，采用滿室固定交換柱，同時它可以在運行中，將部分樹脂移出做機械清洗。使用滿室床

3、的效果·極佳的再生效率及極高的樹脂工作交換容量。·極優(yōu)良的處理水質(zhì)。·水質(zhì)保持優(yōu)良穩(wěn)定，即使原水水質(zhì)發(fā)生變化。·依各種不同的水質(zhì)及應(yīng)用，可選擇最佳樹脂組合。·樹脂的反洗不影響水質(zhì)。操作方面的優(yōu)點·最可靠及易操作。·水耗量少，因交換柱的無效空間少。·再生液快速和完全的置換。·在運行中樹脂可進(jìn)行部分反洗。設(shè)備方面的優(yōu)點·交換柱和反洗塔結(jié)構(gòu)簡單。·因交換柱無效空間少，交換柱高度較少。·在運行及再生過程中，可提供水及再生液的最佳流動分布。·簡易快速的樹脂轉(zhuǎn)移和交換柱再填充。

4、1.3 滿室床系統(tǒng)的說明和其操作方式1.3.1 離子交換柱交換柱是依不同的用途而有單室或多室的構(gòu)造，每一個交換柱，有一個上層和一個下層水帽隔板，水帽的設(shè)計使得液體不管在運行或再生均能達(dá)到有效的分散。在多室床的交換柱，以中間的水帽隔板分離。交換柱形狀是依可容許的高流速下的最高床高而設(shè)計，強酸和強堿樹脂床大小是依樹脂在最大膨脹狀態(tài)下，其自由空間不超過5為原則。在交換柱內(nèi)不留反洗空間，但是交換柱與反洗塔連接。每一個樹脂床室有上下各一個與反洗塔連接的樹脂移轉(zhuǎn)開口。1.3.2 樹脂轉(zhuǎn)移和反洗塔這通常是一個可以提供樹脂轉(zhuǎn)移和反洗的開口容器，也有人使用密閉式容器。反洗塔通常是重量輕、經(jīng)濟(jì)、常壓的容器，其大小

5、相當(dāng)於單一樹脂床室30到40大小，假如原水中含較多的懸浮雜質(zhì)，反洗塔不必設(shè)計固定的管線與交換柱連接，要反洗時以機動性的軟管連接即可。大型的滿室床裝置只需配備2個反洗塔即可。（其中一個為陽樹脂反洗塔，另一個為陰樹脂反洗塔）1.3.3 離子交換樹脂滿室床的工藝必須采用特殊的Amberlite和Amberjet離子交換樹脂，這些樹脂有別於一般的Amberlite樹脂，不單是在樹脂顆粒大小方面，而且在物理機械強度方面，弱酸和強酸，弱堿和強堿樹脂可以形成雙室交換柱。樹脂的性能應(yīng)用及使用效果，在樹脂的產(chǎn)品資料中說明，樹脂的體積及各室的大小可依工程資料計算。1.3.4 運行運行是采用由下往上的流動方式。因樹

6、脂幾乎塞滿交換柱，不會造成樹脂亂層的現(xiàn)象。1.3.5 再生再生和置換是采用由上往下流動方式，樹脂層因重力關(guān)系保持穩(wěn)定的狀況。1.4 三明治型滿室床當(dāng)水處理的離子交換負(fù)荷比較低時，可選擇強酸和強堿樹脂在同一個交換柱內(nèi)，分別置於兩個交換室中。這種形式的滿室床特別適用於小型的水處理系統(tǒng)，其使用空間相當(dāng)不足的情況。這種裝置稱之為三明治型滿室床，由於處理后的水質(zhì)非常好，因此可用來做為同向或逆向再生除鹽裝置后的精制處理，這種三明治型滿室床精制塔可以做到導(dǎo)電度0.1µscm以下的水質(zhì)。2、滿室床應(yīng)用滿室床適用於流體狀態(tài)的離子交換或吸附的處理過程。一般較常使用的用途如：·工業(yè)用水除鹽

7、83;工業(yè)和民生用水的軟化和脫堿·飲用水除硝酸鹽·廢水處理·物質(zhì)的回收·溶液的純化·除鹽水的精制3、 滿室床工藝本節(jié)討論針對滿室床用於水處理方面。3.1 運行狀態(tài)在運行時所有的離子交換柱是由下往上流的模式，依不同的水質(zhì)要求及原水水質(zhì)，每一交換柱有一單一或多室的設(shè)計，每室中裝填相同或不同的樹脂。滿室床的交換柱，多室床時上層樹脂保持幾乎是填滿樹脂的狀態(tài)，以避免樹脂在運行時發(fā)生亂層的現(xiàn)象。除鹽的效果和樹脂床是否穩(wěn)定扎實有關(guān)。樹脂床依樹脂對各種離子的親和性而形成離子吸附的層次。如此可以保證再生液的有效使用及高的交換能力。達(dá)成此目標(biāo)的先決條件就是再生時不

8、發(fā)生亂層現(xiàn)象。3.1.1 線流速線流速是受限於壓降和樹脂的機械強度，在除鹽及軟化的過程中，主要限制線流速的因素是壓降一般最高的線流速是設(shè)定在50米/小時。在一些特殊狀況，如凝結(jié)水精處理，線流速會更高些，但也不會有技術(shù)上的困難。至於最低的線流速則是限於樹脂床的緊密性。要達(dá)到預(yù)期的效益，離子交換樹脂必須運行及再生時保持相當(dāng)緊密狀態(tài)。但是少量的樹脂的浮動是可以被允許的。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，如果剛開始時樹脂床是緊密扎實狀態(tài)，滿室床可以在后來的減慢流速下運行而不影響水質(zhì)。這對於比重最大的強酸性陽離子樹脂床來說便是如此。在實際操作上，純水設(shè)備可以設(shè)計運行最大線流速在25到50米小時。而在通行一段時間后，可減速到1

9、2到15米小時的線流速。過低的線流速會導(dǎo)致較高的離子泄漏和較低采水量。3.1.2 體積流量離子交換和吸附的速度和許多因素有關(guān)，實際上的經(jīng)驗得知滿室床的系統(tǒng)在不超過40樹脂體積/小時流量下，可以得到高的交換容量和優(yōu)異的處理水水質(zhì)。3.1.3 運行周期因為滿室床系統(tǒng)可以在高流速下運行，一般建議用較短的運行周期, 如此可以得到套扎實經(jīng)濟(jì)及低投資費用的優(yōu)點。再生的步驟相當(dāng)簡單有效率,因此整個再生過程在陽陰塔同時再生的情況下，所需的時間在2個半小時之內(nèi)。設(shè)計運行周期長短的考量在于：·原水的水質(zhì)：高總?cè)芙夤绦挝锏乃|(zhì)導(dǎo)致短的運行周期。·交換柱的組成：含弱酸和弱堿配合強酸和強堿的組合時，

10、運行周期較長。最適當(dāng)?shù)倪\行周期，可透過羅門哈斯公司在授權(quán)下提供的計算機軟件，由計算機精確計算出來。可行的最短運行周期要考慮在第3.1.1和3.1.2節(jié)中所設(shè)定的體積流量和線速度的限制。3.1.3 運行期間中輟雖然滿室床系統(tǒng)對於運行中輟或流量變化比較不敏感，但是如果經(jīng)常發(fā)生上述情況會造成樹脂層的不穩(wěn)定。如果中輟常發(fā)生時，陰塔出口水部分再循環(huán)回到陽塔。3.1.6 處理后的水質(zhì)在正常操作情況下，采用滿室床工藝，其處理后的水質(zhì)受原水水質(zhì)的影響。以下的水質(zhì)是一般可達(dá)成的水質(zhì)：軟化 殘留硬度<0.02毫克當(dāng)量/升除鹽(150C) 導(dǎo)電度<1.0µs/殘留量 <0.02毫克/升(

11、采用強堿1型樹脂)任何以下措施，可進(jìn)一步改善處理水水質(zhì)。方法A 依原水水質(zhì)，約50或更多的水采用再循環(huán)的方式。·導(dǎo)電度：<0.5µs/cm·殘留量: <0.01毫克/升方法B 滿室床工藝也提供了一種精制塔(參考第1.3節(jié))這種三明治型滿室床，含有強酸性陽離子樹脂和強堿性陰離子樹脂分別在兩個不同樹脂室中。工業(yè)上的應(yīng)用證明，這種精制塔可以達(dá)到混床效果的水質(zhì)，而其再生液用量相對少很多。出口水水質(zhì)如下：·導(dǎo)電度：0.07 µs/cm·殘留量:0.005 毫克/升方法C: 采用傳統(tǒng)的混床。3.2 再生在所有滿室床的交換柱,其再生及置

12、換用水均是采用由上往下流動的方式。3.2.1 接觸時間在滿室床系統(tǒng)再生液與樹脂的接觸時間不得少於15分鐘。如果裝置只要求部分除鹽或以硫酸做再生劑時，可容許接觸時間少於25分鐘，較長的接觸時間對於再生效果不會有影響，除非再生液在低流速下均勻地分步無法維持。3.2.2 再生藥劑在目前的水處理技術(shù)最常用的再生劑為：氯化鈉、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉，其他的再生藥劑也可用於滿室床。3.2.3 再生液的濃度再生液的濃度最好調(diào)酸到以下的范圍：氯化鈉 8到10鹽酸 5到10硫酸 0.5到5%氫氧化鈉 2到5%在任何情況下,至少要有一個樹脂床體積的再生液用量.*高濃度的酸對於陽塔的再生效率是比較好的,至於硫酸的濃度

13、請參考第7.3-1小節(jié)。3.2.4 原水及再生劑的溫度限制，但是也可例外，如：·當(dāng)用硫酸再生時，溫度不得高過250C以避免硫酸鈣沉淀。·當(dāng)采用強堿二型樹脂時，運行溫度不要超過250C，偶而高到300C，是可被接受的。丙烯酸強堿，樹脂再生時，再生溫高不要高於350C。·當(dāng)有二氧化硅沉淀的顧慮時，氫氧化鈉再生液的溫度不要超過200C。再生所用的氫氧化鈉，每公升樹脂不要超過80克。再生液濃度不超過20克升。·當(dāng)再生要釋出有機物時，再生溫度對強堿型樹脂而言，最好控制在30到500C之間。3.2.5 稀釋和正洗水水質(zhì)由各交換柱的出口水可以用來做為該交換柱再生的稀釋

14、水和正洗用水,但是以設(shè)計的觀點來看,采用除鹽水是比較好。3.2.6 置換水由于再生液的置換水是由上往下流,上滿室床的自由空間小,及采用較均勻顆粒的樹脂,置換水的用量很小,置換的時間很短, 置換水的用量約相當(dāng)于以下的樹脂床體積的倍數(shù)。·陽塔 1.2倍·陰塔(苯乙稀系) 2.0倍(丙稀酸系) 3.0倍置換的目的是將殘留的再生液排除。3.2.7 快洗快洗的是再生液置換后讓水由下往上運行以達(dá)到要求的水質(zhì)。3.2.8 快洗水再循環(huán)置換末期的水質(zhì)通常比原水的水質(zhì)好,因此用這種水再循環(huán)快洗比用原水快洗對於樹脂床離子的負(fù)荷較小。因此，我們建議在快洗之前略為增加置換的水量，置換所需的水量我們

15、的建議如下：·陽塔 2.2倍樹脂體積床·陰塔(苯乙稀系) 3.0倍樹脂體積床(丙稀酸系) 4.0倍樹脂體積床當(dāng)由上往下置換結(jié)束后,由下往上的快洗現(xiàn)循環(huán)開始操作,當(dāng)使用快洗再循環(huán)專用泵水時,快洗線流速在20米/小時就足夠.再循環(huán)一直持續(xù)到陰塔出口水水質(zhì)達(dá)到要求,這種方式可以節(jié)省幾個樹脂床體積的快洗耗水量。3.3 樹脂反洗滿室床的設(shè)計提供在需要下可以進(jìn)行反洗的功能。反洗是在快洗時進(jìn)行不會影響正常采水或再生周期，也不必改變操作方式。基本原則是反洗一部分剛再生好的樹脂，因此所生產(chǎn)的除鹽水水質(zhì)不受影響。反洗是在交換柱體外的反洗塔內(nèi)進(jìn)行，樹脂是用水力傳送。3.3.1 細(xì)顆粒的去除細(xì)的樹

16、脂顆?？梢栽谥脫Q的下半段經(jīng)由樹脂床的上層開口移到反洗塔。移出的樹脂量約為已再生好的樹脂床上層30公分高的樹脂。置換洗的水可以用來做樹脂轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移30公分高的樹脂到反洗塔約需10分鐘。轉(zhuǎn)移到反洗塔的樹脂用除鹽水做反洗，反洗之后的樹脂在置換的末期，再經(jīng)由上層開口用除鹽水將樹脂送回樹脂床。3.3.2 懸浮雜質(zhì)的去除在原水中的懸浮雜質(zhì)一般是累積在每一個交換柱的下層，當(dāng)需要去除這些懸浮雜質(zhì)時，可以在置換順洗的末期將約40公分的下層已再生的樹脂經(jīng)由下層的開口以置換的水將樹脂移到反洗塔，經(jīng)過反洗后樹脂在運行的初期送回交換柱的下層。3.3.3 反洗樹脂床內(nèi)的所有樹脂當(dāng)樹脂床在不尋常的狀況下造成整個樹脂都受到懸

17、浮雜質(zhì)污染時，可以做樹脂的全部反洗。要做所有樹脂的反洗，先將40公分高已再生的樹脂在置換順洗的末期由下層開口，以順洗將樹脂轉(zhuǎn)移到反洗塔。在反洗之后，將樹脂經(jīng)由交換柱上層開口送回樹脂床上層，如此重覆進(jìn)行數(shù)次直到所有樹脂都完成反洗步驟，（重覆5次可反洗2米高的樹脂床）3.3.4 用來做樹脂移轉(zhuǎn)和反洗的水質(zhì)用來做樹脂移轉(zhuǎn)到反洗塔用水，反洗用水及將樹脂送回交柱用水需采用如第3.2.5小節(jié)所到的水質(zhì)，將樹脂送回交換柱下層時采用原水即可，但是方便工程設(shè)計，一般全部采用除鹽水在所有的操作過程。3.3.5 反洗的頻率在滿室床系統(tǒng)，反洗的主要目的是將在樹脂床內(nèi)的雜質(zhì)和顆粒排除，考慮到操作性和經(jīng)濟(jì)性，壓降不應(yīng)比正常值高出50。用於滿室床的專用樹脂是強度很好的樹脂經(jīng)長期使用僅會有極少量的細(xì)顆粒產(chǎn)生，這些細(xì)顆粒若形成，會累積在樹脂床的上層，在實際的使用經(jīng)驗細(xì)顆粒的去除約為200到400的運行周期反洗一次。3.3.6 水帽水帽的先型以及水帽板的設(shè)計和建造均相當(dāng)重要。處理液在交換柱內(nèi)非常均勻的流動是必須要達(dá)成的。不管是在采水或再生長，為了不讓樹脂顆?？ㄔ谒笨p隙，因而水帽縫隙必須為0.2毫米。水帽每平米的數(shù)量是由線速度決定