(四)超臨界直流機(jī)組離子交換除鹽

1、一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)一級復(fù)床除鹽系統(tǒng) 一級除鹽系統(tǒng) 除去水中各種溶解鹽類的處理工藝稱為除鹽。 原水只一次相繼通過強(qiáng)酸性H型離子交換器和強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器進(jìn)行除鹽稱一級復(fù)床除鹽。 下圖所示為一典型的一級復(fù)床，它由一個強(qiáng)酸性H型離子交換器、一個除碳器和一個強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器串聯(lián)而成。一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)一級復(fù)床除鹽系統(tǒng) 圖 一級復(fù)床除鹽系統(tǒng) 1強(qiáng)酸性H型交換器；2除碳器；3強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器；4中間水箱；5 中間水泵一級一級復(fù)床復(fù)床除鹽除鹽原理原理 一、除鹽原理 原水在強(qiáng)酸性H型離子交換器經(jīng)氫離子交換后，除去了水中所有陽離子。被交換下來的H與水中的陰離子結(jié)合成相應(yīng)的酸，其中與HCO3結(jié)合生成的CO

2、2連同水中原有的CO2在除碳器中被脫除。水進(jìn)入強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器后，以酸形式存在的陰離子與強(qiáng)堿性陰樹脂進(jìn)行交換反應(yīng)，除去所有陰離子，置換出的OH與進(jìn)水中的H生成H2O，從而將水中溶解鹽類全部除去制得除鹽水。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 二、運行中的交換反應(yīng) 1、除去水中陽離子的交換反應(yīng) 在復(fù)床除鹽系統(tǒng)中，原水先進(jìn)入強(qiáng)酸性H型離子交換器，除去水中的所有陽離子。對于Ca2、Mg2、Na等陽離子和HCO3、SO4、Cl等陰離子組成的水，其交換反應(yīng)既有離子交換，也有中和反應(yīng)，顯然水中堿度的存在對氫離子交換反應(yīng)有利。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)

3、 反應(yīng)如下： R(SO4H)2Ca(HCO3)2 R(SO4H)2Ca2H2O2CO2 R(SO4H)2Ca(HCO3)2 R(SO4H)2Ca2H2O2CO2一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 含有多種離子的水通過強(qiáng)酸性H型樹脂層時，盡管通水初期水中所有陽離子都參與交換，但之后由于Ca2、Mg2等高價離子已在樹脂層上部被交換，并等量轉(zhuǎn)為Na，在樹脂層下部是H型樹脂與水中Na的交換，即 RHNaHCO3RNaH2CO3 RHNaClRNaHCl 2RHNa2SO42RNaH2SO4 經(jīng)H交換后，水中各種陽離子都被交換成H，其中的碳酸鹽轉(zhuǎn)變成H2CO3，中性鹽轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的強(qiáng)

4、酸。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 強(qiáng)酸性H型樹脂對水中常見陽離子的選擇性順序為 Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+ 實際上樹脂并未完全被再生為 H 型，因此運行時出水中總還殘留少量陽離子。由于樹脂對Na的選擇性最小，所以出水中殘留的主要是Na。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 2、脫除CO2 水經(jīng)過氫離子交換后，陰離子轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的酸。其中HCO3轉(zhuǎn)變成了H2CO3。當(dāng)陰床進(jìn)水中含有H2CO3時，HCO3的吸著性能與HSiO3相似，都集中在下層樹脂中，它的含量會影響除硅效果，從而影響出水中殘留HSiO3的含量，影響出水水質(zhì)。

5、因此，在工業(yè)除鹽系統(tǒng)中，一般都將經(jīng)H交換的水先用除碳器除去CO2，再引入陰離子交換器。陽床出水產(chǎn)生的游離CO2，連同進(jìn)水中原有的游離CO2，可很容易地由除碳器除掉，以減輕OH型離子交換器的負(fù)擔(dān)，這就是在除鹽系統(tǒng)中設(shè)置除碳器的目的。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 一般當(dāng)原水中堿度50mg/L時，就應(yīng)設(shè)置除碳器。 在原水堿度很低時或水的預(yù)處理中設(shè)置有石灰處理時，除鹽系統(tǒng)中也可不設(shè)除碳器，水中的這部分堿度經(jīng)過H交換后生成的CO2，由強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器除去。 一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 3、除去水中陰離子的交換反應(yīng) 在一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)中，強(qiáng)堿

6、性O(shè)H型離子交換器是用來除去水中OH以外所有陰離子的。強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器總是設(shè)置在H型交換器和除碳器之后，此時水中陰離子以酸的形式存在，因此強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換實質(zhì)上是OH型樹脂與水中無機(jī)酸酸根離子的交換。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 其交換反應(yīng)為 ROHHClRClH2O 2ROHH2SO4R2SO42H2O 2ROHH2CO3RHCO3H2O ROHH2SiO3RHSiO3H2O一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 由于經(jīng)H交換的出水中含有微量的Na，因此進(jìn)入強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器的水中除無機(jī)酸外，還有微量的Na鹽，所以還有樹脂與微量鈉鹽

7、進(jìn)行的可逆交換，其反應(yīng)為 ROHNaClRClNaOH ROHNaHCO3RHCO3NaOH ROHNa HSiO3RHSiO3NaOH一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 強(qiáng)堿性O(shè)H型樹脂對水中常見陰離子的選擇性順序為 SO42ClHCO3HSiO3 由此可知，強(qiáng)堿性O(shè)H型樹脂對水中強(qiáng)酸陰離子（SO42、Cl）的吸著能力強(qiáng)于對弱酸陰離子的吸著能力，對HSiO3的吸著能力最差，而且由于存在上式的可逆交換，因此出水中有少量HSiO3，并呈微堿性。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 要提高強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器的出水水質(zhì)，就必須創(chuàng)造條件提高除硅效果，以減少出水

8、中硅的泄漏，這些條件包括水質(zhì)方面的和再生方面的。由上述知道，如果水中硅化合物呈NaH SiO3形式，則用強(qiáng)堿性O(shè)H型樹脂是不能將其去除完全的，因為交換反應(yīng)的生成物是強(qiáng)堿 NaOH，逆反應(yīng)很強(qiáng)；如果進(jìn)水中陽離子只有H，那么交換反應(yīng)就和酸堿中和反應(yīng)一樣生成電離度很小的H2O，故除硅完全。一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng)一級復(fù)床除鹽運行中的交換反應(yīng) 隨H型交換器Na泄漏量的增加，OH型交換器出水中硅的含量也越高。因此控制好強(qiáng)酸性H型交換器的運行，減少出水中Na的泄漏量，即減少強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器進(jìn)水含Na量，就可以提高除硅效果。另外，強(qiáng)堿型樹脂堿性比 型樹脂強(qiáng)，所以其除硅能力也強(qiáng)。一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)

9、變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 三、運行中的水質(zhì)變化 1、強(qiáng)酸性H型離子交換器水質(zhì)變化 實際生產(chǎn)中，強(qiáng)酸性H型離子交換樹脂并未完全被再生為 H 型，因此運行時出水中總還殘留少量陽離子。由于樹脂對Na的選擇性最小，所以出水中殘留的主要是Na。 下圖所示的是強(qiáng)酸性H型交換器從正洗開始到運行失效以后的出水水質(zhì)變化情況。一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 圖 強(qiáng)酸性H型交換器出水水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 在穩(wěn)定工況下，制水階段(ab)出水水質(zhì)穩(wěn)定，Na穿透(b點)后，隨出水Na濃度升高，強(qiáng)酸酸度相應(yīng)降低、電導(dǎo)率先略下降之后又上升。電導(dǎo)率的

10、這種變化是因為盡管隨Na的升高，H等量下降，但Na的導(dǎo)電能力低于H，所以共同作用的結(jié)果是水的電導(dǎo)率下降。當(dāng)H降至與進(jìn)水中HCO3 等量時，即出水強(qiáng)酸酸度與進(jìn)水堿度相等時，出水電導(dǎo)率最低。之后，由于交換產(chǎn)生的H不足以中和水中的HCO3，所以隨Na和HCO3的升高，電導(dǎo)率又升高。一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 因此，為了要除去水中H以外的所有陽離子，除鹽系統(tǒng)中強(qiáng)酸性H型交換器必須在Na穿透達(dá)到一定值時，即停止運行，然后用酸溶液再生。一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 2、脫CO2 器中的水質(zhì)變化 經(jīng)脫碳處理后水中游離CO2的含量一般可降至5mg/L左

11、右。 一般當(dāng)原水中堿度50mg/L時，就應(yīng)設(shè)置除碳器。 在原水堿度很低時或水的預(yù)處理中設(shè)置有石灰處理時，除鹽系統(tǒng)中也可不設(shè)除碳器，水中的這部分堿度經(jīng)過H交換后生成的CO2，由強(qiáng)堿性O(shè)H型離子交換器除去。 一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 3、強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器的水質(zhì)變化 一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)中，強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器運行周期中出水水質(zhì)變化有兩種不同的情況，一是H型交換器先失效，另一種是OH型交換器先失效。這兩種情況都可以在強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器出水水質(zhì)變化曲線上反映出來。下圖（a）表示強(qiáng)酸性H型交換器先失效時的水質(zhì)變化情況，下圖（b）表示強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器先失效時的水質(zhì)變化情況。一

12、級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 圖 強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器出水水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 當(dāng)H型交換器先失效時，相當(dāng)于OH型交換器進(jìn)水中Na含量增大，于是OH型交換器的出水中NaOH含量上升，其結(jié)果是出水的pH值、電導(dǎo)率、SiO2和Na含量均增大。一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化一級復(fù)床除鹽運行中的水質(zhì)變化 當(dāng)OH型交換器先失效時，表現(xiàn)出的現(xiàn)象通常是出水中SiO2含量增大。因為H2SiO3是很弱的酸，所以在失效的初期，對出水pH值的影響不很明顯，但緊接著隨H2CO3或HCl漏出， pH值就會明顯下降。至于出水的電導(dǎo)率往往會在失效點處先呈微小

13、的下降，然后上升，這是因為OH型交換器未失效時，其出水中通常含有微量NaOH，而當(dāng)其失效時，這部分NaOH被Na2SiO3所代替，所以電導(dǎo)率有微小下降。當(dāng)OH減小到與進(jìn)水中H正好等量時，電導(dǎo)率最低，這相當(dāng)于酸堿滴定的終點。之后，由于出水中H的增加使電導(dǎo)率急劇增大。一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督 四、運行監(jiān)督 一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督的項目主要包括： 1、流量； 2、交換器進(jìn)出口壓力差； 3、進(jìn)水水質(zhì)； 4、出水水質(zhì)。 一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督 1、流量和進(jìn)出口壓力差 一級復(fù)床除鹽交換器應(yīng)在規(guī)定的流速范圍內(nèi)運行，流量大意味著流速高。交換器進(jìn)出口壓力差主要是由水通過樹脂層的壓

14、力損失決定的。流速越高、水溫越低或樹脂層越厚，則水通過樹脂層的壓力損失越大。一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督 2、進(jìn)出口壓力差 在正常情況下，一級復(fù)床除鹽交換器進(jìn)出口壓力差是有一定規(guī)律的。當(dāng)進(jìn)出口壓力差有不正常升高時，則往往伴隨樹脂層積污過多、進(jìn)氣或析出沉淀(如硫酸再生時析出 CaSO4)等不正常情況發(fā)生。 一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督 3、進(jìn)水水質(zhì) 一級復(fù)床除鹽交換器進(jìn)水中懸浮物應(yīng)盡可能地在水的預(yù)處理中清除干凈，進(jìn)入除鹽系統(tǒng)的水，其濁度應(yīng)小于5mg/L（當(dāng)H型交換器為順流再生時）或2mg/L（當(dāng)H型交換器為逆流再生時）。 此外，為了防止離子交換樹脂氧化或被污染，還應(yīng)滿足以

15、下條件：游離氯含量應(yīng)在0.1mg/L 以下，F(xiàn)e含量應(yīng)在0.3 mg/L以下，化學(xué)耗氧量（KMnO4法）應(yīng)在2mg/L以下。一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督 1）一級復(fù)床除鹽交換器進(jìn)水中懸浮物含量高，容易造成樹脂層中結(jié)塊，并使交換器進(jìn)出口壓差增大，最終導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化。 2）一級復(fù)床除鹽交換器進(jìn)水中游離氯含量高，容易導(dǎo)致陰、陽樹脂氧化，尤其對陰樹脂，使樹脂性能下降甚至改變。 3）一級復(fù)床除鹽交換器進(jìn)水中的有機(jī)物含量高，容易導(dǎo)致樹脂水解、黏結(jié)、結(jié)塊等，使交換器進(jìn)出口壓差增大，最終導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化。一級一級復(fù)床復(fù)床除鹽運行除鹽運行監(jiān)督監(jiān)督 4）一級復(fù)床除鹽交換器進(jìn)水中Fe、Al、Mn等高價

16、離子含量高，容易導(dǎo)致陽樹脂中毒，使樹脂工作交換容量下降，最終造成出水水質(zhì)惡化。 因此，對一級復(fù)床除鹽交換器進(jìn)水水質(zhì)應(yīng)從以上四個方面做好監(jiān)督、控制工作。一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督一級復(fù)床除鹽運行監(jiān)督 4、出水水質(zhì) 一般情況下，強(qiáng)酸性H型交換器的出水不會有硬度，僅有微量Na。當(dāng)交換器接近失效時，出水中Na濃度增加，同時H濃度降低，并因此出現(xiàn)出水酸度和電導(dǎo)率下降及pH值上升。但用出水酸度、電導(dǎo)率、pH值三個指標(biāo)確定交換器是否失效是不可靠的，因為當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)或混凝劑加入量變化時，這三個指標(biāo)的值也將發(fā)生相應(yīng)變化?？煽康姆椒ㄟ€是監(jiān)測出水Na濃度。 強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器一般用測定出水SiO2含量和電導(dǎo)率的方法監(jiān)督出水

17、水質(zhì)。一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 五、交換器的再生 1、強(qiáng)酸性H型交換器的再生 強(qiáng)酸性H型交換器失效后，必須用強(qiáng)酸進(jìn)行再生，可以用HCl，也可以用H2SO4。一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 強(qiáng)酸性H型交換器再生時的交換反應(yīng)為 R2Ca2HCl2RHCaCl2 R2Mg2HCl2RHMgCl2 RNaHClRHNaCl R2CaH2SO42RHCaSO4 R2MgH2SO42RHMgSO4 2RNaH2SO42RHNa2SO4一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 由上式反應(yīng)式可知，當(dāng)采用H2SO4再生時，再生產(chǎn)物中有易沉淀的CaSO4生成，因此

18、，應(yīng)采取措施，以防止CaSO4 沉淀在樹脂層中析出。 用HCl再生時不會有沉淀物析出，所以操作簡單。用HCl再生時再生液濃度一般為24%，再生流速一般為57m/h左右。一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 2、強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器的再生 失效的強(qiáng)堿性陰樹脂一般都采用NaOH再生，不用KOH(因價格較高)，再生時交換反應(yīng)為 R2SO42NaOH2ROHNa2SO4 RClNaOHROHNaCl RHCO3NaOHROHNaHCO3 RHSiO3NaOHROHNaH SiO3一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 為了有效除硅，強(qiáng)堿性 OH 型交換器除了再生劑必須用強(qiáng)堿外，還必

19、須滿足以下條件： 1）再生劑用量應(yīng)充足； 2）提高再生液溫度； 3）增加接觸時間。一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 1）再生劑用量 試驗表明，當(dāng)再生劑用量達(dá)到某一定值后，硅的洗脫效果才明顯，因此增加再生劑用量，不僅能提高除硅效果，而且能提高樹脂的交換容量；一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 2）再生液溫度； 提高再生液溫度，可以改善對硅的置換效果，并縮短再生時間，但由于樹脂熱穩(wěn)定性的限制，故再生溫度也不宜過高，通常對于強(qiáng)堿性型樹脂再生溫度為40左右，型為353；一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 3）接觸時間 提高再生接觸時間是保證硅酸型樹脂得到良好

20、再生的一個重要條件，一般不得低于40min，而且隨硅酸型樹脂含量增加，再生接觸時間應(yīng)越長。 強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器再生液濃度一般為13 %(浮動床0.52 %)，再生流速5m/h(浮動床46 m/h)。一級復(fù)床除鹽交換器的再生一級復(fù)床除鹽交換器的再生 此外，再生劑純度對強(qiáng)堿性陰樹脂的再生效果影響很大。 工業(yè)堿中的雜質(zhì)主要是NaCl和鐵的化合物，強(qiáng)堿性陰樹脂對Cl有較大的親和力，Cl不僅易被樹脂吸著，而且吸著后不易被洗脫下來。所以當(dāng)用含NaCl較高的工業(yè)堿再生時，會大大降低樹脂的再生度，導(dǎo)致工作交換容量下降，出水質(zhì)量下降。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 一級復(fù)床除

21、鹽交換器的出水水質(zhì)、工作交換容量以及再生劑比耗是離子交換樹脂的主要工藝性能，又是水處理時的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 1、出水水質(zhì) 強(qiáng)酸性H型交換器的出水水質(zhì)是指周期平均出水Na濃度。 出水Na濃度主要取決于樹脂的再生度，所以逆流再生H型交換器出水Na濃度都很低，一般50g/L(長時間 2050g/L左右)。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器出水水質(zhì)是指周期平均出水SiO2濃度。 GB121451999火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動力設(shè)備水汽質(zhì)量規(guī)定，一級復(fù)床（順流再生）水水質(zhì)為電導(dǎo)率10S/cm、SiO2100g/L。 一級復(fù)床除

22、鹽系統(tǒng)采用逆流再生時出水水質(zhì)一般電導(dǎo)率為18S/cm，SiO2為1030g/L，pH值在78之間。所以逆流再生交換器的出水水質(zhì)優(yōu)于順流再生。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 2、工作交換容量 離子交換樹脂交換容量表示離子交換能力的大小，即離子交換劑可交換離子量的多少，有兩種表示方法：一是質(zhì)量表示法，即單位質(zhì)量離子交換劑的吸著交換能力，用mmol/L表示；二是體積表示法，即單位體積離子交換劑的吸著交換能力，用的是mol/m3表示。 工作交換容量是指交換劑在運行條件下的有效交換容量。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 離子交換樹脂工作交換容量的大小，由于使用條件的不同

23、，其數(shù)值也不相同。 影響工作交換容量大小的主要因素是：進(jìn)水的離子濃度、交換終點的控制指標(biāo)、交換劑層的高度、水流速度、水的pH值、交換劑的粒度、交換基團(tuán)的形式以及再生充分與否等。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 3、再生劑比耗 一級復(fù)床除鹽再生劑比耗是指離子交換器出水水質(zhì)達(dá)不到規(guī)定要求，樹脂失效后，為恢復(fù)樹脂單位交換能力，所消耗的酸、堿用量。其單位為g/mol； 一級復(fù)床除鹽再生劑比耗根據(jù)陽、陰樹脂再生又分為酸比耗和堿比耗一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 4、工作交換容量和再生劑比耗的影響因素 生產(chǎn)實際中交換器運行到終點時樹脂并未完全失效，失效后的樹脂也并非是徹底

24、再生。 因此，凡是影響殘余交換容量和影響再生效果的因素都會影響工作交換容量，也都會影響再生劑比耗。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 影響強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂工作交換容量和再生劑比耗的因素有水質(zhì)條件、運行條件、再生條件以及樹脂層高度。 其中水質(zhì)條件包括進(jìn)水離子總濃度、強(qiáng)酸陰離子濃度分率，進(jìn)水硬度分率及鈣硬與總硬度的比值；運行條件，包括流速、水溫以及失效時Na濃度；再生條件，包括再生劑用量、再生流速、再生液濃度等。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 上述各種因素中，再生劑用量和進(jìn)水硬度分率是主要影響因素。進(jìn)水鈣硬度與總硬度之比較高或樹脂層較低時，都會使工作交換容量降低

25、；反之，則升高。但在通常范圍內(nèi)，它們對工作交換容量的影響較小。 一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 影響強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂工作交換容量和再生劑比耗的因素也是水質(zhì)條件、運行條件、再生劑和再生條件以及樹脂層高度等幾個方面。 這里的運行條件是指進(jìn)水陰離子總濃度、SiO2濃度以及H2SO4酸度的濃度分率；運行條件中失效離子濃度是指SiO2 濃度；再生劑和再生條件中還包括再生劑純度、再生溫度及再生時間等。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 5、工作交換容量和再生劑比耗計算： 一級復(fù)床除鹽交換器工作過程中的工作交換容量和再生劑比耗是根據(jù)運行數(shù)據(jù)按以下方法計算。一級復(fù)床除鹽技術(shù)

26、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) （1）強(qiáng)酸性H型交換器的工作交換容量。 對強(qiáng)酸性H型交換器中陽樹脂，工作交換容量計算公式如下： 式中q工作交換容量，mol/m3； A進(jìn)水堿度，mmol/L； SD出水平均酸度，mmol/L； V周期制水量，m3； VR交換器內(nèi)樹脂體積(不含壓脂層)，m3。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 通常強(qiáng)酸性H型交換器的工作交換容量一般在8001000mol/m3 范圍內(nèi)，視條件不同而異。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) （2）酸耗、比耗。 酸耗可按下式計算： 式中Ws酸耗，g/mol； m一次再生所用的純酸量，g。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)

27、指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 再生劑酸比耗按下式計算： 式中36.5HCl的摩爾質(zhì)量g/mol； 49 H2SO4的摩爾質(zhì)量g/mol。 實際上逆流再生強(qiáng)酸性H型交換器的比耗一般在1.11.5，順流再生的一般在1.52.5之間，H2SO4再生比耗高于HCl。比耗的倒數(shù)以百分?jǐn)?shù)表示，就是再生劑利用率。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) （3）強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器工作交換容量。 對于強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器中的陰樹脂，其工作交換容量可根據(jù)下式計算：一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 上式中SD進(jìn)水平均強(qiáng)酸酸度，mmol/L； CO2進(jìn)水平均CO2的含量，mg/L； SiO2 進(jìn)

28、水平均 SiO2的含量，mg/L； Na 進(jìn)水平均 Na的含量，g/L； SiO2c 出水平均SiO2的含量，g/L。 44 CO2的摩爾質(zhì)量g/mol； 60 SiO2的摩爾質(zhì)量g/mol； 23 Na的摩爾質(zhì)量g/mol。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 正常工作情況下，強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器進(jìn)水中Na和出水中SiO2已經(jīng)非常少，在計算工作交換容量時，可忽略不計。此時工作交換容量可按下式計算：一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) （4）堿耗和比耗。 堿耗可按下式計算： 式中WJ堿耗，g/mol； m一次再生所用的純堿量，g。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)

29、濟(jì)指標(biāo) 再生劑堿比耗為 式中 WNaOHNaOH 堿耗，g/mol； 40NaOH摩爾質(zhì)量g/mol。 逆流再生強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器的比耗一般在1.31.8，順流再生的一般在1.83.0。一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一級復(fù)床除鹽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 工作交換容量和再生劑比耗是兩個重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在進(jìn)水水質(zhì)和運行條件不變的情下，工作交換容量越大，周期制水量也越多。比耗越高，再生劑利用率就越低，經(jīng)濟(jì)性就越差。一級一級復(fù)床復(fù)床除鹽除鹽固定床離子交換器固定床離子交換器 在生產(chǎn)實踐中，水的離子交換處理是在被稱為離子交換器的裝置中進(jìn)行的，也有將裝有交換劑的交換器稱為床，交換器內(nèi)的交換劑層稱為床層。離子交換器裝置的種

30、類很多， 固定床離子交換器是目前火力發(fā)電廠水處理中用得最廣泛的一種裝置。所謂固定床是指交換劑在交換器內(nèi)固定不動、水流動，并在一個設(shè)備中先后完成制水、再生等過程的裝置。一級一級復(fù)床復(fù)床除鹽除鹽固定床離子交換器固定床離子交換器 固定床離子交換器 固定床離子交換器按水和再生液的流動方向分為順流再生式、對流再生式（包括逆流再生離子交換器和浮床式離子交換器）和分流再生式；按交換器內(nèi)樹脂的狀態(tài)又分為單層床、雙層床、雙室雙層床、雙室雙層浮動床、滿室床和混合床；按設(shè)備的功能又分為陽離子交換器（又稱為陽床，包括鈉離子交換器和氫離子交換器）、陰離子交換器（陰床）和混合離子交換器（混床）。順流再生離子交換器順流再生

31、離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 一、順流再生離子交換器 順流再生離子交換器是離子交換裝置中應(yīng)用最早的床型，這種設(shè)備運行時，水流自上而下通過樹脂層；再生時，再生液也是自上而下通過樹脂層，即水與再生液的流向相同。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 1、順流再生交換器的結(jié)構(gòu) 順流再生交換器的主體是一個密封的圓柱形壓力容器，器體上設(shè)有人孔、樹脂裝卸孔和用來觀察樹脂狀態(tài)的窺視孔。體內(nèi)設(shè)有進(jìn)水裝置、排水裝置和再生液分配裝置。交換器中裝有一定高度的樹脂，樹脂層上面留有一定的反洗空間，如下圖所示。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 圖 順流再生離子交換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1 進(jìn)水裝置；2再生液

32、分配裝置； 3樹脂層；4排水裝置順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 順流再生離子交換器外部管路系統(tǒng)如下圖所示。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) （1）進(jìn)水裝置。 進(jìn)水裝置的作用是均勻分布進(jìn)水于交換器的過水?dāng)嗝嫔?，所以也稱布水裝置，它的另一個作用是均勻收集反洗排水。由于這種設(shè)備運行時樹脂層上方有較厚的水墊層，因此對進(jìn)水裝置要求不高。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 常用的進(jìn)水裝置見圖58所示。 (a)漏斗式；(b)十字管式；(c)圓筒式；(d)多孔板水帽式順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 漏斗式進(jìn)水裝置結(jié)構(gòu)簡單，但當(dāng)安裝傾斜時易發(fā)生偏

33、流，反洗時，應(yīng)注意樹脂的膨脹高度，以防樹脂流失。 十字管式或圓筒式是在十字管或圓筒上開有許多小孔，管或筒外包濾網(wǎng)或繞不銹鋼絲，也有在管或筒壁上開細(xì)縫隙的。常用材料有不銹鋼或工程塑料，也可采用碳鋼襯膠。 多孔板水帽式的布水均勻性較好，孔板材料有碳鋼襯膠或工程塑料等。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) （2）排水裝置。 排水裝置的作用是均勻收集處理好的水，也起均勻分配反洗進(jìn)水的作用，所以也稱配水裝置。一般對排水裝置集水的均勻性要求較高。 常用的排水裝置如下圖所示。（a）彎形板石英砂墊層式；（b）多孔板加水帽式。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 在彎形孔板石英砂墊層式的

34、排水裝置中，彎形孔板起支撐石英砂墊層的作用，常用材料有碳鋼襯膠、不銹鋼等。石英砂墊層的級配和厚度按規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)配置。 石英砂的質(zhì)量為SiO299，使用前應(yīng)用510的HCl浸泡 812h，以除去其中的可溶性雜質(zhì)。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) （3）再生液分配裝置。 再生液分配裝置應(yīng)能保證再生液均勻地分布在樹脂層面上，常用的再生液分配裝置如下圖 所示。 (a)輻射式；(b)圓環(huán)式；(c)母管支管式順流再生離子交換器順流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 小直徑交換器可不專設(shè)再生液分配裝置，由進(jìn)水裝置分配再生液；大直徑交換器一般采用母管支管式。再生液分配裝置距樹脂層面約200300mm，

35、在管的兩側(cè)下方45開孔，孔徑一般為68。 此外，在樹脂層上方至進(jìn)水裝置之間有一定的反洗空間，這是為了在反洗時使樹脂層有膨脹的余地，并防止細(xì)小顆粒被反洗水帶走，高度一般相當(dāng)于樹脂層高度的6080。當(dāng)這一空間充滿水時，稱為水墊層。水墊層在一定程度上可以防止進(jìn)水直接沖擊樹脂層面造成凹凸不平，從而使水流在交換器斷面上均勻分布。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 2、順流再生離子交換器的運行 順流再生離子交換器的運行通常分為五步，從交換器失效后算起為： （1）反洗； （2）進(jìn)再生液； （3）置換； （4）正洗； （5）制水。 這五個步驟，組成交換器的一個運行循環(huán)，稱運行周期。順流再生離子

36、交換器順流再生離子交換器的運行的運行 （1）反洗。 交換器中的樹脂失效后，在進(jìn)再生液之前，常先用水自下而上進(jìn)行短時間的反沖洗。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 反洗的作用包括以下方面： 1）松動樹脂層。 在交換過程中帶有一定壓力的水自上而下通過樹脂層，樹脂層被壓緊。為了使再生液在樹脂層中均勻分布，需在再生前進(jìn)行反洗，以充分松動樹脂層。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 2）清除樹脂上層中的懸浮物、碎粒。 在交換過程中，上層樹脂還兼有過濾作用，水中的懸浮物被截留在這層中，使水通過時的阻力增大。另外，在運行中產(chǎn)生的樹脂碎屑，也會使進(jìn)水阻力增大影響水流通過。反洗可以

37、清除這些懸浮物和碎屑，這一步驟對處于最前級陽離子交換器尤為重要。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 反洗水的水質(zhì)應(yīng)不污染樹脂。對于陽離子交換器可用清水，陰離子交換器可用陽離子交換器的出水，或者采用該交換器上次再生時收集起來的正洗水。 對于不同種類的樹脂，反洗強(qiáng)度可由試驗求得，一般應(yīng)控制在既能使污染樹脂層表面的雜質(zhì)和樹脂碎屑被帶走，又不使完好的樹脂顆粒跑掉，而且樹脂層又能得到充分松動。經(jīng)驗表明，反洗時使樹脂層膨脹5060效果較好。反洗要一直進(jìn)行到排水不渾濁為止，一般需1015min。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 反洗也可以依據(jù)具體情況在運行幾個周期后，定期進(jìn)行。

38、這是因為，有時在交換器中懸浮物的累積并不很快，而且樹脂層并不是一下子壓得很緊，所以有時沒必要每次再生前都要進(jìn)行反洗。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 （2）進(jìn)再生液。 進(jìn)再生液前，先將交換器內(nèi)的水放至樹脂層表面以上約100200mm處，然后用一定濃度的再生液以一定流速自上而下流過樹脂層。 再生是離子交換器運行操作中很重要的一環(huán)。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 影響再生效果的因素 影響再生效果的因素很多，如再生劑的種類、純度、用量、濃度、流速、溫度等。 1）再生方式。 順流式再生的優(yōu)點是，裝置簡單、操作方便；缺點是再生效果不理想。 2）再生劑用量。 對于H交換

39、樹脂來說，如為強(qiáng)酸性陽樹脂，那么它的再生劑比耗一般為23，如為弱酸性的，則稍大于理論量即可。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 3）再生液濃度。 再生液的濃度對再生程度也有較大的影響。當(dāng)再生劑量一定時，在一定范圍內(nèi)，濃度越高，再生程度越高；當(dāng)濃度達(dá)到某一值時，再生后交換劑交換容量可恢復(fù)到一個最高值。再生液濃度過高也是不合適的，因為濃度過高再生液的體積小，不能均勻和充分地與交換劑反應(yīng)，而且常常會因交換基團(tuán)受到嚴(yán)重壓縮使再生效果下降。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 再生強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂時，若用鹽酸再生，則可采用較高的濃度(5%10%)，若用硫酸再生，由于再生產(chǎn)物

40、CaSO4在水中的溶解度較小，有沉淀在交換劑層中的危險，所以不能直接用濃度大的H2SO4再生。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 用濃度大的H2SO4再生時，可用下述方法進(jìn)行再生。第一種方法是：用低濃度的H2SO4進(jìn)行再生，再生液濃度通常為0.52%，這種方法比較簡單，但要用大量稀H2SO4，再生時間長、自用水量大，再生效果也較差。第二種方法是：分步再生，先用低濃度、高流速的H2SO4液進(jìn)行再生，然后逐步增加濃度、降低流速進(jìn)行再生。分步再生可分為二步法、三步法和四步法等。另外，也可設(shè)計成酸液濃度是連續(xù)不斷緩慢增大的方式，即逐漸開大進(jìn)酸門，以達(dá)到先稀后濃的目的。順流再生離子交換器順

41、流再生離子交換器的運行的運行 先用低濃度的目的是降低再生液中CaSO4的過飽和度，使它不易析出；先采用高流速的原因是因為CaSO4從飽和到析出沉淀物常需要經(jīng)過一段時間，故加快流速可以防止CaSO4 沉淀在樹脂層中析出。 相對來說，由于用HCl再生時不會有沉淀物析出，所以操作比較簡單。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 4）再生液流速。 再生液流速是指再生液通過交換劑層的速度，它是影響再生程度的一個重要因素。維持適當(dāng)?shù)牧魉?，實質(zhì)上就是使再生液與交換劑之間有適當(dāng)?shù)慕佑|時間，以保證再生反應(yīng)的進(jìn)行。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 表示再生液流速的方法有兩種：線速度和空

42、間流速。 線速度計算如下： qV/S 式中qV通過交換器的水量，m3/h； S交換器截面積，m2。 空間流速是指單位體積的交換劑在單位時間內(nèi)通過的液體體積，單位為m3/m3h。 上述任何一種流速表示方法，都不是交換劑顆粒間再生溶液真正流速，只是反映相對流速。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 再生時，控制一定的再生液流速是非常重要的，特別是當(dāng)再生液的溫度很低時，更不宜提高流速。有時，因加快流速縮短了再生時間，即使將再生劑用量成倍增加，也難得到良好的再生效果。再生液的流速最好不要3 m/h，通常以48m/h為宜。對于陽樹脂，再生流速可偏上限；對于陰樹脂，再生流速可偏于下限。 順流再

43、生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 5）再生液溫度。 再生液的溫度對再生程度也有很大影響，因為提高再生液的溫度，能同時加快內(nèi)擴(kuò)散和膜擴(kuò)散。如把 HCl預(yù)熱到40，再生H型交換劑時，就能大大改善對樹脂中鐵及其氧化物的清除程度，同時還能減少運行時漏Na。陰樹脂再生時，所用再生液的溫度，對再生程度的影響比陽樹脂更大。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 研究結(jié)果表明，在動態(tài)陰離子交換過程中，硅酸氫根(HSiO3)在樹脂層中的分布情況與其他陰離子有些不同，雖然它主要是被下層（出水端）的陰樹脂吸著，但是在最上層的樹脂中也吸著少量HSiO3，即HSiO3在樹脂層中的分布區(qū)域很廣。另外，

44、在再生時，樹脂層中的HSiO3被置換出來的速度也是比較緩慢的。提高再生液的溫度可以改善對H2SiO3的置換效果并縮短再生時間。 實踐證明，再生和清洗的最優(yōu)溫度：對于型強(qiáng)堿性陰樹脂為3550，型為353。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 但是，由于交換劑熱穩(wěn)定性的限制，再生液的溫度不宜過高，否則，易使交換劑的交換基團(tuán)分解，促使交換劑變質(zhì)和影響其交換容量。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 6）再生劑的種類和純度。 不同的再生劑對離子交換劑的再生程度有不同影響，如再生H型交換劑可用HCl，也可用H2SO4。通常HCl的再生效果好。但采用H2SO4作再生劑時，只要很好掌

45、握再生條件，也可得到滿意的再生效果。選擇再生劑時，要作技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，如HCl和H2SO4，HCl雖然再生效果較好，但價格較高，對設(shè)備管道腐蝕性強(qiáng)，對防腐要求較高。而H2SO4雖然存在一定的缺點，但價格便宜，易于防腐。再生OH型交換劑一般用NaOH，不用KOH，因為KOH價格較高。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 再生劑的純度對交換劑的再生程度和出水水質(zhì)影響很大。如果再生劑質(zhì)量不好，含有大量雜質(zhì)離子，再生程度就會降低，出水水質(zhì)也受到影響。如再生陰樹脂時，NaOH的純度對陰樹脂的再生過程影響更大。工業(yè)堿中的雜質(zhì)，主要是氯化物、碳酸化合物和鐵的化合物。強(qiáng)堿陰樹脂對Cl有較大的親和

46、力(比對OH的大1525倍)，所以不宜使用含有較多Cl的堿再生，因為Cl不僅易被樹脂吸著，而且不易被洗脫出去。當(dāng)采用含有較大Cl的堿再生時，樹脂的工作交換容量就會降低，運行周期縮短，出水水質(zhì)下降。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 例如，用含1.23Cl的工業(yè)液體堿再生時，陰離子交換器周期出水為560t；而用含Cl4.5的工業(yè)液體堿再生時，周期出水量僅為350400t，而且除鹽水的SiO2含量由10g/L 上升到20g/L左右。 堿中鐵化合物一般是由制堿和運輸過程中的鐵質(zhì)容器溶入的，有的液體堿帶橘紅色，就說明其中含鐵量較高。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 （3

47、）置換。 當(dāng)全部再生液進(jìn)完后，樹脂層中仍有正在反應(yīng)的再生液，而樹脂層面至計量箱之間的再生液則尚未進(jìn)入樹脂層。為了使這些再生液全部通過樹脂層，必須用水按再生液流過樹脂的流程及流速通過交換器，這一過程稱為置換。它實際上是再生過程的繼續(xù)。 置換水一般用配再生液的水，水量約為樹脂層體積的1.52倍，以排出液離子總濃度下降到再生液濃度的10 %20以下為宜。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 （4）正洗。 置換結(jié)束后，為了清除交換器內(nèi)殘留的再生產(chǎn)物和置換出的離子，應(yīng)用運行時的進(jìn)水自上而下清洗樹脂層，流速約1015m/h。正洗一直進(jìn)行到出水水質(zhì)合格為止。 正洗水量一般為樹脂層體積的310倍

48、，因設(shè)備和樹脂不同而有所差異。 順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 （5）制水。 正洗合格后即可投入正常運行階段，即制水階段，一級陽離子交換器運行的流速一般控制在2030m/h。此流速與進(jìn)水水質(zhì)、交換劑的性質(zhì)有關(guān)，如進(jìn)水中離子濃度越大，則流速應(yīng)控制的越小。每個離子交換器的最優(yōu)運行條件可通過調(diào)整試驗確定。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 3、順流再生離子交換器工藝特點 順流再生離子交換器運行失效后、再生前和再生后樹脂層狀態(tài)分布如下圖所示。 (a)失效后；(b)再生前；(c)再生后順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 分析圖（a）可知，當(dāng)運行失效時，進(jìn)水中

49、離子依據(jù)樹脂對它們的選擇順序依次沿水流方向分布，最下部樹脂的交換容量未能得到充分利用，還存在部分H型樹脂。順流再生離子交換器再生前樹脂需進(jìn)行反洗。試驗表明，經(jīng)反洗后各離子型樹脂在床層中基本呈均勻分布狀態(tài)，見圖（b）。再生時，由于再生液自上而下通過樹脂層，故上部樹脂層首先接觸新鮮再生液從而得到比較充分的再生，由上而下樹脂的再生度逐漸降低，下部未得到再生的主要是Ca、Mg型樹脂，也有少量Na型樹脂，如圖（c）所示。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 在再生的初期，一部分被再生下來的高價離子流經(jīng)下部樹脂層時，會將下部樹脂中的低價離子置換出來，使這部分樹脂轉(zhuǎn)為較難再生的高價離子型，底部未

50、失效的 H 型樹脂也會因再生產(chǎn)物通過而轉(zhuǎn)為失效態(tài)，這樣，會造成樹脂再生困難，并多消耗再生劑。所以順流再生的再生效果差。若再生前樹脂未經(jīng)反洗，即仍為失效后的層態(tài)圖 （a），則上述情況更為突出。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 交換器中樹脂的再生通常是不徹底的，必然是在再生液進(jìn)口處再生得較為徹底，出口處則不徹底。在順流再生中，由于進(jìn)水流向與再生液流向相同，所以與出水相接觸的正好是再生最不完全的部分。因此，雖然進(jìn)水處水質(zhì)已經(jīng)處理得很好，但當(dāng)它流至出水處時，又與再生不完全的樹脂進(jìn)行交換重新使水質(zhì)變差。 由于樹脂對Ca2、Mg2的選擇性比Na大得多，以及離子交換平衡的濃度效應(yīng)，在低濃度溶

51、液中交換生成的H置換下來的Ca2、Mg2的量微乎其微。一般來說，在出水處Ca、Mg 型樹脂含量60的情況下，出水硬度近于零。順流再生離子交換器順流再生離子交換器的運行的運行 順流再生離子交換器的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，運行操作方便，工藝控制容易，對進(jìn)水懸浮物含量要求不很嚴(yán)格(濁度5mg/L)。 順流再生離子交換器通常適應(yīng)于下述情況： 對經(jīng)濟(jì)性要求不高的小容量除鹽裝置； 原水水質(zhì)較好的情況，以及Na比值較低的水質(zhì)； 采用弱型樹脂時。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器 二、逆流再生離子交換器 為消除順流再生中出水端樹脂再生度低的缺點，現(xiàn)在廣泛采用對流再生工藝，即運行時水流方向與再生時再生液流動方向相對進(jìn)行

52、的水處理工藝。習(xí)慣上將運行時水自上而下、再生時再生液自下而上的對流水處理工藝稱為逆流再生工藝，采用逆流再生工藝的裝置稱逆流再生離子交換器。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器 將運行時水向上流動、再生時再生液向下流動的對流水處理工藝稱為浮動床水處理工藝。這里先介紹逆流再生離子交換器。由于逆流再生工藝中再生液及置換水都是從下而上流動的，如果不采取措施，流速稍大時，就會發(fā)生和反洗那樣使樹脂層擾動的現(xiàn)象，有利于再生的層態(tài)會因此而被打亂，這種現(xiàn)象通常稱為亂層。若再生后期發(fā)生亂層，那么會將上層再生差的樹脂或多或少地翻到底部，這樣就必然失去逆流再生工藝的特點。為此，在采用逆流再生工藝時，必須從設(shè)備結(jié)構(gòu)和運

53、行操作采取措施，以防發(fā)生亂層現(xiàn)象。 逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 1、逆流再生離子交換器的結(jié)構(gòu) 逆流再生離子交換器的結(jié)構(gòu)和管路系統(tǒng)如下圖所示。與順流再生離子交換器結(jié)構(gòu)不同之處是，在樹脂層表面處設(shè)有中間排液裝置，以及在樹脂層上面加壓脂層。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 逆流再生H型交換器結(jié)構(gòu)1 進(jìn)水裝置；2中間排液裝置；3排水裝置；4壓脂層；5樹脂層逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 氣頂壓逆流再生離子交換器管路系統(tǒng)逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) （1）中間排液裝置。 中間排液裝置的作用主要是使向上流動的再生液和清洗水能均勻地從此裝置排走，不

54、會因為有水流流向樹脂層上面的空間而擾動樹脂層。其次它還兼作小反洗的進(jìn)水裝置和小正洗的排水裝置。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 圖 中間排液裝置 (a)母管支管式；(b)插入管式；(c)支管式逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 目前常用的形式是母管支管式，其結(jié)構(gòu)如上圖（a）所示。支管用法蘭與母管連接，支管距離一般為150250mm，支管上開孔或開縫隙并加裝套網(wǎng)。網(wǎng)套一般內(nèi)層采用0.5mm0.5mm聚氯乙烯塑料窗紗，外層用6070目的不銹鋼絲、滌綸絲網(wǎng)（有良好的耐酸性能，適應(yīng)于用HCl再生的H型離子交換器）、錦綸絲網(wǎng)（有良好的耐堿性能，適應(yīng)于用NaOH再生的OH型離子交換器

55、）等，也有在支管上設(shè)置排水帽的。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 對于大直徑的交換器，常采用碳鋼襯膠母管和不銹鋼支管，小直徑的交換器，支母管均采用不銹鋼。此外，常用的中排裝置還有插入管式，如圖（b）所示，插入樹脂層的支管長度一般與壓脂層厚度相同，這種中排裝置能承受樹脂層上下移動時較大的推力，不易彎曲、斷裂。 圖（c）所示為支管式的中排裝置，一般適用于較小直徑的交換器，支管的數(shù)量可根據(jù)交換器直徑的大小選擇。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) （2）壓脂層。 設(shè)置壓脂層的目的是為了在溶液向上流動時樹脂不亂層，但實際上壓脂層產(chǎn)生的壓力很小，并不能靠自身起到壓脂作用。壓脂層真正的

56、作用：一是過濾掉水中的懸浮物，使它不進(jìn)入下部樹脂層中，這樣便于將其洗去而不影響下部的樹脂層態(tài)；二是可以使頂壓空氣或水通過壓脂層均勻地作用于整個樹脂層表面，從而起到防止樹脂向上竄動的作用。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 壓脂層的材料，目前都用樹脂，即與下面樹脂層相同的材料。其厚度約為150200mm。由于運行中樹脂被壓實，加上失效轉(zhuǎn)型后體積縮小(強(qiáng)酸及強(qiáng)堿樹脂)，所以壓脂層厚度應(yīng)是在樹脂失效后的壓實狀態(tài)下，能維持在中間排液管以上的厚度。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 2、交換器的運行 在逆流再生離子交換器的運行操作中，制水過程和順流式?jīng)]有區(qū)別。再生操作為防止亂層措

57、施的不同而異，下面以采用壓縮空氣頂壓的方法為例說明逆流再生操作，如下圖所示。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 圖 逆流再生操作過程示意 (a)小反洗；(b)放水；(c)頂壓；(d)進(jìn)再生液； (e)逆流清洗；(f)小正洗；(g)正洗逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 （1）小反洗上圖（a） 為了保持有利于再生的失效樹脂層不亂，不能像順流再生那樣，每次再生前都對整個樹脂層進(jìn)行反洗，而只對中排上面的壓脂層進(jìn)行反洗，以松動樹脂層和沖洗掉運行時積聚在壓脂層中的污物。小反洗用水為該級交換器的進(jìn)口水，流速按壓脂層膨脹50 %60控制，反洗一直到排水澄清為止。系統(tǒng)中的第一個交換

58、器，一般為15 20min，串聯(lián)其后的交換器一般為510min。 逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 （2）放水上圖（b） 小反洗后，待壓脂樹脂沉降下來后，打開中排放水門，放掉中排裝置以上的水，使壓脂層處于無水狀態(tài)。 （3）頂壓上圖（c） 從交換器頂部送入壓縮空氣，一般連接在設(shè)備的空氣管上，使氣壓維持在0. 030. 05MPa。用于頂壓的空氣應(yīng)經(jīng)除油凈化。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 （4）進(jìn)再生液上圖（d） 在頂壓的情況下，開啟再生用噴射器，將噴射器中水的流速調(diào)節(jié)到交換器中水的上升流速為47m/h。當(dāng)有適量的空氣隨同交換器出水一起從中裝置排出時，開啟進(jìn)再生

59、液的閥門，將再生液送入交換器內(nèi)。通過調(diào)節(jié)計量箱上的閥門的開度調(diào)節(jié)再生液吸入的流量，控制再生液濃度，進(jìn)行再生。 逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 （5）逆流清洗上圖（e） 當(dāng)再生液進(jìn)完后，關(guān)閉再生液計量箱上的出口門，按再生液的流速和流程繼續(xù)用稀釋再生劑的水進(jìn)行清洗，直至排出的廢液達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)為止（如陽床排除廢液濃度10mmol/LOH）。清洗時間一般為3040min，清洗水量約為樹脂體積的1.52倍。逆流清洗結(jié)束后，應(yīng)先關(guān)閉進(jìn)水門，然后再停止頂壓，打開放氣管上的閥門，應(yīng)防止亂層。在逆流清洗過程中，應(yīng)使氣壓穩(wěn)定。 逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 （6）小正洗上圖（f

60、） 再生后壓脂層中往往有部分殘留的再生廢液和置換出的離子，如不清洗干凈，將影響運行時的出水水質(zhì)。小正洗時，水從上部進(jìn)入，從中間排液管排出，流速一般陽樹脂為1015m/h，陰樹脂為710m/h，時間約510min。小正洗用水為運行時進(jìn)口水。此步也可用小反洗的方式進(jìn)行。 逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 （7）正洗上圖（g） 最后按一般運行方式用進(jìn)水自上而下進(jìn)行正洗，流速1015m/h，直到出水水質(zhì)合格，即可投入運行。逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器的運行的運行 交換器經(jīng)過多周期運行后，下部樹脂也會受到一定程度的污染，因此必須定期地對整個樹脂、層進(jìn)行大反洗。 由于大反洗擾亂了樹