離子交換設(shè)計計算書pdf

1、混合離子交換器詳 細 設(shè) 計 計 算 書宜興市華電環(huán)保設(shè)備有限公司1工藝流程的設(shè)計由于原水水質(zhì)較好，水中TDS含量較低。因此，本項目推薦選用傳統(tǒng)的成熟 工藝離子交換器作為系統(tǒng)的主脫鹽設(shè)備；系統(tǒng)初期投資成本低、易于實現(xiàn)自動化。 離子交換器采用雙床浮動床工藝，它具有處理水量大、占地面積小、交換容量高 等優(yōu)點。根據(jù)計算，一級陽陰離子脫鹽后的產(chǎn)水尚未達到生產(chǎn)工藝用水的要求，所以， 在一級除鹽裝置之后，設(shè)置混合離子交換器，其出水水質(zhì)完全滿足設(shè)備采購方出 水要求。為保證關(guān)鍵設(shè)備離子交換器的長期可靠穩(wěn)定運行，則必須設(shè)置符合水質(zhì)特點 的預(yù)處理系統(tǒng)，滿足離子交換器進水指標：SS3mg/L。2工藝流程總述2.1工

2、藝流程：由凈化水場來的原水經(jīng)過水處理系統(tǒng)后到達超高壓鍋爐給水的 要求后，通過管道送到除氧水站供超高壓和高壓鍋爐使用。原水由全廠新鮮水管網(wǎng)送入除 鹽水站后，部分去凝結(jié)水換熱后進生水罐，生水 經(jīng)新鮮水泵加壓后，先經(jīng)過濾器后進入陽離子交換器，因原水中HCO3-含量為 20-42.1mg/L，為減少后級陰離子交換器的負荷，經(jīng)過除CO2器除去重碳酸 根后，由中間水泵經(jīng)陰離子交換器和混合離子交換器后，去除鹽水罐，最后由 除鹽水泵加壓進除鹽水管網(wǎng)供各用戶使用。主體設(shè)備為單元式運行排 列，同時 也考慮母管式的連接組合。為了減少設(shè)備的臺數(shù)、減少再生次數(shù)和酸 堿耗量， 增加運行時間。工藝如下:（原水箱）-原水泵-

3、多介質(zhì)過濾器-陽離子交換器-脫塔碳-中間水箱2-陰離子交換器-混合離子交換器-除鹽水箱-除鹽水泵-使用點2.2為了保證除鹽水系統(tǒng)供應(yīng)的可靠性，選擇了五個系列；正常情況下，三個系 列運行，一個系列再生，一個系列備用。其中設(shè)備包括：10臺150噸/小時的纖維球過濾器(02600mm)，5套300噸/小時陽離子交 換器(03000mm)，5套300噸/小時陰離子交換器(03000mm)，5套300噸/ 小時混合離子交換器(02800mm)及其它輔助設(shè)備等組成。2.3本套水處理設(shè)備的原水水質(zhì)按提供的水質(zhì)報告設(shè)計，而最終制出900噸/小 時除鹽水。設(shè)計進水水質(zhì)及出水水質(zhì)1進水水質(zhì)1.1除鹽水物流特性本項

4、目的原水來自于菱溪水庫，其水質(zhì)(供參考)為：分析項目單位分析結(jié)果PH值6.987.58SO42-mg/L1.83.51CL-mg/L2.8714.85NO3-mg/L0.421.28CO32-mg/L0HCO3-mg/L2042.1游離CO2mg/L1.013.02硅酸根(SiO2計)mg/L12.4814.48Ca2+mg N/L0.060.09Mg2+mg N/L0.090.17總鐵mg N/L0.0150.14總硬度mg N/L0.130.25溶解氧mg/L6.3713渾濁度度0.44.0電導(dǎo)率四s/cm824總懸浮固體mg/L578總?cè)芙夤腆wmg/L44432經(jīng)凈化水場后的水質(zhì)指標分析

5、項目單 位分析結(jié)果PH值7.99SO42-mg/L3.44CL-mg/L3.88NO3-mg/L1.25CO32-mg/L0HCO3-Mmol/L0.342游離CO2mg/L-硅酸根（SiO2計）mg/L0.371/2 Ca2+mmol/L0.2061/2 Mg2+mmol/L0.104總鐵mg/L-總硬度Mmol/L0.31溶解氧mg/L-渾濁度度-電導(dǎo)率四s/cm-總懸浮固體mg/L-總?cè)芙夤腆wmg/L-1.2出水水質(zhì)PH(25C)67硬度四mol/L0電導(dǎo)率ps/cm (25C)0.2鐵曜/L20銅Pg/L3SiO 2-Pg/L2022處理水量處理水量為：900m3/h設(shè)備選型計算一、混

6、床處理水量為：900m3/h,考慮系統(tǒng)自用水量10%，混床處理能力為990 m3/h,采用 多孔強堿I型201x7#陰樹脂和001x7#陽樹脂，混合樹脂的單位周期制水量取 6000m3/m3,混床總面積F=Q/U=990/48=18.75（U 取 48m/h）混床計算臺數(shù)n=F/0.785d2=18.75/0.785x2.82=3 臺（62800mm）一臺再生一臺備用，共5臺3.實際正常運行流速單臺混床處理量為930/3 = 330m3/h U=Q/F=4x330/（3.14x2.82）=53.62m/h樹脂高度計算陽樹脂體積Vc=n/4xD2xh陽陰樹脂體積Va=n/4xD2xh陰混床運行周

7、期選取為5天合120小時T=6000（V 陽 + V 陰）/Q=6000n/4xD2x（h 陽+h 陰）/330=120Hc：ha 取 1： 2Hc = 353mm ha=706mm陽樹脂高取360mm,陰樹脂高取720mm陽樹脂再生一次耗用30%鹽酸量Bc1=Vcbc/30%=2.22x75/30%=523.6Kg/次陽樹脂再生一次耗用30%鹽酸體積Vc1=Bc1/rc1=524.6/1.149=455.7L/ 次鹽酸計量槽的容積Vc2=1.2Vc1=1.2x455.7=546.8L稀釋至5%鹽酸溶液的體積Vc3=Vc*bc/5%*rc2=3070.5L/ 次陽樹脂再生一次釋用除水用量Vc4

8、=Vc3-Vc1=3070.5-455.7=2614.8L/ 次10.30%鹽酸的平均月耗量Bc2=30 x24*Bc1/T=30 x24x523.6/120=3141.7Kg/月11.30%鹽酸的平均年耗用量Bc3=12*Bc1=37699/年=37.7 噸/年陰樹脂再生一次耗用30%NaOH量Ba1= Va*ba/30%=4.43*70/30%=916Kg/次陰樹脂再生一次耗用30%NaOH體積Va1= Ba1/ra1=916/1.328=735.9LNaOH計量槽的容積Va2= Va1x1.2=735.9x1.2=885L稀釋至4%NaOH溶液的體積Va3= Vaxba/4%ra2=3.

9、926x70/4%*1.043=6587.2L 16. 陰樹脂再生一次稀釋用除鹽水量Va4= Va3- Va1=6587.2-735.9=5851.3L17.30%NaOH的平均月耗量Ba2=30 x24xBa1/T=30 x24x916/120=5496Kg/月18. 30%NaOH的平均年耗量Ba3=Ba2x12 = 65952Kg/年=65.95 噸/年6離子交換器酸廢水排放量G1=V*E(N-N1)*10-3=2.154x550 x(150-36.5)x10-3=134.5Kg/周 期離子交換器堿廢水排放量G2=V*E(N-N1)*10-3=4.038x250 x(250-40)x10

10、-3=212Kg/周期廢堿液中能被廢酸液中和的部分的酸量G 40 134.5 40G.- 1=147.4Kg/周 期N136.5剩余堿量G4= G2 - G3=212-147.4=64.6Kg/周 期中和后堿性廢水排放量Q=V1+V2+V3+V4 =23.08+3.16+3.16+92.32=121.7m3堿性廢水濃度G 64.6A1 Q=f24. 7 =0.518g/l排放堿性廢水PH值A(chǔ) 0. 518PH=14-lg40 1 =14- lg 40=12.11體外管系接口規(guī)范進、出水口管徑計算Q=u*n/4xD2=2x3600 x3.14xD2/4=330D=242mm 取 250mm反洗進

11、水、排水管管徑計算Q = 10n/4x2.82=u*n/4xD2=1.5x3600 x3.14/4xD2D=121mm 取 150mm進堿管管徑計算Q=5n/4x2.82=u*n/4xD2=1.5x3600 x3.14/4xD2D=85mm 取 100mmDN250,DN250,PN1.0MPa中間排水管：中間排水管：反洗進水管：反洗排水管：正洗排水管：進氣管：排氣管：進堿管：進酸管：26.筒體高度計算DN100, PN1.0MPaDN150, PN1.0MPaDN150, PN1.0MPaDN100, PN1.0MPaDN65, PN1.0MPaDN40, PN1.0MPaDN100, PN

12、1.0MPaDN100, PN1.0MPa反洗膨脹率 50%，直筒高度 h=(0.36+0.72)x(1+50%)/80%=2.05m二、陰雙室雙層浮動床陰雙室雙層浮動床直徑取*3000，采用D301弱堿陽離子交換樹脂和201x7強堿陽離子交換樹脂，運行周期取120h。弱堿陰樹脂量計算Va1 S1 Q T 0.199 - 330 120=xk1= x1.20=11.138誼E1850Va1 = n/4xD2xh 弱堿=3.14/4*32* h 弱堿=11.138廿h 弱酸=1.568m取 1600mm強堿陰樹脂量計算Va2=S2 QT xk2= 0.086 330 120 x1.10=9.37

13、2m3E2400Va2=n/4xD2xh 弱堿=3.14/4*32* h 弱堿=9.372m3h 弱酸=1.309m取 1300mm陰床再生用堿量G2=(Va1*E1+Va2*E2)*q*10-3=(11.138x850+9.372x400)x60 x10-3=793Kg30%NaOH 一次投加體積V=2 _G2_=793=1.99m31000 *C2 * r2 1000 x 30%x1.3284%NaOH 一次投加體積V=2 _G2_=793_=19.25m31000 *C2 * r2 1000 x 4% x 1.043每周期堿排放量計算G2=V*E(N-N1)*10-3=(10.125x8

14、50+8.52x400)x(65-40)x10-3=300.4Kg堿性廢水排放體積Q1= V2+V3+V4 =17.5+38.86+37.28=93.6m3體外管系接口規(guī)范Q=u*n/4xD2=2x3600 x3.14xD2/4=330D=242mm 取 250mm反洗進水、排水管管徑計算Q=10n/4x32=u*n/4xD2=1.5x3600 x3.14/4xD2D=129mm 取 150mm進堿管管徑計算Q=5n/4x32=u*n/4xD2=1.5x3600 x3.14/4xD2D=91mm 取 100mm進水管:DN250,PN1.0MPa出水管：DN250, PN1.0Mpa再生液進水

15、管：DN100,PN1.0Mpa再生液出水管：DN100,PN1.0Mpa排水管:DN200,PN1.0Mpa正洗進水管：DN100,PN1.0Mpa正洗出水管：DN150,PN1.0Mpa排氣管：DN40,PN1.0Mpa上部進樹脂口:DN100, PN1.0Mpa下部進樹脂口：DN100,PN1.0Mpa上部排樹脂口：DN100,PN1.0Mpa下部排樹脂口：DN100,PN1.0Mpa筒體高度計算反洗膨脹率 50%，直筒高度 h=(1.3+1.6)x(1+50%)/90%=4.83m三、陽雙室雙層浮動床陽雙室雙層浮動床直徑取*3000，采用D113-III弱酸離子交換樹脂和001x7 強

16、酸陽離子交換樹脂，運行周期取120h。弱酸陽樹脂量計算Vci (Hz - a)Q T(0.34- 0.15) - 330 120=xK1=x1.15=4.81m3E11800Vc1=n/4xD2xh 弱酸= 3.14/4x32xh 弱酸=4.81m3h 弱酸=0.68m取 700mm強酸陽樹脂量計算Vc2= S2 Q Txk1= (0.31- 0.19) 330120 x1.20=5.71m3E11000Vc2=n/4xD2xh 強酸= 3.14/4*32* h 弱酸=5.71m3H 強酸=0.81m 取 850mm陽床再生用酸量(HCl)G1=(Vc1*E1+Vc2*E2)*q*10-3=(

17、4.81x1800+5.71x 1000)x50 x 10-3=718.4Kg30%HCl 一次投加體積V=2 G2=7184=2.09m31000 *C2 * r2 1000 x 30% x1.1494%NaOH 一次投加體積V=2 G2=7184=17.56m31000 *C2 * r2 1000 x 4% x 1.023離子交換器酸廢水排放量G2=V*E(N-N)*10-3=(4.93x1800+5.61x1000)x(50-36.5)x10-310=195Kg/周期酸性廢水排放體積Q2=V1+V2+V3+V4 =11.8+17.7+42.39+19.12=91.1m3剩余堿量19540

18、G4= 300 36 .5=300-213.7=86.3Kg/周期中和后堿性廢水排放量Q=Q1+Q2=93.6+91.1=184.7m3堿性廢水濃度G 86.3A廠2=184. 7 =0.467g/l排放堿性廢水PH值A(chǔ) 0. 467PH= 14-lg 40 1 =14- 0=12.07體外管系接口規(guī)范Q=u*n/4xD2=2x3600 x3.14xD2/4=330D=242mm 取 250mm反洗進水、排水管管徑計算Q=10n/4x32=u*n/4xD2=1.5x3600 x3.14/4xD2D=129mm 取 150mm進堿管管徑計算Q=5n/4x32=u*n/4xD2=1.5x3600

19、x3.14/4xD2D=91mm 取 100mmDN250, 進水管：PN1.0MPaDN250,出水管：PN1.0MpaDN100,再生液進水管：PN1.0MpaDN100,再生液出水管：PN1.0MpaDN200,排出管：PN1.0Mpa11正洗進水管：正洗進水管：正洗出水管：排氣管：上部進樹脂口：下部進樹脂口：上部排樹脂口：下部排樹脂口：11.筒體高度計算反洗膨脹率50%，四、纖維球過濾器型 號：過濾器直徑：過濾器高度：過濾面積：處理能力：濾 速：進水壓力：過濾器阻力損失：反洗壓力：反洗強度：反洗水泵流量：揚程：功率：反洗器阻力損失：反洗歷時：DN100，PN1.0MpaDN150，PN

20、1.0MpaDN40，PN1.0MpaDN100，PN1.0MpaDN100，PN1.0MpaDN100，PN1.0MpaDN100，PN1.0Mpa直筒高度 h=(0.7+0.85)X1+50%)/90%=2.60mWQJ-28002800mm4106mm6.154m2165m3/h30m/h0.6Mpa0.10Mpa0.2Mpa36 m3/m2-h221m3/.h32m30Kw0.15Mpa20-30min氣洗強度：150 m3/m2.h濾后水質(zhì)：SS：10mg/L粒徑：0.2mm濾料：纖維球30mm電機功率：22KW槳葉直徑：9900mm數(shù)量：10臺反洗水泵流量計算反洗強度為36m3/

21、m3hQ=36x3.14x1.42=221m3/h反洗水泵揚程：35m體外管系接口規(guī)范進、出水口管徑計算Q=u*n/4xD2=2x3600 x3.14xD2/4=165D=185mm 取 200mm反洗進水、排水管管徑計算Q=u*n/4xD2=1.5x3600 x3.14/4xD2=36x3.14/4x3.22D=169mm 取 200mm(1)過濾進水、反洗出水管：DN200, PN1.0MPa(2)過濾出水、反洗進水管：DN200, PN1.0MPa(3)排氣管：DN40, PN1.0MPa(4)溢流管：DN15, PN1.0MPa五、脫氣塔中間水箱和脫氣塔為一體化布置，脫氣塔置于中間水箱

22、上。13Q 330f= q50 =6.6m22.脫氣塔的直徑D=1.13f=1.13、/6.M1.13x2.45=2.77m取脫氣塔直徑2.8m3.脫氣塔填料表面積=K cG Q(C1 - C2) 330(0.342 - 0.08) TOC o 1-5 h z =0.110001000A C= C1 - C2 *10-3= 0.342 - O.08*10-3=0.185x10-3C10 3422.44 IgC12.44 1g0342C20.081.02P R&86 Pr0.331.02x 6.37x10-8 RcP-86 Pr0-33_H _dPr=0.36x10 -2U =0.36x10-2

23、 偵9 x10 4 =10.12 P6.37 x10。-81Re= 止 XQ =102 x 60 x 0.01525=5.5x100.36 u 0.362.79 x10-4F 0 1=1684m=. 20.79 x 0.185 x10-34脫氣塔填料高度V=F =攻=7.14S 236H V 7.14=一=1.46mE 3.14 / 4x 2.82取 1500mm 5.L=1.1*g*Q*K*KL=1.1*g*Q*K*K*危= 1.1x20 x330 x1x273x1.6= 11968m3/h14P=1.2* (A*H+A h) *K*K 1 = 1.2x(294x1.8+392) xl273

24、= 1125Pa體外管系接口規(guī)范進、出水口管徑計算Q=u* n/4xD2=2x3600 x3.14xD2/4=330D=242mm 進口取 250mm 出口取 300mm配套風(fēng)機數(shù)量：5臺型號：CQ20-J風(fēng)量：Q=9612-14418m3/h風(fēng)壓：H=1.96KPa電源電壓：380 V電機功率：P=15kW轉(zhuǎn)速：2900r/min生產(chǎn)廠家：湖北鼓風(fēng)機有限公司7.中間水箱型式：方形數(shù)量：5臺容積：100m3外形尺寸：L4500mmxB4500mmxH5000mm六、樹脂清洗罐陽樹脂清洗罐設(shè)備規(guī)范及數(shù)量:03000mm 1 臺153024 mm、12mm.上、下封頭厚度 mm設(shè)備直徑(外徑、壁厚

25、)：14。設(shè)計壓力：0.6MPa試驗壓力：0.75MPa工作溫度：最低：5C最高：60C設(shè)備高度(1)樹脂層高1600 mm。(2)膨脹高度1600mm。(3)器體高度(不包括支腿)5550 mm。(4)總高度6200mm(包括支腿)。陰樹脂清洗罐設(shè)備規(guī)范及數(shù)量：03000mm 1臺設(shè)備直徑(外徑、壁厚)：3024 mm、12mm.上、下封頭厚度14mm。設(shè)計壓力：0.6MP a試驗壓力：0.75MP a工作溫度：最低：5C 最高：60C設(shè)備高度(1)樹脂層高1000 mm。(2)膨脹高度1000mm。(3)器體高度(不包括支腿) 4730 mm。(4)總高度5380mm(包括支腿)。七、其它

26、1.原水箱圓形型式:圓形16數(shù)量：容積：直徑：高度：脫鹽水箱型式：數(shù)量：容積：直徑：高度：酸堿再生系統(tǒng)2套，混床一套，陽、陰床一套貯存罐裝置酸貯存罐（1）數(shù)量：（2）容積：（3）尺寸和壁厚尺寸：直筒壁厚：封頭厚度：（4）體外管系接口規(guī)范進水管：2臺500m3O8000mmH=10700mm圓形2臺500m3910000mmH=6400mm2臺50m3饑024x7805mm12 mm14 mmDN50，PN1.0MPaDN150, PN1.0MPaDN150, PN1.0MPa進液管:17出液管：備用管：排污管：排氣管：人孔：堿液貯存罐數(shù)量：容積：直徑和壁厚直徑：直筒壁厚：封頭厚度：體外管系接口

27、規(guī)范進水管：進液管：出液管：備用管：排污管：排氣管：人孔：DN80, PN1.0MPaDN50, PN1.0MPaDN50，PN1.0MPaDN80，PN1.0MPa數(shù)量：2，規(guī)格05002臺50m303024x7805mm12 mm。14 mm。DN50，PN1.0MPaDN150, PN1.0MPaDN80, PN1.0MPaDN50, PN1.0MPaDN50，PN1.0MPaDN80，PN1.0MPa數(shù)量：2，規(guī)格：0500計量裝置酸計量箱184.0m4.0m3中 1612x2340mm8 mmDN32，PN1.0MPaDN50,PN1.0MPaDN32，PN1.0MPaDN25，PN

28、1.0MPaDN32,PN1.0MPa1臺4.0m3中 1612x2340mm8 mmDN32，PN1.0MPa數(shù)量：容積：尺寸尺寸：壁厚：體外管系接口規(guī)范進水管：進液管：排污管：排氣管：出液管：堿計量箱數(shù)量：容積：( 3 )尺寸直徑：壁厚：(4)體外管系接口規(guī)范進水管： 進液管：排污管： 排氣管： 出液管：DN50,PN1.0MPaDN32DN32,PN1.0MPaDN32, PN1.0MPaDN25, PN1.0MPa1911臺V0.1MPa50 C500mmQ235A/6mm1100mm塑料多面空心球/500mm50mm40m3/h0.2MPaPTFE1臺40m3/h0.2MPaQ235

29、A1臺35m3/h0.2MPa酸霧吸收器數(shù)量：設(shè)計壓力：設(shè)計溫度：直徑：殼體材料/厚度：設(shè)備高度：填料名稱/高度：填料直徑：噴射器陽床噴射器流量：再生液出口壓力:材質(zhì)：數(shù)量：陰床噴射器流量：再生液出口壓力：材質(zhì)：數(shù)量：混床酸噴射器流量：再生液出口壓力：PTFEPTFE1臺35m3/h0.2MPaQ235A1臺1臺15m3/h0.15Mpa1.5KWHDPE1臺10.0m302000 x3200mm離心泵10臺Q=330m3/h，P=0.50MPaCS材質(zhì)：數(shù)量：混床堿噴射器流量：再生液出口壓力:材質(zhì)：數(shù)量： 卸酸泵數(shù)量：流量：壓力：功率：材質(zhì)：虹吸酸罐數(shù)量：容積：尺寸6.中間水泵型號：數(shù)量：規(guī)格：材料(1)泵殼：葉輪:304電機(1)功率：(3)(1)功率：(3)廠家：制造商及產(chǎn)地: