再生液自調(diào)控浮動床離子交換器在我廠的應用

1、再生液自調(diào)控浮動床離子交換器在我廠的應用丁玉輝（安徽淮化集團有限公司熱電廠 232038）內(nèi)容摘要 本文主要介紹了再生液自調(diào)控浮動床離子交換器的特點及其在我廠450t/h除鹽水系統(tǒng)改造工程中的應用，并適用于大、中型水處理裝置。關(guān) 鍵 詞 再生液 自調(diào)控 浮動床離子交換器浮動床離子交換器具有運行流速高，單元設備產(chǎn)水量大，出水品質(zhì)好，再生劑用量低，排出廢液含有再生劑有效成份低，操作簡單方便，占地面積小，工程投資小等一系列顯著優(yōu)點。浮動床離子交換器技術(shù)出現(xiàn)很早，但是只是近些年來才在各行業(yè)的大、中型水處理裝置中得到廣泛的應用。我廠目前已完成的將原有設計能力為150t/h除鹽水系統(tǒng)不停產(chǎn)改造擴產(chǎn)為450

2、t/h除鹽水工程項目就使用了浮動床離子交換器的技術(shù),并生產(chǎn)出合格的一級除鹽水，取得了顯著的效果。本文將結(jié)合我廠這次450t/h除鹽水改造工程概況介紹一下再生液自調(diào)控浮動床離子交換器這種先進水處理設備的結(jié)構(gòu)特點、優(yōu)點及除鹽水系統(tǒng)方面的具體應用。1、再生液自調(diào)控浮床離子交換器的結(jié)構(gòu)特點它是再生液自調(diào)控浮床離子交換器的結(jié)構(gòu)同其它類型浮動床離子交換器的結(jié)構(gòu)基本相同，由殼體、管系（管道、配件及有關(guān)儀表）、進水裝置、出水裝置、再生液分配裝置、離子交換樹脂和惰性白球及石英砂墊層所組成。我們在我廠450t/h除鹽水改造工程中所使用的再生液自調(diào)控浮動床離子交換器與大多數(shù)普通的浮動床離子交換器的區(qū)別在于：大多數(shù)普

3、通的浮動床再生液裝置是和其離子交換器的排水裝置共同用一裝置，即制水運行時作為出水裝置；再生時作為再生液分配裝置。這類裝置的弊端就是出水和再生液流量差異較大，為610：1，故再生液分配不均，影響浮動床離子交換器的樹脂再生效果和運行周期。為解決這一問題，直徑大于2m的大型浮動床有的另外專設再生液分配裝置，也有的采用316L材質(zhì)制作成水帽型式的。但以上兩種結(jié)構(gòu)型式使裝置趨于復雜，同時會嗇制造、安裝、檢修等項工作困難，投資增加。而我廠在450t/h除鹽水改造工程中所采用的再生液自用調(diào)控浮動床離子交換器雖然出水和再生液分配采用同一裝置，但是，它卻是在分配的各個支管中，按再生液分布要求需要每相隔一個支管加

4、裝一浮球單向閥，來自動控制再生液的分配，使再生液分配均勻，以達到較好的再生效果。其正常制水運行時，所有支管暢通，經(jīng)過樹脂交換的水匯集于母管內(nèi)送出；再生時再生液由母管分配于各支管，使部分帶有浮球單向閥的支管自動關(guān)閉，另外部分支管按再生分布比例要求將再生液均勻分布在樹脂上。其制水運行時既可滿足大負荷運行，又可滿足小負荷運行，并且能滿足再生液分配均勻的要求，提高裝置的再生水平。再生液自調(diào)控浮動床離子交換器另一項結(jié)構(gòu)特點就是浮動床離子交換器底部進水裝置采用了“金字塔”疊片結(jié)構(gòu)，使其裝置進水分布均勻，配合其頂部自調(diào)出水裝置，即可保證正常出水負荷要求，也可以使再生和制水運行時配液均勻。再生液自調(diào)控浮動床離

5、子交換器上部裝填有不同粒徑的石英砂墊層，將“金字塔”型疊片進水裝置完全覆蓋在其中，其高度與大多數(shù)普通的浮動床離子交換器相當。在其中部裝有浮動床專用樹脂層，其樹脂粒徑的均一性較好，并且耐磨損性能好。其裝填高度為：陽浮動動床離子交換器3500mm左右；陰浮動床離子交換器28003100mm。在其上部裝填有圓柱狀的惰性白球，其充填高度約為500mm左右，完全將浮動床離子交換器的圓弧支管包容在其中。圓柱狀惰性白球由于比重小，只有500kg/m3，其濕真密度約為0.90g/mL，所以它總是浮在水和樹脂的上面，可以阻擋樹脂與出水支管濾網(wǎng)直接接觸，防止破碎樹脂堵塞濾網(wǎng)，由于它的尺寸大，一般約為1.21.4&

6、#215;2 所以運行中阻力小，和圓球狀白球相比不易結(jié)塊。對再生液來說，它又起到了再分配的作用，從而提高了再生液分配的均勻性，運行時也起到使出水均勻的作用。2.再生液自調(diào)控浮動床離子交換器的工作過程及優(yōu)點2.1再生液自調(diào)控浮動床離子交換器的工作過程我廠在450t/h除鹽水改造工程所采用的再生液自調(diào)控浮動床離子交換器的工作過程和浮動床離子交換器以及滿床離子交換器的工作過程基本相同。浮動床離子交換器運行時被處理水自下而上通過樹脂交換層，由于向上水流的作用樹脂交換劑層全部被托起成懸浮狀密實層，再生時再生液自而下通過樹脂交換層，它屬于逆流再生床的一種類型，其樹脂分布狀態(tài)和逆流再生固定床的樹脂層分布狀態(tài)

7、相同但方向相反，進水方向和再生液流動方向出與逆流再生固定床相反。我廠使用的再生液自調(diào)控浮動床離子交換器不能在其體內(nèi)通過反膨脹進行清洗，必須定期將樹脂移出體外去進行清洗，以清洗樹脂層中的污垢。2.2再生液自調(diào)控浮動床離子交換器的優(yōu)點2.2.1具備了浮動床運行流速高、設備出力大，負荷調(diào)節(jié)范圍大，出水水質(zhì)好的優(yōu)點。再生液自調(diào)控浮動床離子交換器采取了浮動床離子交換器一樣的運行方式，設備運行流速高，一般正常運行時流速為3050m/h，所以設備出力大。而一般的固定床運行流速只有1525m/h，因此可見相同直徑的交換設備，浮動床離子交換器的出力可以增加一倍。陽浮動床離子交換器運行時最小流速為10m/h，最大

8、流速可為60m/h；陰浮動床離子交換器運行時最小流速為7m，最大流速為60m/h，因此浮動床離子交換器負荷調(diào)節(jié)范圍大。浮動床離子交換器雖然運行時流速高，但是由于其在運行時的水力篩分，使得顆粒較小的樹脂排列在床層的上部，顆粒較大的樹脂則排列在床層的下部，進入浮動床離子交換器的水首先接觸顆粒大的樹脂，使得床層阻力較小，壓差穩(wěn)定。浮動床離子交換器在其高速運行狀況出水水質(zhì)好，這是由它的結(jié)構(gòu)特點所決定的。因為被處理水中可交換的離子經(jīng)過沸騰狀的樹脂層時，水與樹脂接觸的表面積很大，幾乎為整個樹脂表面積的百分之百，再者，由于浮動床離子交換器運行流速高，加快了離子交換過程中膜擴散速度，這些都利于交換過程的迅速完

9、成；而且浮動的分配較其它類型的浮動床離子交換器再生液的分配更均勻，再生度更高，因此使水中未被交換掉的離子得到了徹底的交換，因此其出水水質(zhì)好。這是因為根據(jù)離子交換平衡理論，樹脂的再生度越高，其出水水質(zhì)就越好。由此可以看出，再生液自調(diào)控浮動床離子交換器不但具備了浮動床離子交換器運行流速高，設備出力大，負荷調(diào)節(jié)范圍大，出水水質(zhì)好的優(yōu)點，而且略勝一籌，其系統(tǒng)出水電導率可以達到5us/cm以內(nèi)。2.2.2具備逆流再生的優(yōu)點，克服了其缺點再生液自調(diào)控浮動床離子交換器采用的是逆流再生工藝，即再生時再生液的流向與被處理水的流向相反。所不同的是逆流再生固定床再生時再生液由下向上流動通過樹脂交換層，并且當再生液流

10、速過快時，就會發(fā)生和反洗一樣的使樹脂交換劑層松動亂層的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)這種亂層現(xiàn)象，就會嚴重影響其出水的質(zhì)量和經(jīng)濟性。而再生液自調(diào)控浮動床離子交換器則不一樣，因為其在再生時再生液是由上向下流動的，而在失效時，下層是近乎完全失效的樹脂交換層，上層是部分失效的樹脂交換層，再生時上層樹脂交換劑始終接觸新鮮的再生液，因此再生度很高，加之再生液自調(diào)控浮動床離子交換器其在再生時再生液按比例分配，使再生液分布非常均勻，這樣就使得浮動床離子交換器人的樹脂交換層和再生液之間的交換比較充分，比一般的逆流再生固定床再生度要高，因此該種類型的浮動床離子交換器比逆流再生固定床的酸堿耗要低，約為理論酸堿耗的1.25倍左右，

11、因此降低了水處理的酸堿耗，提高了其經(jīng)濟性，降低了水處理裝置的運行費用。再者，由于再生液自調(diào)控浮動床離子交換器再生時其再生液是由上向下流經(jīng)樹脂交換層，這樣就絕不可能產(chǎn)生亂層現(xiàn)象，克服了逆流再生固定床易亂層的缺點。2.2.3 操作簡單,自用水率低由于再生液自調(diào)控浮動床離子交換器只有再生置換洗和成床三個步驟，因此其操作簡單。再者，由于它比逆流再生固定床少去小反洗、小正洗、正洗等清洗階段，其清洗自用水大大減少；另外由于其置換是以浮支床離子交換器的上部往下洗，而再生液的比重比水重，其一直往下沉，因此清洗起來比較容量清洗，并且比較徹底，因而自用水量大大降低。我們在450t/h脫鹽水改造工程中的自用水率大約

12、只有6%左右，低于逆流再生固定床，據(jù)有關(guān)資料介紹要比逆流固定床節(jié)水40%左右。2.2.4不會出現(xiàn)漏溝、偏流現(xiàn)象再生液自調(diào)控浮動床離子交換器另外一突出優(yōu)點就是在運行中樹脂交換層不會出現(xiàn)漏溝、偏流現(xiàn)象。這是因為再生液自調(diào)控浮動床離子交換器在運行過程中，水是從下向上流動的，它的樹脂交換層呈懸浮狀態(tài)，當局部水流過高，趨于形在漏溝、偏流狀態(tài)時，周圍的樹脂就會隨水流涌向漏溝、偏流處自動填補這部份區(qū)域，能有效地防止由于漏溝、偏流而導致的泄漏增加和出水品質(zhì)下降等現(xiàn)象，從而提高樹脂交換層的利用率。3.再生液自調(diào)控浮動床離子交換器在我廠450t/h除鹽水改造工程中的應用450t/h除鹽水改造工程項目是我廠生產(chǎn)技術(shù)

13、科自行設計、我廠自行施工安裝的。該項目的特點是邊生產(chǎn)邊改造，在保證正常生產(chǎn)用水的情況下，利用原有設備，不停產(chǎn)將原設計能力為150t/h的除鹽水裝置改造成供水能力為450t/h的除鹽水裝置，為此我們在這次改造工程中采用了再生液自調(diào)控浮支床離子交換器這一先進的水處理技術(shù)來保證出水能力和出水水質(zhì)。具體做法是利用原有4臺3000的單流機械過濾器，將其改造成4臺再生液自調(diào)控陽浮動床離子交換器，為保證陽浮動床離子交換器 進水水質(zhì)，我們在4臺陽浮動床離子交換器前面增設了3臺3000的高效纖維過濾器。二是將原有2500陰、陽順流再生固定床離子交換器改造成5臺2500的再生液自調(diào)控陰浮動床離子交換器。該改造工程

14、設計工作于1999年11月份完成，工程施工從2000年3月開工，2001年6月底全部完工投入運行，達到出水能力450t/h和一級除鹽水水質(zhì)標準的要求，其出水電導率在5us/cm以內(nèi)，Sio2含量在100ug/h以內(nèi)。4、再生液自調(diào)控浮動床離子交換器的操作4.1陽浮動床離子交換器的操作4.1.1再生打開陽浮動床離子交換器全部進酸閥和排酸閥，開啟噴射器入口水閥約2min左右，開啟噴射器酸液閥，使得噴射器出口酸液濃度 為23%左右，進酸時間為80120min，再生液流速控制在57m/h.。4.1.2置換洗關(guān)閉噴射器 酸液閥門繼續(xù)用除鹽水以57m/h的速度進行置換洗6090min，當陽浮動床離子交換器

15、出水Na+等于400ug/l時，置換洗 結(jié)束，然后關(guān)閉噴射器的入口水閥和陽浮動床離子交換器的進排酸閥門。4.1.3運行開上排水閥和進水閥，以1520m/h左右的流速把陽浮動床離子交換器頂起，然后打開出水閥關(guān)閉排水閥投入運行。注意陽浮動床離子交換器運行時流速既不能過高也不能過低，過高易加速陽浮動床離子交換器內(nèi)樹脂的破碎，過低易造成陽浮動床離子交換器的落床，一般正常運行時陽浮動床離子交換器的流速控制在1030m/h范圍內(nèi)。4.1.4停運當運行過程中陽浮動床離子交換器的出水Na+大于400ug/l時應立即停運。停運時應關(guān)閉出水閥，打開排水閥10sec后再關(guān)出水閥，使其充分落床，準備再生時待用。4.2

16、.陰浮動床離子交換器操作4.2.1再生打開陰浮動床離子交換器全部進堿閥和排堿閥，開啟噴射器入口水閥約2min左右，開啟噴射器堿液閥，使得噴射器出口堿液濃度為45%左右，進堿時間為2040min，再生液流速控制在46m/h。4.2.2置換洗關(guān)閉噴射器的堿液閥門繼續(xù)用鹽水以46m/h 的速度進行置換洗6090min，當陰浮動床離子交換器出水Si02100ug/l、電導率5us/cm 時，置換洗結(jié)束，然后關(guān)閉噴射器的入口水閥和陰浮動床離子交換器的進排堿閥門。4.2.3運行開上排水閥和進水閥，以1520m/h左右的流速把陰浮動床離子交換器頂起，然后打開出水閥關(guān)閉排水閥投入運行。注意陰浮動床離子交換器運行時流速既不能過高也不能過低，過高易加速陰浮動床離子交換器內(nèi)樹脂的破碎，過低易造成陰浮動床離子交換器的落床，一般正常運行時陰浮動床離子交換器的流速控制在630m/h范圍內(nèi)。4.2.4停運當運行過程中陰浮動床離子交換器的出水S