混床計(jì)算(參考)

1、5.3.16混合離子交換器交換器為碳鋼焊接結(jié)構(gòu)的立式柱形容器,本體內(nèi)部襯膠,襯膠厚度為5mm內(nèi)層3mm,外層2mm,交叉粘貼,并經(jīng)?15000V電火花檢驗(yàn)無漏電.本體外部管系為焊接鋼管襯耐酸橡膠一層,厚度：3mm0襯膠采用半硬質(zhì)膠,膠層延至外部法蘭結(jié)合面,采用硫化罐整體硫化.交換器本體設(shè)置窺視鏡,人孔,樹脂裝、卸口；本體管系設(shè)置進(jìn)、出水口、反洗水進(jìn)、排口、再生液及置換水進(jìn)、排口,排氣口、排水口、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)壓力表及取樣的塑料儀表環(huán)、取樣集水斗等.設(shè)備窺視鏡3個(gè),分別設(shè)置在陰陽樹脂分界面、靜止樹脂層頂面、反洗展開樹脂層頂面各1個(gè)；窺視鏡采用透明材料,厚度能承受容器的設(shè)計(jì)壓力和試驗(yàn)時(shí)的試驗(yàn)壓力；窺視鏡

2、的內(nèi)外表與容器的內(nèi)外表平齊.每臺(tái)交換器直筒上部一個(gè)垂直吊蓋人孔,下封頭一個(gè)人孔,并配備人孔蓋、墊圈、螺栓、螺母、起吊桿等全套部件,垂直吊蓋人孔蓋的內(nèi)外表與容器的內(nèi)表面平齊.為檢修和部件更換方便,所有內(nèi)部管路采用法蘭與本體連接,內(nèi)部部件的材質(zhì)采用碳鋼襯膠,緊固件材質(zhì)采用316L不銹鋼.設(shè)備頂部設(shè)置316不銹鋼十字篩管式進(jìn)、排水布、集水裝置；上部設(shè)置母支管式316不銹鋼進(jìn)堿篩管支管內(nèi)襯316不銹鋼孔管,下部設(shè)置母支管式316L不銹鋼排再生液篩管支管內(nèi)襯316L不銹鋼孔管；底部進(jìn)、排水裝置為孔板加水帽,孔板材質(zhì)為鋼板雙面襯膠,孔板由井字增強(qiáng)肋和支撐管支承,水帽材質(zhì)為ABS,單個(gè)水帽通水量1m3/h.

3、內(nèi)部布水均勻,無偏流現(xiàn)象,并有足夠的強(qiáng)度,內(nèi)部部件的固定及加固,能承受水流的沖擊.所有的容器內(nèi)外部裝置、管件、部件等發(fā)貨前在容器內(nèi)外安裝固定好,外接法蘭口配一只同型號(hào)反法蘭,并封閉外露法蘭口,預(yù)防遺漏損壞.業(yè)主要求設(shè)置3臺(tái)混床2用1備,單臺(tái)混床進(jìn)水流量QHJ'=162m3/h,2臺(tái)混床并聯(lián)運(yùn)行供出水量311m3/h,采用體內(nèi)再生,運(yùn)行流速通常4060m/h,設(shè)計(jì)運(yùn)行流速取v'=42m/h.單臺(tái)混床工作截面積：F'=162/42=3.857m混床工作直徑：D'=1.1284X3.8570.5=2.216m,整圓后取D=2.2m,工作積：F=3.8m2.實(shí)際運(yùn)行流速

4、：vz=162/3.8=42.6m/h.單臺(tái)混床進(jìn)水流量Qhj=162m3/h時(shí)運(yùn)行流速：樹脂裝填量：選用001MB和201MB混床專用樹脂；陽樹脂層高Hri=500mm,鈉型濕視密度T1=820Kg/m3,真密度丫1'=1290Kg/m3,鹽酸再生,工作交換容量EH1=500mmol/L;陰樹脂層高Hr2=1600mm,氯型濕視密度丫2=700Kg/m3,真密度丫2'=1100Kg/m3,氫氧化鈉再生,工作交換容量EH2=250mmol/L.單臺(tái)混床樹脂裝填情況見下表:樹脂型號(hào)層局(mm)體積(m3)重量(kg)陽樹脂(Vri)001MB50011.91560陰樹脂(Vr2)

5、201MB16006.024260制水周期(1)原水為淡化海水淡化海水反滲透出水中離子含量:陽離子mg/Lmmol/L陰離子mg/Lmmol/L1NH4+0.030.00171_HCO33.030.04972K+0.530.01362NO30.780.01263Na+2.10.09133Cl-1.770.04994Mg2+0.050.00424F_0.010.0005-2+2-5Ca0.040.00205SO40.070.00156CO21.480.06737硼1.94ECi2.750.113EA17.140.182其濃水反滲透出水中離子含量:陽離子mg/Lmmol/L陰離子mg/Lmmol/

6、L1NH40.110.006111_HCO38.420.1382K1.760.04512NO32.490.0403Na7.570.3293Cl-7.410.2094Mg0.170.01424F_0.050.002635Ca0.060.0035SO42-0.240.0056硼4.230.007CO23.880.18EC29.670.412A226.720.575反滲透出水pH值呈酸性(5.51),有一定量的H+離子存在,出水溶解鹽類中陰離子比陽離子多是正常的(這也是陰樹脂裝填量比常規(guī)配比2：1多的原因)；考慮地表水中有溶硅存在(水質(zhì)化驗(yàn)中未顯示)及水質(zhì)波動(dòng)變化等因素,取反滲透出水中總陽離子量EC

7、=(ECiXQi+EC2XQ2)/Q=(0.113X135+0.4X27)/162=0.161mmol/L總陰離子量EA=(EA1XQ1+12A2XQ2)/Q=(0.182乂135+0.575乂27)/162=0.248mmol/L,單臺(tái)混床陰樹脂工作周期：T=VR2Eh2/EAQhj'=6.02X250/(0.248X162)=37.5h單臺(tái)混床陽樹脂工作周期：T'=Vr1Eh1/ECQhj'=1.9X500/(0.161X162)=36.4h以陽樹脂工作交換終點(diǎn)為混床失效的工作周期,約36h0樹脂層運(yùn)行壓降運(yùn)行流速v=42.6m/h,20c時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度W=1.01mm

8、2/s,樹脂平均粒徑d0=0.6mm,樹脂層總高Hr=2.1m,運(yùn)行水溫20c時(shí)樹脂層阻力：Ah=0.5WvHr/d02=0.5X1.01x42.6x2.1/0.62=125.5kPa弋0.13MPa(2)再生工藝計(jì)算混床出水電導(dǎo)率0.2s/cm時(shí)停止運(yùn)行,離線再生.再生前先將失效樹脂進(jìn)行水力分層,然后采用鹽酸、燒堿液同時(shí)(或分別)流經(jīng)陽、陰樹脂層的體內(nèi)同步(或分步)再生方法；再生時(shí)堿液從已分層的陰樹脂頂面處的進(jìn)堿裝置進(jìn)入,由設(shè)置在陰、陽樹脂分層界面處的中排裝置排出(上進(jìn)中排),酸液雙從下封頭進(jìn)入,由中排裝置排出(下進(jìn)中排).再生水平：鹽酸比耗按4倍工作交換容量計(jì),Rs=75Kg/m3R1(1

9、00%HCl);氫氧化鈉比耗按7倍工作交換容量計(jì),Rj=70Kg/m3R2(100%NaOH).鹽酸(HCl)陽樹脂再生用工業(yè)鹽酸,鹽酸純度Cs=31%,密度Ts=1.154,一次再生耗用31%工業(yè)鹽酸重量：Gs=RsVri/Cs=75X1.9/0.31=459.7弋460Kg一次再生耗用31%工業(yè)鹽酸容積：3Vs=Gs/ys=460/1.154=398.6L弋0.4m3再生時(shí)稀鹽酸濃度Csi=3%,密度ys2=1.013一次再生3%稀鹽酸容積:_一一.3Vsi=RsVr1/(Csiysi)=75X1.9/(0.03X1.013)=4306.4L4.31m再生流速vs=2m/h,再生進(jìn)稀酸液時(shí)

10、間:Ts=Vs1/vsF=4.31/(2X3.8)=0.567h=34min再生時(shí)稀釋鹽酸用除鹽水容積：Ws=Vs1-Vs=4.31-0.4=3.91m3再生時(shí)稀釋用配液水流量：Qws=Ws/Ts=3.91/0.567弋6.9m3/h再生時(shí)抽吸31%鹽酸液流量：Qs=Vs/Ts=0.4/0.567=0.705m3/h700L/h燒堿NaOH陰樹脂再生用工業(yè)液體或固體燒堿固體燒堿用除鹽水混床出水溶解成30%濃度后使用,液體燒堿純度Cj=30%,密度TJ=1.328,一次再生耗用工業(yè)燒堿液重量:30%液態(tài)燒堿:Gj=RjVR2/Cj=70X6.02/0.3=1405Kg一次再生耗用工業(yè)液體燒堿液容

11、積：3Vj=Gj/丫j=1405/1.328=1058L1.06m3再生時(shí)稀燒堿液濃度Cji=4%,4%燒堿液比重yj1=1.043一次再生稀堿液容積:VJ1=RjVR2/(Cj1YJ1)=70X6.02/(0.04X1.043)=10100.67L=10.1m3再生流速vj=2m/h,再生進(jìn)稀堿液時(shí)間:Tj=Vji/vjF=10.1/(2X3.8)=1.329h弋80min稀釋濃燒堿液用除鹽水容積：Wj=Vj1-Vj=10.1-1.06=9.04m3再生時(shí)稀釋用配液水流量：Qwj=Wj/Tj=9.04/1.33=6.8m3/h再生時(shí)抽吸濃堿液流量：Qj=Vj/TJ=1.06/1.33=0.8

12、0m3/h=800L/h頂堿酸、堿再生液容量不平衡,再生時(shí)應(yīng)在進(jìn)酸再生液前或酸再生液進(jìn)完后,用與進(jìn)堿再生液相同流量的除鹽水代替酸再生液通過陽樹脂層(下進(jìn)中排),預(yù)防陽樹脂受堿液污染.頂堿耗用除鹽水量：3Wdj=vjF(TjTs)=2X3.8X(1.330.567)=5.798825.8m再生耗用除鹽水總量：3Wzs=Ws+Wj+Wdj=3.91+9.04+5.8=18.75m置換置換用除鹽水,置換水流量和途徑與再生液相同,以進(jìn)、排水電導(dǎo)率接近為終點(diǎn).由于再生堿液粘度比酸液粘度大,陰樹脂清洗難度比陽樹脂大；陰樹脂體積比陽樹脂多,要清洗的殘留堿液比酸液多,故陰樹脂置換耗水量比陽樹脂置換耗水量大；另外,為預(yù)防陰樹脂置換排水中殘留堿液對(duì)陽樹脂的污染,需在陰樹脂的置換清洗過程中始終保持清洗水通過陽樹脂層；因此置換耗時(shí)按陰樹脂置換所需時(shí)間計(jì)算.混床陰樹脂置換清洗耗水量通常為陰樹脂體積的46倍,取n=5,陰樹脂置換耗水量：3Wzh2=5VR2=5X6.02=30.1弋30m陰樹脂置換進(jìn)水時(shí)間：TZH2=Wzh2/vJF=30/(2X3.8)=3.947h240min陽樹脂置換用水流速,時(shí)間與陰樹脂相同,混床置換清洗耗用除鹽水總量：3Wzh=2Wzh2=2X30=60m3壓縮空氣耗量再生、置換結(jié)束后,正洗前