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浅谈双室双层浮动床工艺设计及运行中的几点问题

发布时间：2010/2/24 阅读次数：4782 字体大小: 【小】【中】【大】

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一般认为：阴双室双层浮动床适用于碱度/总离子摩尔比＞0.5，阴床入口水总阴离子/弱HCO3～酸阴离子摩尔比＜7的水质^[1]。我们认为，如果进水中总强酸根阴离子＞2.5mmol/l，阴双室双层浮动床就具有很大应用价值。原因为：原水中的弱酸阴离子主要是HCO₃^-, HCO₃^- 经阳床后形成CO₂，大部分可经除碳器除去，余量约为6～10mg/l。强酸根阴离子可用弱碱树脂去除，弱碱树脂工交一般为强碱树脂工交2倍多，强碱、弱碱树脂的配用使得弱碱树脂工交大、易再生、碱单耗低的优良特性能达到很好的发挥。

如：我厂除盐水站进水为地下水时，总强酸根阴离子＝3.18 mmol/l，树脂平均工交超过700 mol/m³（未失效），进水在掺用部分黄河水后，碱度/总离子摩尔比为0.33，总强酸根阴离子＝6.7 mmol/l，除碳后CO₂余量为9mg/l，则阴床入口水总阴离子/弱HCO₃^-酸阴离子摩尔比＝（6.7＋9/44+10/60）/(9/44+10/60)=19＞7，树脂层高设计为H强碱：H弱碱＝1.2m：2.9m，再生比耗1.1～1.3，树脂平均工交超过900 mol/m³，经济效果显著。

2、树脂工交的选择

树脂工交的正确选择对双室双层浮动床的经济运行具有重大的影响。树脂工交选取过大，则树脂层高设计较低，使得实际周期制水量降低，酸碱单耗上升，经济性差；树脂工交选取过小，则树脂层高设计较高，使树脂用量增加，运行阻力增大，能耗、树脂破碎率上升。不同的资料推荐的树脂的工交差异较大，现仅将《工业水处理技术》（海洋出版社1992年版，以Book 1表示）；及《化工企业化学水处理设计计算规定》（以Book 2表示）双室双层浮动床树脂工交推荐数据对比见表3。

表3 工交参考数据

资料名称	强酸阳树脂mol/m³	弱酸阳树脂mol/m³	强碱阴树脂mol/m³	弱碱阴树脂mol/m³
Book 1	1250～1300	2000～2500	350	650～700^[2]
Book 2	850～950	1400～1700	350～400	800～850^[3]

原设计时，根据《化工企业化学水处理设计计算规定》选取的双室双层浮动床内各树脂工交如下：强酸 850 mol/m³，弱酸 1500 mol/m³，强碱 400 mol/m³，弱碱 800 mol/m³。在设计水质下运行，阳床树脂平均工交达1882mol/m³，阴床平均工交达902mol/m³（阴床未失效），大大超过了设计选用值，与表2所列各工交参考数据也出入较大，造成了能耗及树脂用量的大大增加。究竟应如何正确选用树脂工交呢？

影响树脂工交因素较多，如：树脂层高度、运行流速及水温、再生剂比耗、再生剂纯度等，都对工交有较大影响，因而树脂的工交应根据特定的使用条件进行选取。

现以我厂弱碱阴树脂工交选取为例进行说明。影响弱碱阴树脂工交的主要因素有树脂层高、运行流速及水温、再生比耗、进水酸度、进水H2SO4酸度的百分数等。我厂浮床设计运行水温20℃～30℃，流速40m/h，设计周期制水量为3920t。根据某树脂厂《D301系列大孔弱碱性阴离子交换树脂性能研究》资料^[4]，先假设树脂层高2.2m，查得此运行条件下时，工交q为980mol/m³。

进水H₂SO₄酸度的百分数为49.8/（49×3.18）=0.32,查H₂SO₄酸度修正系数为α₁为1.015。

再生剂比耗为1.3，查再生剂比耗修正系α₂为1。

设计进水酸度为3.18mmol/l，查酸度修正系数α₃为1.03。

修正后树脂工交：q’=q×α₁×α₂×α₃＝980×1.015×1×1.03＝1025 mol/m³。

由此计算树脂层高为：H＝S×Q×K₁×K₂/（q×F）=3.18×3920×1.1×1.15/(1025×7.06)＝2.18m。

(S:强酸根阴离子；K₁树脂损耗系数取1.1；K₂单元制双室浮床系统阴床工交过剩系数，取1.15；Q为设计条件下床子的周期制水量，F为床子的截面积。)

计算树脂层高值与假设值吻合，弱碱树脂工交应选为1025mol/m³。

据此，在设计水质条件下，弱碱阴树脂层高应为2.2m，比我厂设计值2.9m小0.7m。

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