[align=center]双室浮动床离子交换除盐系统的特点及调试

[align=center]摘

　要：介绍双室浮动床离子交换补给水处理系统的基本结构和工作状况，并讨论其工艺特点。通过对该系统的调试和分析，指出该系统具有一系列工艺上的优点，并强调了调试中应注意的一些问题。


关键词

：双室浮动床；除盐系统；调试；分析

[align=center] 

　江苏省通州美亚热电厂为对外供热电厂，其正常供热量为

100 t

／

h

，最大供热量为

160 t

／

h

，除盐水消耗比较大。其水处理站选用了

80

年代发展起来的、较新型的双室浮动床除盐系统新工艺。我公司调试所承担了该工程的调试工作。


　　该除盐系统为一级双室浮动床加混床系统，系统流程为：通吕运河河水

→

净水装置

→

生水泵

→

机械过滤器

→

清水箱

→

清水泵

→

阳双室浮动床

→

除二氧化碳器

→

中间水箱

→

中间水泵

→

阴双室浮动床

→

混床

→

除盐水箱。系统设计为一列运行，一列备用，设计流速为

40 m

／

h

，流量为

200 t

／

h

。出水水质为：

DD

不大于

0

．

2μS

／

cm

，

SiO2

含量不大于

20μg

／

L

。


　　本文参考有关资料，对双室浮动床离子交换水处理设备的结构、优点及运行等方面的问题进行了分析。因笔者对双室浮动床除盐系统的运行技术的认识仍很肤浅，有不当之处，恳请各位批评指正。


1

　主要设备的构造


　　双室浮动床是除盐系统的主要设备，双室浮动床的构造类似于双层床，由壳体、管系、进水装置、出水装置、再生液分配装置、离子交换树脂及惰性树脂等组成。筒体内部设有上、中、下三块滤水隔板，将整个筒体分成上下两个室，每块隔板上都装有滤水帽。


　　阳双室浮动床在上室充填强酸性树脂，下室充填大孔弱酸性阳离子交换树脂，阴双室浮动床上室充填强碱性阴离子交换树脂，下室充填弱碱性阴离子交换树脂。


　　树脂层的上部充填浮动床专用的惰性树脂，其充填高度一般为

200 mm

。


2

　双室浮动床除盐系统的工作状况


2

．

1

　运行


　　运行时，被处理的原水经阳双室浮动床底部进入，首先流经弱酸性树脂层，在这层树脂中将水中的暂硬除去，然后再通过隔板流经阳双室浮动床上室的强酸性树脂层，将弱酸树脂层泄漏的小部分暂时硬度和其他阳离子除去。


　　除去阳离子的水进入脱碳器，用鼓风机吹入的空气脱除二氧化碳，然后进入阴双室浮动床下室的弱碱树脂层，除去强酸根离子，再经上室强碱树脂层，将全部阴离子除去，生产出合格的二级除盐水。


　　被处理的水在双室浮动床内由下向上流动的过程中，使得每室大约

70

％～

80

％的树脂在上部形成压紧层，其余树脂在室内下部形成悬浮层。


2

．

2

　再生


　　再生时，再生液的流向与运行时被处理水的流向相反，再生液首先接触的是强型树脂层，与强型树脂再生反应过后的再生剂废液再通过弱型树脂层，使得再生剂用量少，再生效果良好。


2

．

3

　体外反洗


　　随着运行周期的增加，双室浮动床内形成的破碎树脂和从水中截留的污物逐渐增多。当床层　　阻力降超过正常运行时阻力降

0

．

04

～

0

．

06 MPa

时，应将床内强、弱树脂分别送到清洗塔内进行清洗，以便除去破碎树脂和污物，使树脂恢复到最佳状态。


3

　双室浮动床除盐系统运行的优点


　　依据双室浮动床设备的结构和特点，通过对通州美亚热电厂水处理站的调试、运行分析，认为双室浮动床除盐系统有下列优点：


　　（

1

）双室浮动床除盐系统能使强、弱两种树脂充分发挥各自的优点


　　在阳双室浮动床中，弱酸树脂对暂时硬度有很高的工作交换容量，因而阳双室浮动床的平均工作交换容量大为提高，而强酸树脂具有较好的交换彻底性，因此阳双室浮动床有很高的出水水质。强弱树脂串联再生，可为强酸树脂提供较高的再生剂比耗，有较高的再生度，因而其交换容量也得到了提高，弱酸树脂由于容易再生



，虽然是用强酸树脂排出的废再生液对其再生，其再生度仍然很高，所以阳双室浮动床总的再生剂比耗可降得很低。如通州美亚热电厂水处理装置的酸耗，仅为理论值的

1

．

06

倍。同时，由于强酸树脂层允许弱酸树脂层有较大的泄漏量而不影响出水水质，弱酸树脂深度失效，使其交换容量大的特点得到充分的发挥。因此，双室浮动床可得到很好的经济技术效果。


　　在阴双室浮动床内，强、弱两种树脂也可充分发挥各自的特点。弱碱性树脂在处理阳双室浮动床排出的酸性水时，有很高的工作交换容量，这就使得阴双室浮动床有较高的平均交换容量。强碱树脂的交换彻底性，保证阴双室浮动床有良好的出水水质。弱碱树脂可利用强碱树脂排出的废再生液进行再生，降低阴双室浮动床总的再生剂比耗。由于所有再生液均流经强碱阴树脂，使得强碱阴树脂有较高的再生剂比耗，得到很高的再生度，因此有较高的工作交换容量，这些情况与阳双室浮动床是一样的。


　　由此可见，双室浮动床除盐系统具备了双层床的优点。


　　（

2

）双室浮动床除盐系统强、弱型树脂不再相混


　　双室浮动床除盐系统是将强、弱两种树脂分别装在两个床室中，它们之间用装有滤水帽的隔板隔开，这样，强、弱两种树脂不会相混，不会出现双层床因为强、弱两种树脂不能彻底分层而直接影响双层床的出水水质及其技术经济指标的问题。


   

（

3

）运行流速高、设备出力大、出水水质好　　双室浮动床除盐系统由于采用了浮床运行方式，其运行流速一般为

30

～

50 m

／

h

，如通州美亚热电厂水处理站运行流速为

40 m

／

h

，运行安全可靠。而固定床的运行流速一般为

15

～

25 m

／

h

，可见，相同直径的交换设备，双室浮动床的出力可增加一倍。它之所以能有这样高的运行流速，是因为在运行时，由于水力筛分的结果，使得颗粒较小的树脂排列在床层上部，颗粒较大的树脂排列在床层下部，进入双室浮动床的水首先接触颗粒大的树脂



，使床层阻力较小，压差平稳，其水力特性得到改善的结果。


　　我们知道，由固定床组成的一级除盐系统，其出水水质

DD

一般为

5

～

10μS

／

cm

。而由双室浮动床组成的该系统，可小于

5μS

／

cm

，如通州美亚热电厂水处理站阴双室浮动床出水水质

DD

为

1

～

2μS

／

cm

。


　　双室浮动床除盐系统在高流速下仍能有很高的出水水质，这是由它的结构所决定的，因为，被处理水中可交换的离子，首先经过悬浮状的树脂层，在这层树脂中，水与树脂的接触面积很大，几乎是整个树脂表面积的百分之百，再有，由于运行流速增高，加快了离子交换过程中膜扩散的速度，这些都有利于促使交换过程的迅速完成。未被交换的离子在通过上面的压紧层时，由于这层树脂的再生度很高，从而得到了彻底的交换，保证了出水水质。


　　由此可以看出，双室浮动床除盐系统完全具备了浮动床设备出力大、出水水质好的优点。


　　（

4

）双室浮动床除盐系统对进口水水质要求降低


　　阳双室浮动床下室装的是大孔弱酸阳离子交换树脂，这种树脂具有抗有机物污染、能够吸附有机物、并容易清洗、容易再生等特点，所以阳双室浮动床对进水悬物含量的要求可以降低。在阳双室浮动床中，当原水流经大孔弱酸树脂层时，水中的有机物、大部分悬浮物就被树脂吸附、截留，从而有效地保护了上室强酸树脂，保证了设备的安全运行。


   

（

5

）具备逆流再生的优点


　　双室浮动床采用的是逆流再生工艺。再生时，全部新鲜的再生液自上而下首先通过上室的强型树脂，强型树脂得到了充分再生，使其有了很高的再生度。例如：通州美亚热电厂锅炉水处理装置虽然阳双室浮动床酸的总比耗为理论比耗的

1

．

06

倍，但由于用于再生强、弱树脂的新鲜再生液全部通过强酸阳树脂，实际上用于强酸阳树脂的再生剂比耗为理论比耗的

1

．

5

倍以上。有这样高的再生剂比耗，强型树脂的再生度必然是十分高的。


　　从上室强型树脂排出的再生废液，在流经下室的弱型树脂时，弱型树脂因有容易被再生的特性，它又处于饿再生的状态下，所以虽然是再生废液，弱型树脂也得到了充分的再生。这一方面充分利用了再生废液，节省了再生剂，提高了水处理装置的经济性，同时也降低了废酸、碱液的浓度和数量。


　　由于双室浮动床除盐系统具备了逆流再生工艺和双层床的优点，这就使它的再生剂比耗可以降得很低。例如：通州美亚热电厂水处理装置的酸耗已非常接近理论值，碱耗也只有理论耗量的

1

．

25

倍。国内固定床逆流再生一般酸耗是理论量的

1

．

37

～

1

．

5

倍，碱耗量一般为理论量的

1

．

6

～

1

．

7

倍。可见双室浮动床除盐系统可大大节约酸碱量，降低水处理装置的运行费用。


　　（

6

）自用水量低、废液排放少、减轻了对环境的污染


　　双室浮动床除盐系统再生时酸、碱比耗很低，因此清洗废酸、碱的水量也随着减少，从系统中排出的酸、碱废水总量也就减少，而且浓度也低，这不但节约了酸碱量，也减少了系统的自用水量，节省了宝贵的水资源。另外，由于排出的水接近中性，酸碱废液的处理也变得很容易，从而降低了污水处理成本，减轻了废酸碱对环境的污染。


   

（

7

）不会出现偏流、穿透现象


　　双室浮动床除盐系统的另一突出优点是在树脂层中几乎不会出现穿透现象，它能够自身调节，自动消除偏流。因为当双室浮动床趋于形成穿透而发生偏流时，局部水流速度就会过高，此时周围的树脂就会随水流涌向偏流处填补这部分区域，使床层趋于平整，从而避免了穿透、偏流的发生，保证了交换器的出水水质。


4

　双室浮动床除盐系统调试时应注意的问题及其分析　　


　　通州美亚热电厂水源为通吕运河河水，其主要水质指标如表

1

。