雙室浮動(dòng)床離子交換除鹽系統(tǒng)的 特點(diǎn)及調(diào)試

1、雙室浮動(dòng)床離子交換除鹽系統(tǒng)的特點(diǎn)及調(diào)試摘 要：介紹雙室浮動(dòng)床離子交換補(bǔ)給水處理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作狀況，并討論其工藝特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)該 系統(tǒng)的調(diào)試和分析，指出該系統(tǒng)具有一系列工藝上的優(yōu)點(diǎn)，并強(qiáng)調(diào)了調(diào)試中應(yīng)注意的一些問(wèn)題。關(guān)鍵詞：雙室浮動(dòng)床；除鹽系統(tǒng)；調(diào)試；分析江蘇省通州美亞熱電廠為對(duì)外供熱電廠，其正常供熱量為100 t/h,最大供熱量為160 t/h,除鹽水 消耗比較大。其水處理站選用了 80年代發(fā)展起來(lái)的、較新型的雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)新工藝。我公司調(diào)試所 承擔(dān)了該工程的調(diào)試工作。該除鹽系統(tǒng)為一級(jí)雙室浮動(dòng)床加混床系統(tǒng)，系統(tǒng)流程為：通呂運(yùn)河河水一凈水裝置一生水泵一機(jī)械過(guò) 濾器一清水箱一清水泵一陽(yáng)雙室浮

2、動(dòng)床一除二氧化碳器一中間水箱一中間水泵一陰雙室浮動(dòng)床一混床一除 鹽水箱。系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一列運(yùn)行，一列備用，設(shè)計(jì)流速為40 m/h，流量為200 t/h。出水水質(zhì)為：DD不 大于0. 2昭/ cm，S1O2含量不大于20gg / L。本文參考有關(guān)資料，對(duì)雙室浮動(dòng)床離子交換水處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)、優(yōu)點(diǎn)及運(yùn)行等方面的問(wèn)題進(jìn)行了分析。 因筆者對(duì)雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行技術(shù)的認(rèn)識(shí)仍很膚淺，有不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位批評(píng)指正。1主要設(shè)備的構(gòu)造雙室浮動(dòng)床是除鹽系統(tǒng)的主要設(shè)備，雙室浮動(dòng)床的構(gòu)造類似于雙層床，由殼體、管系、進(jìn)水裝置、出 水裝置、再生液分配裝置、離子交換樹脂及惰性樹脂等組成。筒體內(nèi)部設(shè)有上、中、下三塊濾水隔板，將

3、 整個(gè)筒體分成上下兩個(gè)室，每塊隔板上都裝有濾水帽。陽(yáng)雙室浮動(dòng)床在上室充填強(qiáng)酸性樹脂，下室充填大孔弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂，陰雙室浮動(dòng)床上室充填 強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，下室充填弱堿性陰離子交換樹脂。樹脂層的上部充填浮動(dòng)床專用的惰性樹脂，其充填高度一般為200 mm。2雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)的工作狀況2. 1運(yùn)行運(yùn)行時(shí)，被處理的原水經(jīng)陽(yáng)雙室浮動(dòng)床底部進(jìn)入，首先流經(jīng)弱酸性樹脂層，在這層樹脂中將水中的暫 硬除去，然后再通過(guò)隔板流經(jīng)陽(yáng)雙室浮動(dòng)床上室的強(qiáng)酸性樹脂層，將弱酸樹脂層泄漏的小部分暫時(shí)硬度和 其他陽(yáng)離子除去。除去陽(yáng)離子的水進(jìn)入脫碳器，用鼓風(fēng)機(jī)吹入的空氣脫除二氧化碳，然后進(jìn)入陰雙室浮動(dòng)床下室的弱堿 樹脂層，

4、除去強(qiáng)酸根離子，再經(jīng)上室強(qiáng)堿樹脂層，將全部陰離子除去，生產(chǎn)出合格的二級(jí)除鹽水。被處理的水在雙室浮動(dòng)床內(nèi)由下向上流動(dòng)的過(guò)程中，使得每室大約70%80%的樹脂在上部形成壓緊 層，其余樹脂在室內(nèi)下部形成懸浮層。2. 2再生再生時(shí)，再生液的流向與運(yùn)行時(shí)被處理水的流向相反，再生液首先接觸的是強(qiáng)型樹脂層，與強(qiáng)型樹脂 再生反應(yīng)過(guò)后的再生劑廢液再通過(guò)弱型樹脂層，使得再生劑用量少，再生效果良好。2. 3體外反洗隨著運(yùn)行周期的增加，雙室浮動(dòng)床內(nèi)形成的破碎樹脂和從水中截留的污物逐漸增多。當(dāng)床層阻力降超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)阻力降0. 040. 06 MPa時(shí)，應(yīng)將床內(nèi)強(qiáng)、弱樹脂分別送到清洗塔內(nèi)進(jìn)行清洗，以便除去破碎樹脂和污物

5、，使樹脂恢復(fù)到最佳狀態(tài)。3雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)依據(jù)雙室浮動(dòng)床設(shè)備的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)通州美亞熱電廠水處理站的調(diào)試、運(yùn)行分析，認(rèn)為雙室浮 動(dòng)床除鹽系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)能使強(qiáng)、弱兩種樹脂充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)在陽(yáng)雙室浮動(dòng)床中，弱酸樹脂對(duì)暫時(shí)硬度有很高的工作交換容量，因而陽(yáng)雙室浮動(dòng)床的平均工作交換 容量大為提高，而強(qiáng)酸樹脂具有較好的交換徹底性，因此陽(yáng)雙室浮動(dòng)床有很高的出水水質(zhì)。強(qiáng)弱樹脂串聯(lián) 再生，可為強(qiáng)酸樹脂提供較高的再生劑比耗，有較高的再生度，因而其交換容量也得到了提高，弱酸樹脂 由于容易再生，雖然是用強(qiáng)酸樹脂排出的廢再生液對(duì)其再生，其再生度仍然很高，所以陽(yáng)雙室浮動(dòng)床總的 再生劑

6、比耗可降得很低。如通州美亞熱電廠水處理裝置的酸耗，僅為理論值的1. 06倍。同時(shí)，由于強(qiáng)酸 樹脂層允許弱酸樹脂層有較大的泄漏量而不影響出水水質(zhì)，弱酸樹脂深度失效，使其交換容量大的特點(diǎn)得 到充分的發(fā)揮。因此，雙室浮動(dòng)床可得到很好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。在陰雙室浮動(dòng)床內(nèi)，強(qiáng)、弱兩種樹脂也可充分發(fā)揮各自的特點(diǎn)。弱堿性樹脂在處理陽(yáng)雙室浮動(dòng)床排出 的酸性水時(shí)，有很高的工作交換容量，這就使得陰雙室浮動(dòng)床有較高的平均交換容量。強(qiáng)堿樹脂的交換徹 底性，保證陰雙室浮動(dòng)床有良好的出水水質(zhì)。弱堿樹脂可利用強(qiáng)堿樹脂排出的廢再生液進(jìn)行再生，降低陰 雙室浮動(dòng)床總的再生劑比耗。由于所有再生液均流經(jīng)強(qiáng)堿陰樹脂，使得強(qiáng)堿陰樹脂有較高的

7、再生劑比耗， 得到很高的再生度，因此有較高的工作交換容量，這些情況與陽(yáng)雙室浮動(dòng)床是一樣的。由此可見，雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)具備了雙層床的優(yōu)點(diǎn)。雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)強(qiáng)、弱型樹脂不再相混雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)是將強(qiáng)、弱兩種樹脂分別裝在兩個(gè)床室中，它們之間用裝有濾水帽的隔板隔開， 這樣，強(qiáng)、弱兩種樹脂不會(huì)相混，不會(huì)出現(xiàn)雙層床因?yàn)閺?qiáng)、弱兩種樹脂不能徹底分層而直接影響雙層床的 出水水質(zhì)及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的問(wèn)題。運(yùn)行流速高、設(shè)備出力大、出水水質(zhì)好雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)由于采用了浮床運(yùn)行方式，其運(yùn)行流速一般為3050m/h，如通州美亞熱電廠水處理站運(yùn)行流速為40m/h，運(yùn)行安全可靠。而固定床 的運(yùn)行流速一般為1525m/h

8、，可見，相同直徑的交換設(shè)備，雙室浮動(dòng)床的出力可增加一倍。它之所以 能有這樣高的運(yùn)行流速，是因?yàn)樵谶\(yùn)行時(shí)，由于水力篩分的結(jié)果，使得顆粒較小的樹脂排列在床層上部， 顆粒較大的樹脂排列在床層下部，進(jìn)入雙室浮動(dòng)床的水首先接觸顆粒大的樹脂，使床層阻力較小，壓差平 穩(wěn)，其水力特性得到改善的結(jié)果。我們知道，由固定床組成的一級(jí)除鹽系統(tǒng)，其出水水質(zhì)DD 一般為510昭/cm。而由雙室浮動(dòng)床組 成的該系統(tǒng)，可小于5昭/ cm，如通州美亞熱電廠水處理站陰雙室浮動(dòng)床出水水質(zhì)DD為12昭/ cm。雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)在高流速下仍能有很高的出水水質(zhì)，這是由它的結(jié)構(gòu)所決定的，因?yàn)?，被處理?中可交換的離子，首先經(jīng)過(guò)懸浮狀的樹

9、脂層，在這層樹脂中，水與樹脂的接觸面積很大，幾乎是整個(gè)樹脂 表面積的百分之百，再有，由于運(yùn)行流速增高，加快了離子交換過(guò)程中膜擴(kuò)散的速度，這些都有利于促使 交換過(guò)程的迅速完成。未被交換的離子在通過(guò)上面的壓緊層時(shí)，由于這層樹脂的再生度很高，從而得到了徹底的交換，保證了出水水質(zhì)。由此可以看出，雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)完全具備了浮動(dòng)床設(shè)備出力大、出水水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)對(duì)進(jìn)口水水質(zhì)要求降低陽(yáng)雙室浮動(dòng)床下室裝的是大孔弱酸陽(yáng)離子交換樹脂，這種樹脂具有抗有機(jī)物污染、能夠吸附有機(jī)物、 并容易清洗、容易再生等特點(diǎn)，所以陽(yáng)雙室浮動(dòng)床對(duì)進(jìn)水懸物含量的要求可以降低。在陽(yáng)雙室浮動(dòng)床中， 當(dāng)原水流經(jīng)大孔弱酸樹脂層時(shí)

10、，水中的有機(jī)物、大部分懸浮物就被樹脂吸附、截留，從而有效地保護(hù)了上 室強(qiáng)酸樹脂，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。具備逆流再生的優(yōu)點(diǎn)雙室浮動(dòng)床采用的是逆流再生工藝。再生時(shí)，全部新鮮的再生液自上而下首先通過(guò)上室的強(qiáng)型樹脂， 強(qiáng)型樹脂得到了充分再生，使其有了很高的再生度。例如：通州美亞熱電廠鍋爐水處理裝置雖然陽(yáng)雙室浮 動(dòng)床酸的總比耗為理論比耗的1. 06倍，但由于用于再生強(qiáng)、弱樹脂的新鮮再生液全部通過(guò)強(qiáng)酸陽(yáng)樹脂， 實(shí)際上用于強(qiáng)酸陽(yáng)樹脂的再生劑比耗為理論比耗的1. 5倍以上。有這樣高的再生劑比耗，強(qiáng)型樹脂的再生 度必然是十分高的。從上室強(qiáng)型樹脂排出的再生廢液，在流經(jīng)下室的弱型樹脂時(shí)，弱型樹脂因有容易被再生的特性

11、，它又處于餓再生的狀態(tài)下，所以雖然是再生廢液，弱型樹脂也得到了充分的再生。這一方面充分利用了再生廢液，節(jié)省了再生劑，提高了水處理裝置的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也降低了廢酸、堿液的濃度和數(shù)量。由于雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)具備了逆流再生工藝和雙層床的優(yōu)點(diǎn)，這就使它的再生劑比耗可以降得很低。例如：通州美亞熱電廠水處理裝置的酸耗已非常接近理論值，堿耗也只有理論耗量的1. 25倍。國(guó)內(nèi)固定床逆流再生一般酸耗是理論量的1. 371. 5倍，堿耗量一般為理論量的1. 61. 7倍?？梢婋p室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)可大大節(jié)約酸堿量，降低水處理裝置的運(yùn)行費(fèi)用。（6）自用水量低、廢液排放少、減輕了對(duì)環(huán)境的污染雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)再生時(shí)酸、堿比

12、耗很低，因此清洗廢酸、堿的水量也隨著減少，從系統(tǒng)中排出的 酸、堿廢水總量也就減少，而且濃度也低，這不但節(jié)約了酸堿量，也減少了系統(tǒng)的自用水量，節(jié)省了寶貴 的水資源。另外，由于排出的水接近中性，酸堿廢液的處理也變得很容易，從而降低了污水處理成本，減 輕了廢酸堿對(duì)環(huán)境的污染。（7）不會(huì)出現(xiàn)偏流、穿透現(xiàn)象雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)的另一突出優(yōu)點(diǎn)是在樹脂層中幾乎不會(huì)出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，它能夠自身調(diào)節(jié)，自動(dòng)消 除偏流。因?yàn)楫?dāng)雙室浮動(dòng)床趨于形成穿透而發(fā)生偏流時(shí)，局部水流速度就會(huì)過(guò)高，此時(shí)周圍的樹脂就會(huì)隨 水流涌向偏流處填補(bǔ)這部分區(qū)域，使床層趨于平整，從而避免了穿透、偏流的發(fā)生，保證了交換器的出水 水質(zhì)。4雙室浮動(dòng)床除鹽系

13、統(tǒng)調(diào)試時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題及其分析通州美亞熱電廠水源為通呂運(yùn)河河水，其主要水質(zhì)指標(biāo)如表1。表I通呂適河河水的主要水質(zhì)指標(biāo)mg/L頊 H CeA Mg 混 HCOi %廣 a- HYPERLINK power power. org含lit279.仍技 土水處理站，從罐體的樹脂填料的裝填、新樹脂的預(yù)處理、樹脂的再生到除鹽系統(tǒng)產(chǎn)生合格的除鹽水， 歷時(shí)一個(gè)月。經(jīng)過(guò)多次再生、調(diào)試，現(xiàn)除鹽系統(tǒng)處于穩(wěn)定的正常運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)出水水質(zhì)如表2。表2系統(tǒng)的出水泳質(zhì)律類M如 * ILDIV城 * cnL* L 陽(yáng)床1.5 50www. cnpower. org陰床卷床S110在雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，應(yīng)注意如下幾個(gè)問(wèn)

14、題：（1）強(qiáng)、弱樹脂裝填體積的配比和樹脂轉(zhuǎn)型膨脹率。在強(qiáng)弱樹脂聯(lián)合應(yīng)用工藝中，決定強(qiáng)弱樹脂配比的關(guān)鍵是進(jìn)水中離子的組成。不同的水源其水中離子 的組成不同，而同一水源（特別是地表水）一年四季水中離子組成也會(huì)發(fā)生較大變化。為了使聯(lián)合工藝取 得良好的效果，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用弱型樹脂先失效的原則。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)裝填強(qiáng)弱樹脂體積的配比偏離 計(jì)算值較大時(shí)，就會(huì)達(dá)不到應(yīng)得的效果，甚至還會(huì)造成較大的浪費(fèi)。雙室浮動(dòng)床除鹽系統(tǒng)進(jìn)口水源的離子組成應(yīng)符合：陽(yáng)床進(jìn)口水的碳酸鹽硬度與陽(yáng)離子的摩爾比較大， 陰床進(jìn)口水的SiO2與SO2-4+Cl-的摩爾比較小的原則，以保證弱型樹脂的裝填高度，充分發(fā)揮弱型樹脂交 換容量大的特性

15、，保證出水水質(zhì)和制水量（美亞熱電廠水處理站陽(yáng)雙室浮動(dòng)床弱酸樹脂的高度為900 mm， 強(qiáng)酸樹脂的高度為2 000 mm；陰雙室浮動(dòng)床弱堿樹脂的高度為2 400 mm,強(qiáng)堿樹脂的高度為1 800 mm）。 如果該比值偏差太大，弱型樹脂的裝填高度不夠（小于500 mm）,運(yùn)行時(shí)，不能充分地進(jìn)行離子交換，發(fā) 揮不了弱型樹脂大容量的特性，造成大量的碳酸鹽硬度（或強(qiáng)酸根離子）漏入上室的強(qiáng)型樹脂層中，使得 強(qiáng)型樹脂很快失效，系統(tǒng)出水水質(zhì)差且制水周期短，達(dá)不到預(yù)想的效果。樹脂裝填時(shí)，應(yīng)先對(duì)廠家發(fā)來(lái)的樹脂做樹脂轉(zhuǎn)型膨脹率的小型工業(yè)模擬試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際的轉(zhuǎn)型膨 脹 率，決定裝填樹脂的體積，以保證床層的高度和運(yùn)行時(shí)

16、成床良好。如果填充率過(guò)大，隨著弱型樹脂的轉(zhuǎn)型， 其體積逐漸膨脹，而導(dǎo)致下室充滿樹脂，變?yōu)榈怪玫墓潭ù玻龃筮\(yùn)行阻力，甚至導(dǎo)致下室多孔板或弱型 樹脂受擠壓而損壞。如果填充率太小，浮動(dòng)床在啟動(dòng)時(shí)易造成樹脂亂層，甚至造成下室樹脂變成懸浮狀態(tài)， 而沒(méi)有壓實(shí)層，影響出水水質(zhì)。樹脂填料預(yù)處理時(shí)，應(yīng)將所需的樹脂填料預(yù)先裝入到樹脂清洗塔，在清洗塔內(nèi)進(jìn)行酸、堿處理后，再 將樹脂輸送到離子交換器的上、下室，以保證將所需的樹脂全部填入，使雙層浮動(dòng)床的上室強(qiáng)型樹脂裝填 充實(shí)，下室弱型樹脂的裝填量應(yīng)使下室水墊層為100 mm，這樣可以避免浮動(dòng)床在啟停時(shí)樹脂層發(fā)生擾動(dòng)， 影響出水水質(zhì)。通州美亞熱電廠水處理站的2號(hào)陽(yáng)雙室浮

17、動(dòng)床下室的弱型樹脂裝填時(shí)沒(méi)有按照實(shí)際數(shù)量裝填，結(jié)果造 成填充量過(guò)大，不能成床。后經(jīng)兩次樹脂量的調(diào)整，才使2號(hào)陽(yáng)雙室浮動(dòng)床運(yùn)行良好。（2）再生時(shí)，為了保證雙室浮動(dòng)床的再生效果，必須控制好再生排放水門的開度，使床體保持0. 05 0. 06 MPa的壓力，使再生液在床內(nèi)分布均勻，樹脂轉(zhuǎn)型徹底。通州美亞熱電廠水處理站雙室浮動(dòng)床的再生排放水管未設(shè)計(jì)倒U型彎，第一次進(jìn)行再生時(shí)，沒(méi)有控制 床體的壓力，再生液在床內(nèi)的充滿度不夠，發(fā)生了偏流，再生效果不理想，出水漏鈉。后來(lái)我們控制床體 的壓力在0. 050. 06 MPa下，再生流量為35 t /h，進(jìn)行再生，正洗時(shí)的流量為110t / h，此時(shí)床體的壓 力為0. 20. 25 MPa。再生效果良好，出水水質(zhì)合格。（3）再生的正洗水源與置換水源應(yīng)當(dāng)用同一種水源。通州美亞熱電廠水處理站雙室浮動(dòng)床的再生置換水源與正洗水源設(shè)計(jì)為不同種水源（該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的置 換水源為除鹽水，而陽(yáng)床正洗水源為其入口清水，陰床正洗水源為其入口陽(yáng)床出水），造成再生時(shí)間延長(zhǎng)， 順洗時(shí)間長(zhǎng)，陽(yáng)床鈉、陰床導(dǎo)度、二氧化硅洗不下來(lái)，出水水質(zhì)差的后果。后經(jīng)我們改用同一除鹽水水源， 問(wèn)題很快得到解決，順洗時(shí)間短且出水水質(zhì)好。（4）雙室浮動(dòng)床應(yīng)連續(xù)運(yùn)行，以保證出水水質(zhì)和制水量。頻繁啟動(dòng)雙室浮動(dòng)床，會(huì)嚴(yán)重影響出水水質(zhì) 和產(chǎn)水量。通州美亞熱電廠水處理站在