混床资料

混合床除盐技术2011.1.13目录一.混床原理及特点二.混床树脂三.混床系统操作四.混床系统设计及实例五.混床再生系统一.混床原理及特点1.混床工作原理2.混床的特性1）无H+和OH-累积,反应进行得非常彻底,出水水质优良;3.混床的适用范围1）由表8-10可见,强酸性阳树脂和强碱性阴树脂组成的混床出水水质最好,也最常用;个别情况(对产水水质要求不高)下,也可以用弱型混床;2）处理水量较大或电导率较高时,混床串联于复床或RO之后;3）蒸汽凝结水处理等原水含盐量较低的情况下,可单独使用;4.混床的进水水质要求混床对进水水质的要求序号项目混床说明1进水水源RO或复床产水也可能为双级RO2进水当量电导率，us/cm＜40电导率越高，再生费用越高3水温，℃＜4025℃左右最佳，温度越低，反应越慢4浊度，NTU＜2树脂可以起到一定的过滤作用5色度，度＜56COD，mg/L（以O2计）＜2树脂可以吸附一定的有机物7游离氯，mg/L（以Cl2计）＜0.18总铁，mg/L＜0.39表面活性剂，mg/L＜0.5FCE=电导率+2.79[CO2]+1.94[SiO2]二.混床树脂1.混床树脂的要求阳树脂与阴树脂的湿真密度差大于0.15g/cm3;混床树脂机械强度高,不易破碎混床树脂颗粒大小均匀,阴、阳树脂有一定的粒径差;2.常见树脂品牌国产：杭州争光、南开大学化工厂进口：漂莱特、罗门哈斯、陶氏可再生阴阳混床树脂品牌型号类型体积全交换容量eq/L争光001×7MB强酸性阳树脂1.8201×7MB强碱性阴树脂1.4漂莱特C100EDL强酸性阳树脂1.7A600MB强碱性阴树脂1.4罗门哈斯1200Na强酸性阳树脂2.04200Cl强碱性阴树脂1.3UP1400超纯强酸性阳树脂2.0UP4000超纯强碱性阴树脂1.1陶氏650C强酸性阳树脂≥2.0550A强碱性阴树脂≥1.1650C(UPW)超纯强酸性阳树脂≥1.9550A(UPW)超纯强碱性阴树脂≥1.0抛混树脂品牌型号体积全交换容量，eq/L价格（元/L）争光MB8420(H)1.8，(OH)0.938ER8420(H)1.8，(OH)0.945NR8420(H)1.8，(OH)0.998罗门哈斯MB20(H)2.0，(OH)1.375UP6150(H)1.8，(OH)1.0115UP6040(H)2.0，(OH)1.1183陶氏MR-3(H)1.9，(OH)1.095MR450(H)1.9，(OH)1.0105MR575(H)2.3，(OH)1.1三.混床系统操作1.分类及特点种类优点缺点A.碱液分别流经阳、阴树脂的两步再生1.设备少，操作简单1.阴、阳树脂界面处再生液相互干扰，影响再生度2.酸耗较大B.酸、碱分别流经阳、阴树脂的两步再生1.设备少2.较A法减少酸耗、缩短时间1.操作困难，需控制再生液与清洗液的流量和压力C.同步再生法1.操作简单2.再生效果好1.需预先调整好酸、碱再生液与清洗液的流量和压力D.阴树脂外移再生式1.适当减少再生液的相互干扰1.需设置阴树脂再生柱2.操作复杂F.体外再生式1.可避免再生剂对制水设备的干扰2.可提高运行流速1.再生方法与体内再生式一致，增加输送系统和再生设备2.树脂破碎率大2.体内再生式混床2.1碱液分别流经阳、阴树脂的两步再生法运行：40～60m/h分层：10m/h，15分钟进碱：5m/h，4%置换：5m/h进酸：5m/h，5%置换：5m/h清洗：混合：压力：1～1.5kg/cm2气量：2.5～3m3/m2。分时间：0.5～1分正洗：15～30m/h2.2酸、碱分别流经阳、阴树脂的两步再生法运行：40～60m/h分层：10m/h，15分钟进碱：5m/h，4%；下顶水置换：5m/h进酸：5m/h，5%；上顶水置换：5m/h清洗：混合：压力：1～1.5kg/cm2气量：2.5～3m3/m2。分时间：0.5～1分正洗：15～30m/h2.3酸、碱分别流经阳、阴树脂的同步再生法运行：40～60m/h分层：10m/h，15分钟进酸、碱：酸：5m/h，5%碱：5m/h，4%若酸、碱量不一致时，则以同样流速顶水清洗：混合：压力：1～1.5kg/cm2气量：2.5～3m3/m2。分时间：0.5～1分正洗：15～30m/h2.4体内再生式混床的构造罐体空间高度：须考虑膨胀高度；中排装置：处于阳、阴树脂交界；大型系统采用母支排管式；小型系统（有机玻璃柱）采用多孔管式；进碱装置：树脂层以上150～200mm处；采用母支排管式；小型系统无此装置，采用上布水装置进碱；压缩空气分配装置：位于下布水装置石英砂垫层与树脂层交界处；采用母支排管式；中小系统多采用多孔板排水帽式或多孔板夹滤网式。进水装置中排装置排水装置再生液分配装置2.5体内再生式混床的控制程序3.阴树脂外移再生式混床3.1原理：树脂分层后将阴树脂输送至再生柱，分别再生后，再输送回树脂床3.2结构：阴树脂外移再生式混床反洗膨胀高度是树脂层高度的50～80%；无中排装置；在分层后的阳、阴树脂交界处设有阴树脂移出管；移出管形式可选多孔管式或单管斜切口式；在顶部设阴树脂进入孔；阴树脂外移再生式混床的再生柱树脂层厚度较小，可适当降低高度；无中排装置；在接近下排水装置处的再生柱中心，设置弯形的树脂移出管；在顶部设阴树脂进入孔；4.体外再生式混床4.1原理增加再生柱和树脂储存设备，在工作床树脂失效时，把树脂移至再生柱再生，然后将备用树脂移至工作床；4.2结构工作床：无再生液、压缩空气分配装置和中排装置；再生柱：与体内再生床一致；5.混床的其它形式5.1三层床为避免阳、阴树脂分层处再生液的相互干扰，在混合树脂掺入一定量与树脂颗粒相近的球状颗粒，对该颗粒的要求为：①不带可交换基团；②湿真密度介于阳、阴树脂之间；粒度均匀，粒径介于阳、阴树脂之间；在水流中颗粒沉降速度介于阳、阴树脂之间；③其颜色与阳、阴树脂有较大区别；三层床的工艺程序、柱体构造、管系配备及控制程序与体内再生混床一致。5.2抛光混床装填精制树脂、核子级树脂等，运行失效后可将树脂取出废弃；抛光混床适用于需对水质作精制处理的场合，如高纯水后处理系统中的终端混床。其出水纯度高、水质稳定、使用寿命长。其设计滤速40～60m/h（国内设计标准）；若选用进口树脂，可参考其设计说明。抛混树脂的特点：①树脂转型率高②树脂纯度高③机械强度高，耐热性好，粒度均匀四.混床系统设计及实例1.混床设计要点阴、阳树脂的混合比例不同树脂的工作交换容量不同、进水水质条件不同；原则是阴、阳树脂同时失效；强酸性树脂与强碱性树脂混床的混合比一般为1:2；也可以是1:1等其它比例；阴、阳树脂的分层率选择合适的树脂控制合适的分层条件：反洗膨胀率50～80%，逐步增减反洗流量；控制树脂层的失效程度：加速失效（可加酸、加碱或者加盐）；混合均匀保证50～80%的膨胀高度；保证混合空气压力和空气量；选用经过净化（去油、去水、去灰尘）处理的压缩空气作为气源；2.混床系统设计需考虑的因素原水条件产水水质要求设计流速树脂选型再生方式再生剂纯度再生剂比耗系统规模用水要求交换器数量3.混床设计实例已知：处理水量80m3/h，混床进水水质：【Ca2+】=0.3mg/L,【Mg2+】=0.03mg/L,【Na+】=0.37mg/L,【K+】=0.1mg/L,【HCO3-】=0.58mg/L,【SO42-】=0.02mg/L,【Cl-】=1mg/L,【SiO2】=0.04mg/L；总阳离子含量=0.0362meq/L，总阴离子含量=0.0361meq/L。要求出水水质：电阻率≥10MΩ*cm，【SiO2】≤0.02mg/L设计计算：⑴取设计滤速为50m/h，则：混床柱截面积F=Q/v=80/50=1.6m2⑵混床柱直径D=(4F/п)0.5=1.428m，取直径为1.5m则，实际截面积F实=пD2/4=1.767m2实际滤速为v实=Q/F实=45.2m，符合设计规范要求选择两台交换器，一台备用，则工作床台数m=1。再生方式选用酸碱分别流经阳、阴树脂的同步再生法。⑶树脂选型：选用争光树脂产品：阳树脂型号001×7，工作交换容量取EC=1000mol/m3阴树脂型号201×7，工作交换容量取Ea=350mol/m3⑷树脂用量：阴、阳树脂的体积比采用2：1阳树脂层厚HC=0.5m；阴树脂层厚Ha=1m阳树脂总体积Vc=F实×HC=0.884m3阴树脂总体积Va=F实×Ha=1.767m3⑸树脂质量：001×7的视密度ρc=0.8g/ml，201×7的视密度ρa=0.7g/ml阳树脂的总质量：Gc=2Vc×ρc=1.41吨阴树脂的总质量：Ga=2Va×ρa=2.47吨⑹交换器工作周期阳树脂工作周期T阳=Vc×EC/(0.0362*Q)=305.51h阴树脂工作周期T阴=Va×Ea/(0.0361*Q)=214.13h则混床的工作周期为T=214.13h，即8.92天⑺再生一次耗酸、碱量（设酸、碱比耗nc、na均为5，再生酸碱浓度均为30%）100%酸耗量Bc,100%=Vc×EC×nc×36.5/1000=161.25kg/次100%碱耗量Ba,100%=Va×Ea×na×40/1000=123.70kg/次每次再生酸耗量Bc,,30%=Bc,100%×100/30=537.51kg/次每次再生碱耗量Ba,,30%=Ba,100%×100/30=412.33kg/次⑻反洗耗水量（设反洗流速V反为10m/h，反洗时间T反为15min）则反洗流量为Q反=F实×V反=17.67m3/h一次反洗的耗水量为V反=Q反×T反/60=4.42m3⑼再生耗水量再生阳树脂耗水量V阳=(Bc,100%/0.05－Bc,,30%)/1000=2.69m3再生阴树脂耗水量V阴=(Ba.100%/0.05－Ba,,30%)/1000=2.68m3⑽置换水量（采用酸碱分别流经阳、阴树脂的两步再生，T置换为30min）置换水量V置换=5×F实×2×T置换=8.84m3⑾正洗水耗量（设正洗流速V正为30m/h，正洗时间T正为30min）则正洗流量为Q正=F实×V正=53.01m3/h一次反洗的耗水量为V正=Q正×T正/60=26.51m3⑿单台交换器总耗水量V总=V反+V阳+V阴+V置换+V正=45.13m3⒀耗水量占进水量的比例(%)α=V总/(Q/m×T)×100=0.26⒁耗气量计算（设空气压力p=1kg/cm2，空气强度q=3Nm3/(m2*min)，混合时间t=1.5min）则空气流量Q气=q×F实=5.3Nm3/min空气耗量V气=Q气×t=7.95m3五.混床再生系统再生系统：提供离子交换处理设备所需的各种再生液，通常具有贮存、溶解、计量、配置和输送等功能。常见的再生剂有：烧碱、盐酸、硫酸。再生系统的选择和设计应考虑：①水处理规程的要求（贮存量的大小，系统的设计能力及计量槽的容积）；②有关安全、环保、卫生、防腐和防火等要求；（再生剂一般具有强烈的腐蚀性和毒性）.1.贮存1.1贮存量：应满足15～30天水处理系统的消耗量；说明：当再生剂由本地供应时，可适当减少贮存天数；当采用槽车运输时，应大于一辆槽车的容积，还应有适当天数消耗量的贮备。1.2卧式贮槽：液体再生剂（盐酸、硫酸、液体烧碱）通常采用此方式贮存；有常压和工作压力6kg/cm2两种，依据输送再生剂的不同方式选取；材质：碳钢防腐、玻璃钢、硬聚氯乙烯；1.3干式贮存:固体烧碱可干式贮存在药品库内,堆放高度1.5～2米.1.4其它注意事项:•存放酸碱的室内应有通风设施;•应有人身沾溅后的清水淋洗设施;•在挥发性强的酸类贮槽的排气管,应设置酸雾中和装置，防止酸雾对周围的人体和建筑物产生刺激和腐蚀。2.溶解固体烧碱一般先溶解成30～40%的浓碱液,存入卧式碱液贮槽备用.溶解槽构造参考图4-102.为加速溶解,须配备搅拌装置.烧碱溶解时会释放热能,溶液温度升高超过硬聚氯乙烯、衬里橡胶的允许最高使用温度，所以槽体及附