火力发电厂建设项目设计方案

1 火力发电厂建设项目设计方案 第一章 绪 论 火力发电厂是利用热能转变为机械能进行发电的，在发电生产过程中水是一个重要的工质。锅炉内的水就是作为传递热能的一种工质，首先吸收热能的水转变为蒸汽，蒸汽的热能在转变为机械能，从而通过发电机将机械能转变为电能来发电。然而不管锅炉蒸发量大小与否，使用合格要求的水质，则是锅炉安全、经济、可靠而稳定运行，以及产出合格的蒸汽或热水的前提。因为水质不良会导致锅炉受热面上形成水垢，使锅炉金属发生腐蚀和恶化蒸汽品质。所以对锅炉补给水的水质一切很高，即使是清洁水源，在使用前，也要进 行精处理。例如通过反渗透、超滤、离子交换等，去除水中的杂质，硬度，碱度等，达到锅炉补给水的要求。而在基本资料中所给水是生活、工业、医药用水的混合水，所以必须先经过二级处理，再通过精处理才能够作为锅炉补给水来用。 第 设计任务和内容 画出污水三级处理的工艺流程简图及完整的中水回用精处理流程图 写出完整的中水回用精处理操作步骤 设计主要处理构筑物的结构和尺寸 对主要处理构筑物选型、数量加以说明（列表） 简单设计计算其它处理构筑物 说明你的设计方案的优点和不足 设计中考虑设备的自动控制系统 考虑膜的堵塞问题 考虑出水回用于热力设备水汽循环系统的水质要求 第 基本资料 呼和浩特某污水处理厂的水源主要由生活污水、工业废水和医院排水组成， 95%、 污染物包括有机物、 物油类等。 污水处理水量和水质： 该厂占地面积大，设计近期日处理能力为 6000m3/d,远期为 10000 m3/d，进厂污水水温 13 25 50 ，550 ， 20 ,， 水经过处理后要求达到二级标准， ， 宜采用机械清渣。 沉砂池（选用曝气沉砂池） 它是通过曝气作用使水流旋转，产生离心力，去除泥砂，排除的沉砂较为清洁，处理起来较为方便，并且沉砂池底部的沉砂通过吸 砂泵送至砂水分离器，脱水后的清洁砂粒外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。 1） 池总效容积 V：设污水在沉砂池中的停留时间为 2般 60 )(m a x 有效2） 水流断面积 A：设污水在池中的水平流速 所以 2m a x 3） 沉砂池总宽度 B：设有效水深为 般 h=2 所以 ，因为流量小，所以只造一座就可以。 6 4） 沉砂池池长 L： )(5） 所需空气量 q： )/( 0 0 3m a x ， 其中 1m 污水所需曝气量。 初沉池（按平流沉淀池设计） 城市污水与之相近的废水沉淀池设计数据 类 别 沉淀池位置 沉淀时间（ t/s） 表面负荷q 23 / 干污泥量 人/污泥含水率 % 堰口负荷 根据以上表格所给的数据进行设计。 （ 1） 确定沉淀时间： 为了使设计参数留有余地，对表面负荷及沉淀时间分别考虑 数。 设计表面负荷： 530 设 所以 )/(3 设设计沉淀时间：选沉淀时间 ).1 所以 设（ 2） 沉淀区各部分尺寸的确定： 沉淀区的总表面积： )(m a x 设 沉淀池的有效水深 45 a 设 沉淀池的池长： 采用三座沉淀池，每个沉淀池的表面积 21 ，取池宽 b=般 b=5 7 则池长为 51 沉淀池的长宽比： 在 3合要求。 沉淀池的长深比： 间，符合要求。 （ 3） 污泥区尺寸的确定： 每日产生的污泥量：假设初沉池去除悬浮物的去除率为 65%，又因为 220，取含水率 %97o。（含水率在 95%以上时， 3/1000 ） 所以 100 10024m a x 11 0 0 0971001 0 0 0 100%35220220243 6 0 W 每个池中的污泥量 1W ： 31 污泥斗容积 1V ：取污泥斗的高 度 ， 221 ， 222 366 ， 212141 31 336 m 个贮泥斗能容纳近两日内的污泥量 . (4) 每个沉淀池的结构尺寸 : 沉淀池总高 度 H: (沉淀保护高度 ,沉淀池的缓冲层高度3其上缘高出刮板 个高度取 4321 8 沉淀池的总长度 L: 进口处挡板距进口 出口处 挡板距出口 L=m) 曝气池： 选用推流式曝气池，一般平面上为长方形的矩形池，污水由一端进入，经与气体混合并流经整个曝气池后，至池末端流出，靠出口水位差的推动而沿池的长方向流动。 池中曝气采用鼓风曝气，曝气池设在池壁边，进气池中形成旋流促使池内气液混合。 活性污泥法运行条件 处理方式 操 作 条 件 荷 混合液悬浮固体浓度( (mg/l) 污 泥 龄 /d 曝气时间/h 回流比 % 污泥指数mg/g 剩余污泥生成率 % Ls）d 积负荷(d 普通活性污泥法 1500- 2000 250- 150 95 1 1） 污水程度的计算： 原污水的 250，经次沉淀池处理。55%考虑，则进入曝气池的污水其5： 51250 计算去除率：要求出水达到二级标准，515， 15%92%00 （ 2） 曝气池的设计计算： 确定污泥负荷率：由于进入污水厂的污水为城市生活污水，选定 K （一般在 ， 处 理 效 率 为 92% ， f= ）悬浮固体浓度（ ）浓度（混合液挥发性悬浮固体 M L S S M L V S ，则 9 dk g M L S Sk g B O / 4 2 确定污泥浓度： 根据已确定的 相关资料得 为 80值为 120，计算确定混合液污泥浓度值 X，对此取 r=50%,代入各值。 因为 1; 510 3 3 0 0/3 3 3 31 2 10166 确定曝气池容积； 31 8 9 43 3 0 71 0 0 0 0 确定曝气池各部分尺寸：取池深 H=两组曝气池，每组池面积 21 ， 取池宽 B=B/H= 1合要求），则池长为： 5/ 符合要求， 设曝气池为两廊道式，每条廊道长为 取超高为 约总高度 曝气池的平面尺寸如下图： 进气方式：设计从集中从池首进水。 （ 3）、曝气池的设计计算 平均需氧量：查表可知， a ， b 2（） 10 0 0 每日去除的5 r /17251000 去 除每千克5 52 /k g B O Dk g O接近于下表所列的经验数值 污泥负荷和需氧量之间的关系 挥发性污泥负荷 52 / 最大需氧量与平均 需氧量之比 最大需氧量：在不利条件下运行，最大需氧量为平均需氧量的 m a hk g g O/ 最大需氧量与平均需氧量之比： a 4）、供气量的计算： 采用穿孔管，距池底 淹没水深 算温度定为 30通过查表得水中溶解氧饱和 度为： ， 气扩散器出口处的绝对压力 HP b 35 空气离开曝气池时，氧的百分比按下式计算，（其中 穿空管的氧转移效率， 11 一般取 6%现取 6%）， %1 0 012179121 %20%1 0 曝气池混合液平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑），按下式计算，即 421020 最不利条件，按 30考虑，代入各值得： 换算为在 20条件下，脱氧清水的需氧量，按下式计算，其中 ， ， c=， o /030 相应的最大需氧量为： o / 10 2 030m a x 曝气池平均时的供气量为： 4 9 5 3 曝气池最大时的供气量为： 6 2 1 m a xm a x 去除每千克5 k g B O / 7 0 0 0 4 9 5 0 3 空气 12 每立方米污水的供气量 污水空气 33 / 0 0 04950 本系统的空气总用量：除采用鼓风曝气外，还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的 8 倍考虑，污泥回流比 R 取值为 60%，这样，提升回流污泥所需空气量为： 20 0024 10 总需气量： 8214200062142000 3m a x （ 5）、空气管的计算： 在相邻的两个廊道的隔墙上设干管，公设 5 跟干管，字每根干管上设 5 对配气竖管，共10 条配气竖管，全曝 气池共设 50 条配气竖管； 每根竖管的供气量为： 曝气池面积为： m 每个空气扩散器的服务面积按 m 计，则需空气扩散器的总数（个）为 个1 3 7 每个竖管上安装的空气扩散器的数目为： 个28501378 每个空气扩散器的配气量： 4 3 辐流式沉淀池： 从曝气池带 至二次沉淀池中的悬浮固体通常具有良好的絮凝性，因此竖流式沉淀池特别适宜，但是它容量小，造价高，施工较困难等缺点，故现采用辐流式沉淀池，设计参数有：辐流式沉淀池设计流量取最大设计流量；二沉池表面负荷 23 /2池直径一般大于 16 米，当直径小于 20 米时，采用多斗排泥；沉淀池部分有效水深应大于 3米。 1）、采用普通辐流式沉淀池，中间进水周边出水，共一座，沉淀池表面负荷 q 取23 /（一般在 23 /，则 池面积 F 为： 2m a x 410000 2）、池子直径 D： 17844 ，取 D=19m， 3）、沉淀池的有效水深 2h 为：设污水在沉淀池内的沉淀时间 t 为 13 4)、污泥部分有效容积： 32 8 3 432 7 8 5）、污泥部分所需容积：取 R=X=3300， 6000 39 4 76 0 0 03 3 0 0 3 3 0 04 1 因为污泥所需容积较小，所以设计污泥斗来容纳污泥。 6）沉淀池每天污泥量 1W 为：取每人每天产生的污泥量 一般在 人/，污泥在污泥斗内贮存时间 t=4h,设计人口数 N=6000 人，则 31 5241000 7）、污泥斗的容积：取污泥斗上部半径 ，污泥斗下部半径 ，污泥斗倾角 60 ，则污泥斗高度 21222151 3 322 m 设池底向污泥斗的坡度为 坡底落差 池底可贮存污泥体积为： 121242 3 322 m所以可贮存污泥的总容积： 321 5，足够。 沉淀池总高度 H：取保护高度 ，有效水深 ，缓冲层高度 ，沉淀池底坡落差 ，污泥斗高度 3 7 径深比校核 19 6m，符合要求。 第三章 中水的精处理 “ 中水”，就是 把排放的生活污水、工业废水回收，经过处理后可以再利用的水。“中水”起名于日本，“中水”的定义有多种解释，在污水工程方面称为“再生水”，工厂方 14 面称为“回用水”，一般以水质作为区分的标志。城市污水经处理设施深度净化处理后的水 (包括污水处理厂经二级处理再进行深化处理后的水和大型建筑物、生活社区的洗浴水、洗菜水等集中经处理后的水 )统称 “中水 ”。其水质介于自来水 (上水 )与排入管道内污水 (下水 )之间，亦故名为 “中水 ”。其主要是指城市污水或生活污水经处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用水。 第 精处理工艺流程说明 精处理流程图： 混凝剂 消毒剂 加药箱 中水 锅炉补给水 首先中水回用进行精处理的第一步超滤以前，应加以预处理，深度处理作为预处理，由二沉池出来的水再经过混凝沉淀，处理掉二级出水中的少量悬浮物等，然后经过过滤，使水中的污染物得到进一步的处理，然后对出水进行消毒，杀掉水中残存的细菌、病毒，经过消毒的水 现再经过超滤。去除掉较大的粒径的分子和颗粒，然后出水再经过反渗透装置，去除离子物质和许多有机物，再经过离子交换装置将一些盐类除掉，再进行软化、降解，从而达到锅炉补给水的水质要求，使 5,电导率 0.2 等。 而上上述所使用的离子交换法在废水处理中应用较广，主要去除废水中的金属离子，其实质是不溶性离子化合物上的可互换离子与废水中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程。 第 精处理中构筑物说明 混凝沉淀： 机理是向水中加入混凝剂，通过混凝剂水解产物来压缩胶体颗粒的扩散层。达到胶粒脱稳而相互凝结的目的；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附加强作用，使胶粒被吸附黏结。混凝过程包括，凝聚和絮凝两个阶段，凝聚阶段形成较小的微粒。再通过絮凝以形成大的颗粒，这种较大的颗 粒在一定的沉淀条件下从水中分离、沉淀出来。 又因为二级处理的出水含又少量的悬浮物质和难以去除的色度、臭味和有机物（胶体、菌胶团微粒）所以采用混凝沉淀，混凝可以有效的去除原水中的悬浮物、胶体，降储水池 超滤 离子交换 脱气器 混凝沉淀 过滤 消毒 反渗透 15 低出水浊度、5有效去除水中的微生物、细菌、病毒；去除污水中的乳化油、色度、重金属以及其它污染物；并且投加混凝剂可改善水质，利于后续处理。 药剂混合用机械装置，停留时间 15 60 秒；混凝剂主要用硫酸铝铁，它的絮凝效果比较好。 此时的沉淀是在重力作用下，将重于水的悬浮物从水中 分离出来。混凝沉淀的处理效果如下表 浊度 氮 总磷 处理效率 % 50 60 40 60 30 50 25 35 5 15 40 60 二级处理出水经混凝沉淀处理之后，可获得以下水质： 7 ，105 ， 30153 ， 。 过滤： 污水处理厂的二级出水经混凝沉淀后，水中的污染物虽然得到了进一步的去除，但仍有一部分 较细小的颗粒和其它物质悬浮在水中，为了达到深度处理的目的，在混凝沉淀工艺后设置过滤工艺 滤池。 过滤工艺在深度处理中有以下几个方面的作用，去除生物过程中未能沉将的颗粒和胶体物质；进一步提高对悬浮固体、浊度、磷、5金属和细菌病毒的去除率；去除化学絮凝过程中产生的铝盐等；可作为预处理设施为后续工艺提供有利的条件。 一般经过混凝沉淀的污水经过滤后可获得以下水质： 5 ， 85 ， 20103 ， ， D /3520 , 度浊度 。 消毒： 主要是杀死绝大多数病原微生物，防止水质传染病毒害。因为生活污水、医院污水和工业废水中不但存在大量的细菌，而且含有较多病毒，阿米巴孢囊等，它们通过一般的废水处理不能灭绝，生物膜法去除约 80 90%，为了防止疾病的传播，所以必须经过消毒处理。 消毒剂选取液氯 2因为有余氯的消毒作用，药剂易得，成本较低，操作简单，投量准确，不需庞大的设备。 超滤 1、原理：是利用一种压力活性膜除去水中有胶体，颗粒和相对分子量大的物质，在一般情况下，所用压力为 高不超过去 的截留分子量范围为500尔顿左右，相应的孔径大小的近似值为 50，超滤分离过程以筛滤机理为主，通常情况下，可把不同截留分子量的超滤膜看作是不同孔径的系列筛网， 16 在一定的压力下，它只允许溶剂和小于膜孔径的溶质通过而阻止水中悬浮物 、微粒、胶体、大分子有机物和细菌等大于膜孔径的溶质通过，以完成溶液的分离、净化、分级及浓缩的过程。 2、 超滤装置： 根据处于工作状态时膜的形状分为板框式、管式、卷式和空纤维式。各种组件结构类型特点比较 组件类型 比较项目 管式 平板式 卷式 中空纤维式 组件结构 简单 非常复杂 较复杂 较复杂 膜 充 填 密 度 32 /336050000支撑结构 简单 复杂 简单 不需要 膜清洗 外压式易， 内压式费时 易 难 内压式易， 外压式难 膜更换 更换膜 更换膜 更换元件 更换组件 膜更换难易 外压式易， 内压式费时 较易 易 易 膜更换费用 低 中 较高 较高 对供水要求 低 较低 较高 高 安装工作量 大 中 小 小 根据上述比较现选用管式的超滤装置 3、 超滤膜：是由单层或多层纤维素的聚合物注塑于多孔的支承材料上构成的，孔的大小可由注塑技术来控制，典型值是 m 4、 膜的寿命：一般在 50以下运行时，运行寿命最长。 5、 膜的清洗、消毒：膜的清洗可用物理清洗水力冲洗法中的反冲洗法，反冲洗时的压力一般为 的消毒用游离氯即可，用连续或间歇方式触摸膜。 反渗透 1、反渗透： 1）、反渗透的定义；在溶液一边加上比自然渗透压更高的压力，扭转自然渗透方向，把浓溶液中的溶剂（水）压到半透膜的另一边稀溶液中，这是和自然界正常渗透过程相反的。而这种现象表明，当盐水一侧施加的压力超过水的渗透压时，就可以用半透膜装置从盐水中获得淡水，反渗透的 原理图如下： 反渗透原理图： P 17 活塞 淡 水 盐 水 2）、从反渗透原理可以看出，反渗透过程应具备两个条 件：一是必须有一种高选择性和高渗透性（一般指透水性）的选择性半透膜；而是操作压力必须高于溶液的渗透压。 3）、反渗透透过机理：一是氢键理论：以醋酸纤维素膜加以解释，这种理论是基于一些离子和分子能够通过膜的氢键的结合而发生联系，从而通过这些联系发生线形排列型的扩散来进行传递。在压力作用下，溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点 羰基上氧原子形成氢键，而原来水分子形成的氢键被断开，水分子解离出来并随之转移到下一个活化点，并形成新的氢键，于是通过这一连串的氢键形成和断开，使水分子离开膜表面的致密活性层，而进入膜的多孔 层，由于多孔层含有大量的毛细管水，水分子能畅通流出膜外。二是优化吸附 毛细孔流理论：以氯化钠水溶液为例，溶质是氯化钠，溶剂是水，膜的表面能选择性吸水，因此水被优先吸附在膜表面上，对溶质氯化钠排斥。在压力作用下优先吸附的水通过膜，就形成了脱盐过程。三是溶解扩散理论，该理论假定膜是无缺陷的“完整的膜”，溶剂与溶质通过膜的机理是由于溶剂与溶质在膜中的溶解，然后在化学位差的推动力下，从膜的一侧向另一侧进行扩散，直至通过膜。 2、反渗透膜 反渗透膜应具备以下性能：单位面积上透水量大，脱盐率高；机械强度好，多孔支撑 层的压实作用小；化学稳定性好，耐酸、碱腐蚀和微生物侵蚀；结构均匀，使用寿命长，性能衰降慢；制膜容易，价格便宜，原料充足。 膜材料的选取是制造各种优质反渗透膜的基础，它包括各种有机高分子材料和无机材料。现选取醋酸纤维膜，这种膜是一种非对称结构膜，厚度约为 100m，有顶层、底层，且比较便宜，有高的透水率，对大多数水溶性组分的渗透压相当低；且具有较高的成膜性能，但运行压力一般不宜超过 行最高温度为 30，使用时必须对进水进行杀菌和 ），从而保证膜的正 常工作。 3、反渗透装置 1）、反渗透装置的选取 选用管式反渗透装置，管式膜渗透过程是在压力下料液通过具有内壁膜的管子，穿过半透膜的产水从支撑管上的小孔流出来，管内的盐水从管子另一端流出来，如图： 由于外压式反渗透器的进水流动状态较差，所以选用内压装置，进水流动状态好，易安 18 装，易清洗，易拆换等目前多使用玻璃纤维管，管多采用环氧玻璃钢管制成；这种管子本身就具有许多小孔，容易加工且成本低。管式膜可直接在玻璃纤维管上浇铸而不必垫层，这就便于成批生产，为了提高水量，多孔管通常是以串联或并联方式连续装配而成管束。这种 管式装置的优点是：能够处理悬浮固体溶液，合适的流动状态就可以防止浓差极化的膜污染。 原 液 淡 淡 水 水 盐 液 浓差极化边界层 膜表面层 膜 玻璃纤维管 2）、反渗透装置的安装：是以组合形式安装的，现采用多段组合式以提高回收率、降低耗水量，如图： 第一段 进水 一级浓水 第二段 产品水 二级浓水 第三段 浓水 这种组合就是将反渗透装置第一段的浓水作为第二段的进水，必要时还可以将第 19 二段装置的浓水作为第三段装置的进水，总的产水是 三段反渗透装置产水量直和。 这种组合主要是不必考虑在段与段之间增加高压泵。 4、膜的污染与清洗、消毒： 1）、膜的污染：不同的污染物有不同的表现，如下表： 不同膜污染的特征 污染物 原因 一般特性 盐透过率（ 组件压差（ P） 产水量（ 金属氢氧化物 2 2等沉淀，多在第一段 明显增加 明显增加，为 主要表现 明显下降 水垢 浓差极化，微溶 盐沉淀，多在最后一段 适度增加 适度降低 适度降低 胶体 2 33 23 适度增加 增加较明显，为主要表现 适度降低 生物污染 微生物（细菌）在膜表面生长，发生缓慢 适度增加 适度增加 明显降低，为主要表现 有机物 有机物附着和吸附 较轻增加 适度增加 明显降低，为主要表现 细菌残骸 无甲醛保护而存放 明显增加 明显增加 明显降低 正是由于这些膜污染情况出现，才会将膜堵 塞，效率下降，因此有必要进行清洗。 2）、膜的清洗： 需要清洗的准则：装置的产水量下降 10%；装置的进水压力增加 10%；装置各段的压力差增加 15%时；装置的盐透过率增加 50%时；装置运行 3现上述情况之一以及装置长期停运时，在用甲醛溶液保护之前应进行化学清洗。 清洗剂选择原则；据检测分析污染物的结果，选择合适的清洗剂，同时要使清洗剂与膜类型有相容性，对系统无腐蚀等。一般选择原则如下表： 清晰剂选择原则：据检测分析污染物的结果，选择合适的清洗剂，同时要使清洗剂与膜类型有 相容性，对系统无腐蚀等。下表将给出一般的选择原则。 污染物 清 洗 剂 选 择 原 则 钙垢 以各种酸、柠檬酸、结合 除 金属氢氧化物 以草酸、柠檬酸、结合 在高 特种洗涤剂 涤 生物污染物 高 以 20 有机物 以 其他专用试剂，结合表面活性剂处理 细菌 用 洗 一般清洗手续： 以反渗透产水在 75%的最大流速，逐级冲洗元件 15制清洗液，充分混合，调节 75%最大流速泵清洗液到系统中，全部充满后，停泵关闭浸泡 15后循环 45放。重复上述步骤到排出的清洗液色淡为止。以进水循环 45 50%最大流速、 产品水冲洗 15大流速、 产品水冲洗 30查排水上午 导及无泡沫等，合格后则完成清洗。 3）膜元件的消毒： 对于醋酸纤维膜的消毒，可使用的 消毒剂有，游离氯、甲醛、异二氢噻唑 5、反渗透中的主要配套和附属设备： 主要配套设施： 1、 高低压设备： 、 保安滤器：内有 5来除去悬浮颗粒， 、 加药泵；现用隔膜计量泵，以机械形式传动，也可以用柱塞泵，通常将药剂（酸、消毒剂、阻垢剂或絮凝剂）选配成一定浓度的大桶溶液之后，据进水流速和所要求的浓度用加药泵计量注入反渗透系统。 、 阀门：有节流阀、截止阀等，还有进水和浓用水的高压阀门，也有产水用的低压阀门，这些阀门可用手动和电动、气动或液动控制。 有关仪表：有测量仪表和控制仪表等 。 测量仪表有：流量仪表：测定浓水和产水的流量。 压力仪表：保证保安过滤器进出口，反渗透组件进出口和产水的压力。 水质仪表：测定进水的 导率、 离氯、温度等，测定产水的电导率、溶解氧、颗粒和 控制仪表有：水位开关：控制水箱高低液位，启闭反渗透系统。 流量开关：浓缩水侧的设置，防止回收率太高（浓水流量太小）。 电导率开关：产水侧设置，防止系统结垢和膜水解。 主 要附属设备： 停机冲洗系统：可冲走大部分膜面沉积物，防止进料对部件可能的腐蚀，防止微溶盐沉淀及元件中膜失水干燥等。 能量回收系统：从节能和经济性考虑，能量回收是十分重要的，可用压力交换器，可回收能量在 90%左右。 21 清洗 /、灭菌装置：防止膜污染是反渗透技术的一个重要方面，膜的定期清洗和消毒是防治膜污染的的重要措施之一。通常该装置有清洗槽、清洗泵、 5 高温开关： 进水侧设置，以免温度过高损坏膜。 离子交换： 一、软化和降碱： 软化水系统一般均以减少水中钙镁离子 含量（以减低水中硬度）为主，在不同的软化水系统中有时还可达到降低重碳酸盐的含量（即降低水中碱度）或减少水中阴阳离子含量（即降低水中含盐量）的目的。 因为设计出水是作为锅炉补给水使用，对出水水质要求比较严格： H 0 、15、电导率 =s/采用的软化降碱方法如下： 进水 软化水 在上述流程中，因为水经一级钠离子交换后，硬度一般可降 至 40 以下，为使补 给水的降到更低，只通过一级钠离子交换往往达不到出水要求，故设置了二级钠离子交换器（串联）。因为它不仅可以进一步降低出水的残余硬度，而且可防止由于短时间内混合比例失控或进水水质条件发生变化等原因所导致的系统出酸性水。 （一） （ 1）、 联系统进水分两路进水经强酸氢离子交换后生成相应的无机酸（ 和游离 时进水经钠离子交换后生成各种钠盐（如 将这两种出水混合后，其中的硫酸、 盐酸与重碳酸钠发生如下反应： 2 2 2 控制两种水的混合比例可以使酸度和碱度中和，再经除二氧化碳后仅留下以硫酸 钠和氯化钠为主的钠盐，即可硬度和碱度，总含量也相应减少。 （ 2）、 当出力相同时，并联系统中 子交换所需的容量较小，而串联系统的较大。并且还钠离子交换器 二级钠离 子交 换 器 除 混合 氢离子交换器 22 有以下特点，使原水软化和减低碱度；被处理水的含盐量有 所降低；设备规格较串联系统小；要求操作控制可靠，运行启动时应先开钠型设备，后开氢型设备，以避免出现酸性水，并且进水以碳酸盐硬度与总硬度的比值大于或等于 （ 3）、 1）、离子交换软化设计参考数据如表 3 表 3 1： 浮动床3000055定床逆流再生209 5 800 50000500015计算确定5 8005 301007050050005230000023 设备运行运行流速（m/h）流速（m/h）时间（速（m/h）时间（水无顶压气顶压（顶压（生药剂耗量（g/度（%）流速（m/h）工作交换容量m(R)流速（m/h）时间（速（m/h）时间（量（m/m）流速（m/h）时间（压再生置换小正洗正洗二、除盐： 对水质进行除盐通常是用离子交换法，水中各种无机盐类电离生成的阳、阴离子，经过氢型离子交换剂层时，水中的阳离子被氢离子所取代，经过氢氧型离子交换剂层时，水中的阴离子被氢氧根离子所取代 ，进入水中的氢离子和氢氧根离子组成水分子。或者在经过混合离子交换剂层时，阳、阴离子几乎同时被氢离子和氢氧根离子所取代生存水分子，从而取得去除水中无机盐类的效果。 （一） 除盐系统组成的选取： 根据对出水水质的要求，如 15，电导率 =s/种离子均降到最低限度。以及系统组成的一些原则，如对于树脂床，都是阳在前、阴在后，弱在前、强在后；要出硅必须用强碱性树脂；当采用 强碱性树脂时，一般不采用弱碱性树脂；对水质要求高时，应设混床；除碳器应置于强碱性阴床前，所以采用以下的除盐系统组成方法：一级除盐 加混床， H D H/程图如下： 阳床 除 水泵 阴床 混床 除盐水水质指标如下表： 一级复床除盐水 混合床除盐水 电导率（ 25 ） 10 量 100 20 8 - （二）、 系统中阴阳交换树脂： （ 1）、强酸性阳离子交换树脂： 型强酸性阳树脂的 力，与水中主要 24 阳离子 2 2 子的交换反应为： 2 23 +32 22 2 4 2R + 422 3+ 32 上述的离子交换反应可知，强酸性阳树脂的 H 离子交换反应，即有离子交换，也有中和反应。主要是因为该类树脂上的氢离子很活泼，其中碳酸氢盐转变为弱电解质 此交换过程中水的碱度降低。由反应可以看出通过 H 型树脂后变成相应的强酸性的 水呈酸性，因此在工艺过程中，强酸阳树脂的 是与其他离子交换配合使用，或 其他措施相结合。 （ 2）、强碱性离子交换树脂： 强碱性阴树脂可以与水中阴离子进行交换，可有效去除水中各种阴离子，系统中水先经过 H 离子交，此中水中阴离子转为相应的酸，现再进行 子交换，所以交换反应主要是酸碱中和，例如： + + + 42 R 4+ + 42 R 4+ 2 + 32+ 32由于经 即 有微量的钠盐进行可逆交换。 （ 3）、混合树脂： 通常混合树脂失效后，可利用其 H 型强酸性阳树脂的湿真密度与 强碱性阴树脂的湿真密度不同，用水利反洗法将两种树脂分开，然后用酸和碱液分别对其进行再生，再生后用除盐水正洗至合格，再用压缩空气将两种树脂混合，即可投入使用。 25 （三）、离子交换装置： （ 1） 、对流再生离子交换器： 对于强酸性、强碱性离子交换装置都选用空气顶压法对流再生离子交换器。因为它的关键是再生和置换时离子交换树脂不发生乱层。 1、 对流再生离子交换器结构： 对流再生离子交换器运行时，原水水流自上而下流动，再生时，再生液则自下而上流动，两者流动方向相反。 结构是由壳体、再生液分配装置、交换剂层、石英砂垫层排水装置组成；一般在树脂层上有压脂层，并没有中间排液装置，一般在压脂层和树脂层之间用于再生排液，反洗进水及清洗，均能均匀排出，不致错动树脂层。 2、 空气顶压法的再生过程： 空气顶压法（简称气顶压法）是 在再生和置换的整个过程中，水和空气不能同时通过同一树脂层或压脂层，由于在压脂层的颗粒之间充满了空气，去掉了水对压脂层的浮力，压脂层的重力全部压在再生的树脂上，防止了下部树脂的浮动和乱层。 气顶压法说采用的干净压缩空气的压力为 气流量为 m i n/3 气顶压法的再生过程为：小反洗、放水、气顶压、再生、置换、正洗，并定期进行大反洗。如下图： （ a） (b) (c) (d) (e) (f) (a)小反洗、 (b)放水、 (c)气顶压、 (d)进再生液、 (e)置换、 (f)正洗 （ 2）混合床离子交换器： 26 1、 混合床离子交换器的结构： 它是一种阴