离子交换除盐水处理的系统

离子交换除盐水处理的系统 黄贲水质100114号333 338页 一 一级复床离子交换除盐水处理系统 一级复床离子交换除盐或称一级复床除盐 一般指原水只一次相继地通过H型强酸性阳离子交换器 阳床 和OH型强碱性阴离子交换器 阴床 的除盐水处理 1 一级复床除盐的原理 原水经H型强酸性阳离子树脂交换后 除去水中所有的阳离子 被交换下来的H 与水中的阴离子基团结合形成相应的酸 原水中的HCO3 则变成了游离的CO2 其反应为H HCO3 CO2 H2O形成的游离CO2与原水中含有的CO2很容易用除碳器除去 这样又免去了OH型强碱性阴树脂用于交换HCO3 而消耗其交换容量 也降低了再生剂消耗 而OH型强碱性阴树脂对进水中以酸形式存在的阴离子 包括H2SiO3 很容易进行交换反应 除去水中所含的阴离子 从而得到除盐水 由此可见 在化学除盐系统中 一般均设有除碳器 这种系统具有操作简单 运行费用少的优点 2 一级复床除盐的出水水质 原水经一级复床除盐处理的出水 电导率 25 低于10uS cm 水中硅酸含量 以SiO2计 可低于100ug L 1 阳床出水水质 在除盐系统中 为了要除去水中H 以外的所有阳离子 H型强酸性阳离子交换器出水中漏钠时 即停止运行 进行再生 图12 38所示为H型强酸性阳树脂交换器运行过程中出水水质变化的情况 即阳床出水水质的变化曲线 由图可见 b点前三条曲线都迅速下降 表示离子交换器中树脂再生后 正洗时出水中各种杂质的含量 酸度 钠离子浓度和硬度 都迅速下降 当出水水质达到一定的标准 如b点 时就可投入运行 a点为钠离子的穿透点 即此时出水开始漏钠 交换器应停止运行 并再生 所以 在b点至a点之间运行时 其出水呈酸性 水中酸度与原水中阴离子量有关 这段为稳定运行时期 一般阳床运行终点的监督是控制水中的钠离子 常用pNa计测定水中的钠离子浓度 2 阴床出水水质 阳床运行正常情况下 阴床先失效时的阴床出水水质阴床出水水质变化曲线如图12 39所示 由图可见 b点前几天曲线迅速下降 表明再生后正洗时 水中杂质迅速下降直至达到运行的出水水质标准 ba区间即为稳定交换运行时期 出水水质的pH值为7 9 电导率 5us cm 含硅量 以SiO2计 为20 50ug L 运行至a点后 阴床开始失效 但阳床扔在正常运行 此时 阴床由于酸漏过 故其出水的pH下降 与此同时 阴床出水中含硅量和电导率增加 阳床先失效 阴床正常运行时阴床的出水水质阴床出水的水质变化曲线见图12 40 复床除盐系统运行到a点时 阳床开始失效 但阴床仍在继续正常运行 此时阳床漏出的Na 流经阴床 在阴床的出水中含有NaOH 使出水的pH升高 并对OH型强碱性阴树脂吸着HSiO3 产生不利的干扰作用 从而使出水的含硅量增加 其反应为RHSiO3 NaOH ROH NaHSiO3通过上述两种情况下的阴床出水水质变化的分析可知 可通过对出水中含硅量的控制来实施对OH型强碱性阴树脂交换终点的控制 二 混合床离子交换除盐水处理系统 混合床简称混床 为了满足石油化工等生产工艺和高参数锅炉用水的水质要求 为了得到更纯的水 人们采用混合床离子交换除盐水处理系统 混合床离子交换器是以阳 阴两种离子交换树脂按一定的比例均匀混合后装填于同一交换器内 相当于一个多级的除盐系统 常用一级复床加混合床除盐水处理系统图 混合床树脂失效后 可利用其H型强酸性阳树脂的湿真密度与其OH型强碱性阴树脂的湿真密度不同 用水力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 即可投入运行 三 常用的离子交换除盐水处理系统 现把离子交换除盐 化学除盐 水处理系统中的一些常用的单元 其适用的水质范围 出水水质及特点列于表12 3中 常用的离子交换除盐水处理的系统 根据原水的水质及出水的水质 可以将化学除盐系统的各单元进行组合 依据具体条件可以组合成各种离子交换除盐水处理系统 常用的固定床离子交换除盐系统及其出水水质和适用情况见表12 4 五 离子交换除盐运行过程中交换器失效的控制 下面分别叙述母管制除盐系统和单元制除盐处理系统运行过程中失效的控制 一 母管制除盐系统失效的控制 有的一级复床除盐系统采用母管制 即阳床与阳床或除碳器与除碳器或阴床与阴床之间是并联运行 哪一台交换器失效就再生哪一台 母管制系统的优点是能充分使用树脂 提高交换器的出水能力 降低酸碱耗 缺点是阴 阳床失效需分别判断 易产生失误现象 1 强酸性H型交换器 阳床 失效控制 由阳床出水水质变化的曲线 图12 38 可见 在未有Na 穿透时 阳床出水水质是合格的 当Na 漏出时 出水中Na 显著增加且酸度下降 用此可判断阳床失效 由于酸度受原水水质变化的影响 所以阳床运行失效是监督控制出水中钠离子 应用pNa计测定 实际阳床失效 漏钠 较快 人工分析方法监督是很不及时的 又可能因pNa计的质量因素 此时可通过阴床出水水质变化 图12 40 来作为判断和控制阳床失效的简便方法 即在阴床未失效的情况下 监督阴床出水的电导率和pH值 若阴床出水电导率升高和pH值升高可判断阳床失效 所以可用电导率表 电导仪 和pH计监督和控制阳床失效 2 强碱性OH型交换器 阴床 失效控制 在阳床正常运行下 由阴床出水水质变化曲线 图12 39 可知 通过监督阴床出水的电导率 pH值及硅含量变化可确定交换器失效 应该使用硅表即硅酸根自动分析仪控制阴床的失效 若因硅表精确度的影响 或人工分析较麻烦 且准确度差 而实际运行中阴床漏硅较快 故也可采用直接测定阴床出水的电导率和pH值 当阳床未失效时 阴床出水的电导率有一个瞬间略为下降 而后又上升 pH值下降时则可判断阴床失效 二 单元制除盐系统失效的控制 采用单元制系统运行时 可通过监督阴床出水水质的变化 来判断阳床或阴床是否已失效 单元制系统不管是阳床先失效还是阴床先失效 都作整套固定床失效处理 这就是需要阴床的交换容量要比阳床的交换容量大10 即希望阳床先失效 其原因是 当阴床先接近失效时 保护层树脂中已开始漏硅 此时阴床出水pH值也开始下降 当其下降到7左右时 其出水的电导率反而下降至最低值 图12 39中的c 实际上此时的保护层已在大量漏硅 而硅酸对电导率的影响较迟钝 因此不能及时地