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第六章 离子交换 第一节 水的软化 一 离子交换软化系统与装置根据使用的目的 离子交换软化法有 钠离子交换软化法弱酸性氢离子交换除碱度软化法氢 钠并联离子交换除碱度软化法氢 钠串联离子交换除碱度软化法铵 钠混合固定床离子交换软化法 1 钠离子交换软化系统 1 单级单级钠离子交换软化系统的流程见图6 1 去除效果 能去硬度 残余硬度为0 03 0 05meq L 不能脱碱 出水总固体稍有增加 适用 原水硬度不太大的情况 原水硬度小于6 8meq L 原水碱度小于出水允许碱度 用于低压锅炉 图6 1单级钠离子交换软化系统 2 双级双级钠离子交换软化系统的出水残余硬度 0 01meq L 再生剂耗量较少 适用 进水总硬度 10meq L 且碱度较低 2 H Na离子交换脱碱软化系统 1 H Na并联离子交换脱碱软化系统H Na并联离子交换脱碱软化系统的流程见图6 2 特点 适用于原水硬度高 碱度大的情况 且系统布置紧凑 投资较省 但系统安全可靠性稍差 图6 2H Na并联离子交换脱碱软化系统 在H Na并联离子交换脱碱软化系统中 H交换器和Na交换器的流量分配为 2 H Na串联离子交换脱碱软化系统H Na串联离子交换脱碱软化系统见图6 3 H Na串联离子交换脱碱软化系统的流量分配与并联情况一样 特点 适用于原水硬度高 碱度大的情况 且该系统运行安全可靠 能减轻Na交换器的负荷 提高软化水的质量 更适合于处理高硬度水 图6 3H Na串联离子交换脱碱软化系统 二 顺流再生固定床1 交换器及辅助设备 1 交换器交换器为钢罐 内部构造由三部分组成 上部配水系统 喇叭口 穿孔管树脂层 厚1 5 2 0m 下部配水系统 排水帽 多孔板 石英砂垫层 2 辅助设备再生设备脱炭器水泵 水箱等 2 操作过程 1 交换 2 反洗作用 松动树脂 使再生液分布均匀去除树脂中的杂质 碎粒 气泡反洗强度 3L m2 s反洗时间15 20min 3 再生 4 正洗作用 将残留在树脂中的再生液冲洗干净正洗时间 40 60min 3 评价优点 设备简单 操作容易缺点 再生剂的用量比较大再生后树脂的工作交换容量较低适用 原水硬度较低的小型软化站 三 逆流再生固定床1 装置逆流再生固定床有以下特点 设有中间排水装置 作用 排除再生废液 冲洗废液 用压缩空气顶压 防止再生时树脂乱层在中上部设有压脂层作用 使压缩空气分布均匀 起过滤作用 截留水中杂质 材料 比重轻于树脂而略重于水的惰性树脂 高度为15cm 2 操作过程 1 交换 2 再生小反洗 把压脂层中杂质洗去放水 将中间排水装置上部的水放掉顶压 进压缩空气再生 进再生液逆向清洗 用软化水逆流清洗正洗 顺向清洗大反洗 10 20个周期进行一次 3 评价 1 优点使再生剂得到充分利用 降低再生剂用量 底层再生度高 使出水水质好 工作交换容量大 交换周期长 产水量高 再生废液浓度低 清洗时间短 节约冲洗水 减少对环境的污染 2 缺点设备复杂 造价高操作麻烦 3 适用原水硬度较高的大型软化站 四 固定床离子交换器设计计算1 树脂层高度由物料平衡关系式 可计算得到树脂层高度为 2 交换器的截面积及直径F Q v3 树脂装量湿树脂重量为 五 再生剂及其设备设计计算1 再生剂用量 1 表示方法再生剂用量G 单位体积树脂所耗的纯再生剂量 再生剂比耗n 单位体积树脂所耗的纯再生剂物质的量与树脂工作交换容量的比值 再生剂耗量R 单位工作交换容量所需的纯再生剂量 2 再生剂总量每台离子交换器再生一次需要的再生剂总量为 第二节 水的除盐 离子交换法除盐工艺的设计计算内容有 选择除盐系统的工艺流程确定处理装置中各主要设备的尺寸大小和数量计算离子交换树脂用量及交换器的工作周期估算再生剂的消耗及再生设备的计算管路系统及其他附属设备计算 一 复床除盐复床指阳离子 阴离子交换器串联使用的除盐系统 1 强酸 脱气 强碱系统 图6 4强酸 脱气 强碱系统 1 强酸阳离子交换器强酸阳离子交换树脂采用001 7再生剂为盐酸 浓度4 10 物料平衡关系式为 2 强碱阴离子交换器强碱阴离子交换树脂采用201 7再生剂为NaOH 浓度4 10 物料平衡关系式为 2 强酸 弱碱 脱气系统强酸 弱碱 脱气系统适用于无除硅要求的场合 1 强酸阳离子交换器强酸阳离子交换树脂采用001 7再生剂为盐酸 浓度4 10 物料平衡关系式为 2 弱碱阴离子交换器 3 强酸 脱气 弱碱 强碱系统该系统适用于原水有机物含量较高 强酸阴离子含量较大的情况 图6 5强酸 脱气 弱碱 强碱系统 1 强酸阳离子交换器强酸阳离子交换树脂采用001 7再生剂为盐酸 浓度4 10 物料平衡关系式为 2 弱碱阴离子交换器 3 强碱阴离子交换器 四 混合床除盐混合床除盐指阳离子 阴离子交换树脂装填在同一交换器内的除盐系统 混合床除盐系统的出水纯度高 电阻率 5 10M cm 再生时将阳树脂 阴树脂分层再生 再生结束后将其均匀混合再进行离子交换 1 混床装置及再生方式 1 装置设有上部进