阴阳离子交换器树脂再生

1、宜兴市春惠环保设备有限公司有不同的水处理系统，一般常规的离子交换除盐系统如下表所示：序号系统组成出水水质适用的原水水质备注电导率（ s/cm）SiO2 (mg/l) 1 H-D-OH 10 0.10 碱度、含盐量不太高2 H-OH-D-OH 10 0.10 SO42-、 Cl-含量高3 H-H-D-OH 10 碱度高4 H-H-D-OH-OH 10 0.10 碱度，强阴离子含量高5 H/OH 1-5 0.10 含盐量较高6 H-D-OH-H/OH 0.2 0.02 硅酸含量较高7 H-OH-D-H/OH 1.0 0.02 强阴离子含量较高8 H-D-H/OH 1-5 0.10 碱度高9 H-H

2、-OH-D-OH-H/OH 0.2 0.02 各种离子含量均高对水质要求高注：表中， H和 OH分别表示强酸阳和强碱阴离子交换器 H和 分别表示弱酸阳和弱碱阴离子交换器 D表示除碳器 H/OH表示混和床离子交换器此系统在正常情况下产水量为150m3/h, 包括除盐水生产系统的自用水量。此系统基本流程如下： （详见系统流程图LQHX.01-01) 高效过滤器阳离子交换器除二氧化碳器中间水泵阴离子交换器混合离子交换器酸碱再生装臵包括酸碱贮罐( 厂方原有设备) 、酸碱计量箱、 酸碱喷射器以及再生用的各种水泵等。供阳离子交换器、阴离子交换器、混合离子交换器再生使用。酸碱再生系统基本流程如下：（详见系统

3、流程图LQHX.01-01) 三、水质监督及控制标准 1、高效过滤器：流量累计3000 m 3时，停止运行，进行反洗。 2、除盐部分 : 阳、阴床任何一个达到或超过累积流量设定值时或出水不水质符合要求时，该系列停运。 2.1 一级除盐系列流量累计29 m3 混床流量累计 m3 2.2 阳床出水水质标准：Na+ 100 PPb 阴床出水水质标准：电导率10 S/cm SiO2 100 g/l 混床出水水质标准：电导率.2S/cm SiO2 20 g/l 第二节高效过滤器结构及运行一、关于过滤的基本知识：过滤通常指的是正常流过滤，将水沿垂直方向流过过滤材料，水中悬浮物被滤料留，使水得以澄清的工艺过

4、程。天然水经混凝之后，水中的大部分悬浮物被除去，但少量细小的颗粒未除去，这将对后续处理的离子交换或其它诸如反渗透、电渗析等装臵的正常运行很不利，所以须用过滤来除去微小悬浮物，保证后续处理正常。在目前多使用颗粒状滤料，一种新型的过滤方式- 纤维过滤也正在走向完善和成熟。通过深层过滤提高过滤效率、过滤速度和截污容量是过滤器发展的方向。缩小滤料的直径，就会增大滤料的表面自由焓和比表面积，从而增加滤料与水中颗粒的接触机会和滤料的吸附能力， 提高了过滤效率和截污容量。直径为几微米到几十微米的纤维滤料，就是这种理想的滤料。 它不带任何功能基团，对水中的悬浮颗粒没有特殊的活性，只对悬浮物进行物理吸附， 与石

5、英砂、 无烟煤的颗粒滤料相似，因而水中颗粒物向纤维滤料表面迁移和吸附原理与颗粒滤料相似。水中颗粒物向纤维滤料表面迁移机理通常有扩散作用、拦截作用、 沉降作用、 惯性作用和流体动力作用等，一般以前三种作用为主。高效纤维过滤器除了它的机械截留作用外，由于它有很大的比表面积，所以它还具有吸附作用，可以除去水中绝大部分的悬浮物、有机物及胶体硅等，防止树脂中毒污染，保证树脂的使用寿命。为充分发挥束状纤维滤料的特长，在过滤器的滤层下端设有可改变纤维密度的活动孔板。设备在运行时，水从下至上通过滤层。此时，活动孔板向上运动。纤维被压缩后，滤层沿水流动方向的密度逐渐加大，相应滤层孔隙直径和孔隙率逐渐减小，实现了

6、深层过滤。当滤层被污染需清洗再生时，清洗水从上至下通过滤层，空气自下至上通过滤层，使纤维拉开并处于放松状态，即可方便地进行清洗。二、高效过滤器的结构特点我们先介绍两个概念：大阻力配水系统和小阻力配水系统大阻力配水系统指水流通过此配水系统孔隙的阻力远大于滤层和此系统管道中的阻力，通常大阻力配水系统的水头损失大约为3m 。优点是配水均匀，受其它因素影响小。小阻力配水系统指水流经配水系统各组成部分的阻力很小，很均匀。 一般水头损失为2m 。此种配水系统缺点是易受其它各部分阻力影响，一旦滤层阻力不均匀， 就会影响水流分布的均匀性。1、 上部出水装臵为筛筒型式它主要起到均匀布水作用，使水均匀流过滤层，为

7、一种大阻力配水系统。 2、下部进水装臵为多孔板型式它除了均匀布水作用外，还起到改变纤维密度的作用。 3、下部进气装臵为支母管型式 4、设备内部涂环氧树脂3 度。高效过滤器设备接口示意图三、高效过滤器的运行1. 准备工作1.1 检查设备运行前应检查各阀门及配套设备是否能正常工作，接口参见设备示意图。1.2 预清洗a. 依次打开阀门A、E，上向进水至罐体满水。关闭阀门A 、E。b依次打开阀门C、D、G；打开清洗空气入口阀，向滤床内送入空气进行气水合洗。c清洗结束后，关闭F，再关闭其他阀门。13 预成床a依次打开阀门A、E、G，控制水流速30m/h。b打开清洗空气入口阀F，向滤床内送入空气进行预成床

8、。c清洗结束后，关闭F，再关闭其他阀门。d重复进行a、b、c 操作，直至成床良好为止。e关闭阀门A，打开阀门D排空过滤器，之后关闭所有阀门。2滤床充水放松a打开排气水口阀门G ；b打开清洗水出口阀门D。缓慢打开清洗水入口阀门C，使水充满滤床；3滤床清洗a打开清洗空气入口阀F，向滤床内送入空气。b调节过滤器清洗水入、出口阀门C 、D的开度，使清洗流速至30m/h、使滤床在清洗过程中保持满水状态。过滤器清洗用气源的流量为:19.8m3/min 4排气清洗结束前先关闭清洗空气入口阀门F，之后继续清洗35 分钟，将过滤器内残留的空气排出后，清洗结束。5成床a滤层清洗结束后，关闭清洗水入口阀门C、出口阀

9、门D 。b打开排空口阀门E。打开原水入口阀门A成床。c如果成床不理想，重复预成床操作。6预投运设备在成床状态下，调整原水入口阀门A和上向洗出口阀门E的开度， 使水的流速适当（一般流速为30m/h） ，取样化验预投运出水水质，当出水水质达到使用要求时，即可投入运行。7投运原水入口阀门A保持开启状态、打开清水出口阀门B 并关闭上向洗出口阀门E ，向用户送水。设备投运后，滤速应控制在30m/h 左右。 这时初始过滤阻力（即初始设备入、出口压力差）一般为0.02 0.04MPa。运行时应定期监测入、出口压差和滤速。滤速最大不得超过50m/h。入、出口压力差一般不超过0.1Mpa 为宜。8滤床失效、滤层

10、放松设备运行一段时间后， 出水水质逐渐恶化至不能达到用水标准时，滤床即进入失效状态。滤床失效时设备的入、出口压差约0.10MPa0.20MPa（参考值）。滤床失效后, 即可停止运行, 进行滤层放松。滤床的充水放松见第2 条。9滤床的清洗见第3 条。第三节一级除盐系统运行及再生工艺我们通常把由H-D-OH组成的系统称为一级除盐系统, 它一般由强酸H离子交换器、 除碳器、中间水箱、中间水泵和OH离子交换器组成。阳、阴离子交换器的结构参见设备总图，在本教材中不再叙述。一、强阳离子交换器将强酸性阳树脂放在离子交换柱中，水流过此交换柱，从而水中各种阳离子被阳树脂上的活泼H+交换，水中阳离子交换到树脂上，

11、H+交换到水中从而使水变成酸性。直到树脂交换失效，用强酸交换树脂中的阳离子，从而可使树脂再生。本系统的阳（阴）床采用无顶压逆流再生，利用阳（阴）树脂作为压脂层，达到再生时防止乱层的目的。 1、工作原理： Ca2+ Ca 2R-SO3H + Mg2+ (R-SO3)2 Mg +2H+ 2Na+ 2Na由于有H+，所以阳床出水呈酸性，若进水中的强阴离子较多，则出水PH有可能达到2左右，此时水中的碳酸呈游离CO2状。2、离子交换平衡离子交换是一种动态平衡，可用下式表示： 2RH+Ca2+ R2Ca + 2H+在交换初期，水中的阳离子多，反应向右进行，为离子交换过程。当反应进行到一定时期，水中的氢离子

12、增多，反应逐渐达到一个动态平衡，反应就终止。对于离子交换器来说，就是交换工作层往下移动，当工作层移动到最下层时，交换器就失效，此时须再生。再生就是向水中通入强酸，从而使反应向左进行，臵换下来的阳离子则随水冲走。通常用的再生剂为盐酸或硫酸。一般再生方式分为两种，即顺流再生和对流再生，工作状态分别如下所示： 3、再生（针对本系统） 3.1 再生剂：盐酸浓度达到30% 以上，其中Fe1 mg/l ，无悬浮物和任何缓蚀剂。 3.1.1 一次用酸量约为: 1.9米3 3.1.2 再生液浓度： 1.5- 3% 3.1.3 再生液流速：5 m/h 3.2 操作步骤3.2.1小反洗 : 只反洗交换器上部压脂层

13、，流速：5-10m/h 。3.2.2中排放水3.2.3启动自用水泵，并预喷射。流速： 5m/h 时间： 5 min 3.2.4进酸时间： 40-60 min 3.2.5臵换：流速：再生流速时间： 30 min 3.2.6小正洗：流速： 10-15m/h 时间： 5-10 min 3.2.7正洗：流速： 10-15 m/h 水耗： 1-3 m3/m3(R) 3.2.8 正洗终点：硬度大约为 0 mmol/l Na+大约为 0.05 mg/l 二、除二氧化碳器经过了阳床后的水，因为有大量的H+离子， 所以水中的碳酸氢盐都转化为CO2，使水呈酸性。当水流经阴床时，随着PH的增大，游离CO2会转化为H

14、CO3-，从而使碱度增大，这会使阴床增大负担，减少其运行周期。又因为HCO3-比 HSiO3-更易被强碱吸着，导致HSiO3-泄漏剧增，使阴床出水的硅酸根含量不合格。所以用除碳器除去游离CO2，降低度碱度是必不可少的工艺。1、 除碳原理主要利用亨利定律。在一定的温度下，游离CO2在液体中的溶解度与液面上该气体的分压成正比，所以只要与水相接触的气体中CO2的分压很小，溶于水中的游离CO2便会从水中解吸出来，这便是除碳器的理论依据。现在普遍采用鼓风式除碳器。（另外还有真空式除碳器等） 2、鼓风式除碳器鼓风式除碳器是一种利用空气作为脱除CO2介质的设备， 只要将空气与水相接触，便可以脱除水中的CO2

15、气体。为了便于CO2气体的脱离， 常用的办法是在除碳器装以填料塑料空心多面球，当水流经填料时，形成许多小股水流，鼓风机将空气自填料层下部鼓入，与下淋的水充分接触，CO2气体便会从水中逸出，达到去除二氧化的碳目的。 3、出水水质在 20时 ,能将水中游离CO2降至小于5mg/l 。三、强阴离子交换器经过中间水泵的提升，水流通过阴离子交换器，水中的大多数阴离子将被交换下来，下面我们来阐述一下阴床的运行原理及再生工艺。1、工作原理： SO42- R2SO4 2R-OH + 2HCO3- 2RHCO3 +H2O CO32- R2CO3 2Cl- 2RCl 2HSiO3- 2RSiO3 2、同阳床一样，

16、当运行到一定时间后，反应达到一个动态平衡，交换层将下移。当树脂反应交换层下移至阴床底部时，须用NaOH 再生。 3、再生工艺3.1再生剂3.1.1 NaOH浓度：采用工业碱稀释，工业碱浓度达到30% 以上，要求NaCl 含量小于 1.3% 3.1.2 一个再生周期用量：1.3 m3 3.1.3 再生液浓度： 1-3% 3.2 操作步骤3.2.1 小反洗 : 只反洗交换器上部压脂层，流速：5-10m/h 。3.2.2 中排放水3.2.3启动自用水泵，并预喷射。流速： 5m/h 时间： 5 min 3.2.4 进碱时间： 30-40 min 3.2.5 臵换：流速：再生流速时间： 70-80 mi

17、n 3.2.6 小正洗：流速： 10-15m/h 时间： 5-10 min 3.2.7 正洗：流速： 10-15 m/h 水耗： 1-3 m3/m3(R) 3.2.8 正洗终点：串洗出水水质标准：电导率小于 10 s/cm SiO2小于 100g/l 二、混和离子交换器结构混床结构的一个显著特点是床层中设有中间配水装臵，它的位臵相当于阳、阴树脂分层后的交界处。此外还设有进碱和进酸装臵。三、混床运行 1、所用树脂：一般用强酸、强碱树脂，要求所用的树脂的湿真密度之差大于0.15- 0.20g/ml ，树脂颗粒大而均匀，机械强度要好。通常制造厂家有专用于混床的配对阴、阳树脂。在国内的混床设计中，强阴

18、，强阳树脂的体积比通常取1：2。2、 再生操作及工艺 2.1 混床再生酸、碱用量及工艺要求: 2.1.1阳树脂用酸量： （HCl）2.1.1 . 1 再生液浓度： 3-5% 2.1.1.2再生液流速： 5 m/h 2.1.1.3 时间： 40-60 min 2.1.2阴树脂用碱量（NaOH ）2.1.2.1再生液浓度： 2-4% 2.1.2.2再生液流速： 5 m/h 2.1.2.3再生时间： 40-60 min 2.2 再生操作工艺 2.2.1 反洗分层：反向进水分层10-15m/h ，必要时用压缩空气松动树脂，时间大约为3min。 2.2.2 静臵：停止进水，沉降分层，时间：5-10 min。 2.2.3 排水：排水至树脂表面200mm 左右。 2.2.4 预喷射，并调整流量 10-13 m3/h 时间约为5 min. 2.2.5 打开进酸、进碱阀门，开始进再生液。时间30-40 min 2.2.6 臵换时间大约为30 min 2.2.7 混合前分步正洗流量： 30-50m3/h 2.2.