1、一、離子交換器水質(zhì)要求為了防止樹脂污染，進(jìn)人離子交換器處理的原水水質(zhì)應(yīng)符合國家 環(huán)保水質(zhì)檢測標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)堿陰樹脂在運(yùn)行中易被原水中的有機(jī)物和陽離 子交換樹脂的氧化降解產(chǎn)物污染。有機(jī)物對強(qiáng)堿陰樹脂污染程度與有 機(jī)物的含量及種類有關(guān)，也與水中有機(jī)物和總陰離子的比值有關(guān)。 耗氧量指標(biāo)是27C, KMn04作氧化劑，氧化4h測得的O2值。 AV0.004,不用除有機(jī)物措施。A=0. 0040. 008,復(fù)床系統(tǒng)中采用大孔樹脂。A=0. 0080. 001 5,用活性炭或C1型樹脂預(yù)處理。A0. 015采用加氯氧化分解和活性炭吸附處理。例如設(shè)計水質(zhì)A為A=【耗氧量Mg02 /L】/【總陰離子量mg/L】=0

2、. 016 30. 015因此，在澄清池出水投加氧化劑的基礎(chǔ)上，還需增加活性炭吸附處理。二、硬水軟化（一）鈉離子交換系統(tǒng)原水與鈉離子交換器出水按比例混合，適用于對硬度要求不高的 用戶。為第一級鈉離子交換器出水硬度達(dá)不到要求時，可串聯(lián)第二級 鈉離子交換器構(gòu)成二級鈉離子交換系統(tǒng)。第一級鈉離子交換器可采用 順流再生或逆流再生;采用逆流再生出水水質(zhì)可達(dá)到二級出水水質(zhì)， 因此通常不設(shè)置二級鈉離子交換器。二級鈉離子交換器的交換劑層高 度在1. 21. 5m左右，流速小于50m/h，采用順流再生。（二）鈉離子交換系統(tǒng)工藝數(shù)據(jù)三、脫堿對于高堿度（如堿度大于2mmol/L）的原水，若只進(jìn)行Na離子軟化 處理作為

3、蒸汽鍋爐給水時，在高溫下發(fā)生如下分解和水解反應(yīng) 2NaHC03=Na2C03 + CO2 f +H20 Na2 C03+H20=2NaOH+C02 f +H20發(fā)生上述反應(yīng)后，將導(dǎo)致鍋爐水中游離OH-增加，總堿度升高。 蒸汽中COZ濃度增加，造成蒸汽和冷凝水系統(tǒng)的酸腐蝕和鍋水系統(tǒng)中 的堿腐蝕。低壓力鍋爐需要按照補(bǔ)充水率計算鍋爐連續(xù)排污率（蒸汽 壓力小于或等于它2. 5MPa時，鍋爐排污率不宜大于10%蒸汽壓力大 于2. 5 MPa時，鍋爐排污率不宜大于5%及校核相對堿度（NaOH/溶解 固形不大于0. 2），以防止鍋爐金屬苛性脆化。鈉離子交換加酸后，水 中中性鹽增加對維持相對堿度不大于o.2有

4、利。因此，對高硬度、高 堿度的原水，必須考慮軟化與脫堿處理相結(jié)合，提高鍋爐運(yùn)行的安全 性、經(jīng)濟(jì)性。脫堿的水處理方法主要有鈉離子交換加酸系統(tǒng)、并聯(lián)H-Na離子 交換系統(tǒng)和串聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)。不論采用那種系終，在系統(tǒng)最 后應(yīng)通過鈉離子交換器（或“級鈉離子交換器），當(dāng)pH值偏低時，鈉 離子交換器可起緩沖作用，吸收進(jìn)水中若干H+;當(dāng)pH值偏高時，會 放出H十。在鈉離子交換器中的反應(yīng)情況如下：RNa+H2CO3RH+NaHCO3RH+NaHC03RNa+H20 +CO2（一）鈉離子交換加酸系統(tǒng)鈉離子交換加酸系，其反應(yīng)式為2NaHC03+H2 S04 = Na2S04 + 2 CO2 f +2H20

5、以加酸量控制所需要的堿度，一般保持殘留堿度大于0. 5mmol/L。加酸時硫酸需要通過混合器與軟水充分混合?；旌虾螽a(chǎn)生的游離COZ 按照降低1mmol/LHC03堿度產(chǎn)生CO2 44mg/L計算，并通過除碳器去 除。對應(yīng)于加1mmol/L硫酸溶解固形物增加49mg/L。（二）并聯(lián)氛鈉離子交換系統(tǒng)H-Na并列離子交換系統(tǒng)適用于堿度高的原水。原水經(jīng)氫、鈉離子交 換后出水的中和反應(yīng)為2NaHC03 + H2so4Na2 S04+2H2O+2C02NaHC03+HClNaCl+H20+CO2原水中和混合后產(chǎn)生的CO2可通過除碳器去除。為了保證中和后不 產(chǎn)生配性水應(yīng)使中和混合后的水保持一定的殘留堿度，使

6、進(jìn)入氫、鈉 離子交換水量保持一定的比例。（三）串聯(lián)氫鈉離子交換系統(tǒng)強(qiáng)酸氫一鈉離子交換系統(tǒng)是將原水分成兩部分，一部分進(jìn)人H交換器，另一部分旁路與H交 換器出水混合，使H交換器出水中的酸度與另一部分原水中堿度發(fā)生 中和反應(yīng)，反應(yīng)后產(chǎn)生的CO2通過除碳器去除，除碳后的水進(jìn)人水 箱再由泵打人Na交換器。除碳器應(yīng)安置在Na交換器前，否則如含 Cq的水先通過Na交換器，會產(chǎn)生如反應(yīng):RNa+H2C03f RH+NaHC03， 便出水佩反里新增高。弱酸氫一鈉離子交換系統(tǒng)弱酸H陽樹脂工作交換容量大，弱酸H型樹脂再生時僅為理論 量的1.1倍，弱酸性樹脂再生時，排出的廢液pH值接近中性，有利 于酸性廢水的處理。根

7、據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗，當(dāng)進(jìn)水中的碳酸鹽硬度和總硬度的比值為0.51， 總硬度大于2mmol/L時，采用弱酸H-Na型離子交換系統(tǒng)，可獲得較 好的經(jīng)濟(jì)效益。原水分為兩部分，一部分原水經(jīng)弱酸H型交換器，另一部分原水 直接與出水混合，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2由除碳器除去，如果堿度偏低， 可加人原水調(diào)節(jié)。除氣后的水經(jīng)過水箱由泵打人鈉離子交換器，再去 除非碳酸鹽硬度，出水合格后進(jìn)人水池送入鍋爐。弱酸陽離子交換器工藝參數(shù)四、除鹽系統(tǒng)一級除鹽系統(tǒng)：典型的一級除鹽系統(tǒng)（也稱復(fù)床或二床三塔系統(tǒng)）由強(qiáng)酸陽交換器 一除碳器一一強(qiáng)堿陰交換器組成。單元制一級除鹽鹽系統(tǒng)（串聯(lián)系統(tǒng)） 由陽床、除碳器、陰床各一臺串聯(lián)成組，在離子交換除鹽運(yùn)行過

8、程中， 無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生;母管制一級除鹽系統(tǒng)（并 聯(lián)系統(tǒng)），即多臺陽、陰床的進(jìn)、出水管分別連接在總水管上并聯(lián)運(yùn) 行，其中除碳器則為共用（不能少于2臺），每臺交換器分別失效再生。一級除鹽系統(tǒng)運(yùn)行水質(zhì)變化狀況強(qiáng)酸陽交換器（陽床）工作特性。陽床的作用是除去水中H+離子以外 的所有陽離子。陽床運(yùn)行時，水由上而下通過強(qiáng)酸性H型樹脂層，因 樹脂層對各種陽離子的選擇性不同，被吸著的離子在樹脂層中產(chǎn)生分 層，在運(yùn)行過程中，Ca+、Mg2+、Na+三層樹脂層的高度均會不斷向 下擴(kuò)展，當(dāng)其運(yùn)行出水鈉離子濃度升高時，樹脂失效，須進(jìn)行再生， 直到樹脂失效。實際上各層界面并不是很明顯的，有程度不同

9、的混層 現(xiàn)象發(fā)生。陽床經(jīng)再生投人運(yùn)行后的出水特性。當(dāng)陽床再生后沖洗時，出水 中各種雜質(zhì)的含量迅速下降，待出水水質(zhì)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)（如含鈉量不 大于100昭/L ）時，就可投入運(yùn)行，此后水質(zhì)基本保持穩(wěn)定。當(dāng)運(yùn)行一 定程度時，漏鈉量增大，酸度降低，樹脂進(jìn)人失效狀態(tài)。當(dāng)陽床出水 含鈉量大于控制指標(biāo)時（如含鈉量達(dá)500ilg/L），說明陽床已經(jīng)失效，應(yīng) 停止運(yùn)行。強(qiáng)堿陰交換器（陰床）工作特性。陰慶中強(qiáng)堿性O(shè)H型交換樹脂可以 和水中除OH 一離子外的各種陰離子進(jìn)行交換，由于樹脂對離子的選 擇性不同，陰床運(yùn)行中被吸著的離子也會發(fā)生分層。陽床未失效時，陰床的出水特性有所變化。當(dāng)運(yùn)行通水量到b點時，Si02含量上

10、升，pH值下降，電導(dǎo)率先 微降后再上升。電導(dǎo)率的變化是因為水中H+和OH-要比其他離子易 導(dǎo)電，當(dāng)出水中這兩種離子的總含量很小時，有一電導(dǎo)率最低點（b 點）。在b點前，由于OH 一含量較大使水的電導(dǎo)率較大;在b點之后， 由于H十含量增加而使水的電導(dǎo)率增大。陽當(dāng)運(yùn)行通水量到b點后，陽床失效時漏鈉量增大，這些鈉離子 通過陰床后轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉，使陰床出水pH值、電導(dǎo)率和含鈉量均 上升。同時，因為水在通過強(qiáng)堿性O(shè)H型交換樹脂時堿性增強(qiáng)，交換 劑不能完全吸著水中的硅，以致出水中帥含硅量也上升。連續(xù)測定陰 床出水pH值，可以區(qū)分是陽床還是陰床失效。如，陰床失效可用Si02 含量和電導(dǎo)率來監(jiān)督判斷。陰床運(yùn)行

11、時，一般出水pH值為79之間，含硅量以Si02計，小 于0. 1mg/L，電導(dǎo)率為2-52/cm （25C）（采用逆流再生）。因為陰床設(shè) 在陽床的后面，所以陰床的出水水質(zhì)受陽床出水水質(zhì)的影響很大?；瘜W(xué)除鹽串聯(lián)或并聯(lián)系統(tǒng)的選擇（三）二級除鹽系統(tǒng)在一級除鹽系統(tǒng)后串聯(lián)一級混床（強(qiáng)酸陽樹脂和強(qiáng)堿陰樹脂組合） 稱為二級除鹽系統(tǒng)。一 ILT7-W除鹽系統(tǒng)串聯(lián)混床運(yùn)行時，進(jìn)人混床 的含鹽量可按20mg/L考慮，混床內(nèi)強(qiáng)酸陽柳旨、強(qiáng)堿陰樹脂的工作 交換容量可按一般陽、陰樹脂的工作交換容量80%選取。每臺混床周 期制水量也可按照混床中強(qiáng)酸陽樹脂和強(qiáng)堿陰樹脂總體積的800010 000倍估算。一般出水pH值為6.

12、87.0之間，含硅量以siO2計，小 于 0. 02mg/L，電導(dǎo)率為 0.10.5|iS/cm （25C）二級除鹽系統(tǒng)設(shè)備選擇：一列出力Q=150m3/h單元制二級除盤系統(tǒng)主要設(shè)備選擇。【凝聚一澄清一過濾系統(tǒng)清水】一強(qiáng)酸陽離子交換器一除二氧化碳器 一中間水箱一強(qiáng)堿陰離子交換器一混合床一【除鹽水箱】原水水質(zhì)分析資料（見表3-47）. pH為8. 1 ； Si02為11.2mg/L（11.2/60=0.186mmo1/L）;懸浮物為 300m1/L。設(shè)備選擇1）混八床確定混合床設(shè)備規(guī)格確定樹脂層高度（陰樹脂體積:陽樹脂體積=2:1）2）陰離子交換器（無頂壓逆流再生）工藝數(shù)據(jù)計算。3）除二氧化碳器

13、及風(fēng)機(jī)計算（參見第七章第三節(jié)除碳器）。除碳器所需原始資料。除碳器計算所需要面積F、直徑Do。4）中間水箱容積。中間水箱的有效容積，對單元制系統(tǒng)宜為每套水處 理設(shè)備出力的25min儲水量，且最少不應(yīng)小于2m3 （對母管制系統(tǒng)宜 為水處理設(shè)備出力的15- 30min儲水量）。中間水箱容積取15m，。5）陽離子交換器（無頂壓逆流再生）工藝數(shù)據(jù)計算。（四）弱型樹脂運(yùn)行狀況弱酸陽離子交換樹脂弱酸陽離子交換樹脂對水中各種金屬離子的選擇順序為Ca2+ Mg2+ Na+，而對H+離子的親和力比別的離子都大。弱酸陽離子交 換樹脂運(yùn)行時，當(dāng)暫硬漏過值超過原水暫硬50%以后，其工作交換容 量增加很緩慢，再增加漏過程

14、度來增加其交換容量的實用價值不大。弱堿型陰樹脂一般認(rèn)為弱堿陰樹脂只能吸收強(qiáng)酸，在酸性條件下與水中的強(qiáng)酸 陰離子SO2-4、NO-3、CI-進(jìn)行交換。弱堿陰樹脂中含有少量的強(qiáng)堿基 團(tuán)，運(yùn)行開始時吸著強(qiáng)酸陰離子的同時，也會吸著部分弱酸陰離子。 但很快被進(jìn)水中強(qiáng)酸陰離子置換出來，殘留量很少，在運(yùn)行初期，能 吸收部分弱酸陰離子HC03、HSiO-3，在周期出水中平均SiO2和CO2 濃度與進(jìn)水基本相等。在運(yùn)行中，當(dāng)弱堿樹脂接近失效時，強(qiáng)酸陰離 子開始漏過，出水出現(xiàn)酸度，電導(dǎo)率迅速升高。從圖中還可以看0到， 從一般控制弱堿樹脂層漏過的強(qiáng)酸為零。（五）強(qiáng)、弱型樹脂的組合設(shè)備強(qiáng)、弱型陽樹脂的比例強(qiáng)、弱型陰樹

15、脂的比例根據(jù)工藝參數(shù)及適用水質(zhì)確定強(qiáng)、弱型樹脂的比例與床型當(dāng)弱酸樹脂層高度為0. 6m,椰旨層總高度為2. 0m時（即弱酸樹脂 層體積為總體積30%），陽樹脂聯(lián)合應(yīng)用工藝的平均工作交換容量明 顯高于單床。五、再生系統(tǒng)（一）鹽液系統(tǒng)鹽溶液主要用于鈉離子交換系統(tǒng)陽離子交換劑再生。在化學(xué)除鹽 系統(tǒng)中，對新樹脂的預(yù)處理及使用后的陰樹脂復(fù)蘇處理;利用陳舊的 強(qiáng)堿陰樹脂作為有機(jī)物吸附劑后的再生以及如果在水處理系統(tǒng)中自 備氯產(chǎn)品工藝中也都需要制備鹽溶液。其中鹽儲存槽、飽和鹽溶液池、 鹽溶液池鹽溶液箱可根據(jù)系統(tǒng)出力大小與需要作調(diào)整，如飽和鹽溶液 池和鹽溶液池合并只選用一種。鹽存儲槽高度在1.5八-2m，應(yīng)有清

16、洗 措施，鹽液應(yīng)進(jìn)行過濾，也可根據(jù)需要在鹽液泵出口裝設(shè)鹽液過濾器 （可用小直徑的機(jī)械過濾器或鹽溶解器什巷）;欲儲存槽內(nèi)襯玻璃鋼防 腐徐層24層，每層厚13mm。槽內(nèi)液流溝與石英砂填料之間采用 玻璃鋼格柵作濾網(wǎng)。鹽液濃度可采用電磁式濃度計監(jiān)視（直讀式），可 根據(jù)顯示來調(diào)整鹽液濃度。鹽儲存槽側(cè)可考慮設(shè)有汽車裝卸平臺。小型軟化器目前仍有采用鹽溶解器置備鹽液操作與過濾器相同， 要定期反洗。其主要缺點是濃度不穩(wěn)定，影響再生效率。為了減少濃 度變化，可考慮在鹽液出口管上安裝混合器;，緩沖調(diào)節(jié)鹽液濃度。（二）硫酸系統(tǒng)硫酸系統(tǒng)的存儲幢有兩種類型，直接用計量泵將濃硫酸定量進(jìn)人 硫酸混合器，稀釋水量根據(jù)分步再生次

17、數(shù)設(shè)定。如采用在計量箱內(nèi)將 濃硫酸稀釋到20%再用噴射器稀釋到需要濃度。濃硫酸儲存槽及計量 箱采用鋼制（不應(yīng)使用有機(jī)玻璃及塑料附件）。硫酸噴射器、混合器采 用耐蝕、耐熱合金及聚四氟乙烯等。濃硫酸管采用鋼管、聚四氟乙烯 管，稀硫酸溶液管采用鋼襯塑管、UPVC管和孔網(wǎng)鋼塑管。硫酸儲存 槽上需要安裝空氣干燥器。（三）鹽酸系統(tǒng)采用噴射器的鹽酸存儲計量系統(tǒng)，通過噴射器稀釋到再生需要濃 度。鹽酸系統(tǒng)箱、罐儲槽要裝酸霧吸收器或液面采取密封措施（一般 采用塑料小球密封，需要小球數(shù)量以鋪密封面的表面積一層計；如采 用鋪兩層，密封效果并不顯著）。（四）堿液系統(tǒng)堿液制備可用固體堿溶解或直接采用液體的堿液。固體堿溶解

18、需 要設(shè)置吊運(yùn)設(shè)備和溶解器，酉削30%40%濃度后使用，其后計量方 式與液堿系統(tǒng)相同。由于不同堿液濃度在不同溫度下的凍結(jié)點不同，如30 % NaOH在 0C達(dá)到固液平衡狀態(tài)。堿液系統(tǒng)需要采用加熱措施，目的是防止堿 儲存槽、計量箱內(nèi)堿液結(jié)晶（根據(jù)環(huán)境溫度與堿液濃度控制加熱溫度） 和提高控制再生溫度在3540C范圍，保證陰離子交換樹脂再生效果。 堿儲存槽及管道的保溫、加熱措施可以采用蒸汽盤管或電伴熱帶。液 堿的加熱可以采用蒸汽加熱（表面式或混合式加熱器）和電加熱（板式 電加熱器），都有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品可選擇。堿液儲存槽及計量箱采用鋼制或 鋼襯膠，堿液噴射器采用鋼襯膠、玻璃鋼。堿液管采用不銹鋼管、鋼 襯塑管、孔網(wǎng)鋼塑管。堿存儲槽上需要安裝CO2呼吸器。（五）再生系統(tǒng)設(shè)計要求再生系統(tǒng)中箱、罐儲槽本體都要裝液位計（磁性翻板液位計），鹽 溶液箱可采用浮筒液位計，根據(jù)自動化需要液位計采用遠(yuǎn)傳、報警裝 置。鹽、酸、堿噴射器出口可裝設(shè)濃