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            株洲湘中樹脂有限公司

            技術交流 / Technical Exchange

            離子交換樹脂在水處理行業上的應用(五)

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            九、混床
            混床是將兩種樹脂按一定比例裝入同一個交換器中,并且在混合狀態下同時進行運行交換的床體。試驗表明,只有強酸、強堿型的樹脂組成的混床出水水質相對較好。
            1、混床的作用:一級除鹽水往往不能滿足高壓以上的鍋爐補給水的質量要求,必須對一級除鹽水做進一步的處理;齑驳某鏊妼士蛇_0.2us/cm以下,SiO2可以小于20ug/l,pH值在6.5-7.5之間;齑部梢源_保一級除鹽在監督不及時出現水質的瞬間變壞情況下的正常供水。
            2、混床的除鹽原理:
            由于陰、陽樹脂是相互混合在一起,相當于眾多的陰、陽床排列在一起運行,并且陰、陽離子的交換是同時進行的,據推算,一臺混床約包含1000-2000組的一級復床。它與一級復床不同,一級復床除鹽的陽床出水都是將原水中的鹽,交換為相應的酸,而酸電離出的H+離子會影響與水中的陽離子的交換,并且還對樹脂上殘留的RNa型離子進行交換,使出水中含有一定的Na+。泄漏的Na+經過陰床后又會使出水含NaOH,同樣電離出的OH+離子又對陰樹脂再生殘留的HSiO3型樹脂進行再生,從而使陰床的出水總含有一定的SiO2。而混床則不一樣,陽床置換出的H+離子和陰床置換出的OH-離子迅速發生中和反應,使反應進行的非常完全,故出水水質很好。反應式如下:
            RH+ROH+NaCl→RNa+RCl+H2O
            3、混床樹脂的選用和配比:
            在選用混床樹脂時,既要考慮失效后的樹脂分層,又要考慮到再生后的樹脂混合。容易分層的樹脂,不易混合;容易混合的樹脂,往往又不好分層;因此,在樹脂選型時,要綜合考慮兩方面的因素,不能片面追求某一個方面。目前,有各種行業的混床樹脂要求標準。
            對于鍋爐補給水處理混床,通常采用的陰、陽樹脂體積比均為2:1。即陽為0.5米,陰為1.0米;但是,對于直徑≥2.5米的混床,為減少死角,樹脂的比例建議陰為1.2米,陽為0.6米較為適宜。
            混床一般采用的是凝膠型的樹脂,但是隨著使用年限的增加,凝膠型樹脂的色差越來越接近,分層面不易看清。建議采用大孔型的混床專用樹脂,其陰為白色,陽為灰褐色,分層面清楚,利于操作。加上大孔型樹脂的強度遠好于凝膠型樹脂,其破碎球很少,運行的壓差也較小。
            4、混床的操作步驟:(自失效時開始)
            4.1、反洗分層:先以約10-15m/h的流速將樹脂松動分層,控制100%的反洗膨脹率,直到反洗出水清澈、并且樹脂分層面明顯止;讓樹脂自然沉降穩定;
            4.2、預噴射:開啟堿、酸閥,以約3-4m/h的流速進行預噴射(堿流量應稍微大于酸流量,以防亂層。,觀察樹脂層、流量正常后,方可進再生液。
            4.3、進酸堿:開啟堿、酸閥,并控制堿濃度在3.0-4.0%之間,酸濃度在3.0-4.0%之間;
            4.4、置換:通完堿、酸后,只需關閉酸、堿閥,繼續以同樣的流量對樹脂進行置換,直到中排的出水電導率≤20us/cm止;
            4.5、排水:將水位降到距樹脂層面約20cm的地方,準備混脂;
            4.6、混脂:通入約0.2-0.3Mpa的壓縮空氣,時間約2分鐘(具體看視鏡的混脂效果)。
            4.7、正洗:快速關閉氣閥,迅速打開正洗閥,讓樹脂快速落床穩定,以防再次分層!約30秒后,開啟進水閥,關閉正洗閥,將床體充滿水,進行大正洗,直到正洗出水合格后,投入運行。
            說明:混床再生分同步和分步法再生兩種。上面是同步法的再生步驟。分步再生法耗時又耗水,基本用的很少,這里就不介紹了。
            5、混床常見的故障見下表:

            序號
            現象
            產生原因
            處理方法
            1
            混床出水電導率、二氧化硅不合格
            a,一級除鹽水不合格,影響混床出水;
            a,重新再生,并控制一級除鹽水質量;
            b,分層不好,影響再生效果;
            b,按規程重新分層再生;
            c,閥門不嚴,相互串漏;
            c,檢查各閥門情況;
            d,樹脂被污染;
            d,復蘇樹脂或更換;
            e,氣壓、氣量不足,混脂不好;
            e,確保氣壓、氣量,重新混脂;
            2
            出水PH值偏低
            a,混床樹脂被有機物污染;
            a,復蘇或更換樹脂;
            3
            陰、陽樹脂反洗分層不明顯
            a,反洗操作不當;
            a,重新按規程操作;
            b,陰、陽樹脂粒度、比重不符合規范;
            b,更換樹脂;
            c,樹脂未失效,比重差;
            c,堿泡、淋洗后重新反洗分層;
            d,樹脂被污染,比重發
            生變化;
            d,缺點污染源,復蘇或更換;
            除了上表使用中常見的問題外,還有如下兩種情況需重點說明一下,因為它們都是在正常使用前發生的問題:
            5.1、混床樹脂的裝填高度:陰、陽樹脂的裝填高度不恰當是混床出水不合格的最常見的問題之一。由于混床內的中排位置在陰、陽樹脂的分層處,所以如何準確將陽樹脂的高度控制在中排的位置,尤其重要。一般新床的調試都會出現偏差,原因是所供新的強酸樹脂按標準是Na型,當轉成H型時,有約10%的膨脹率,而設計提供的樹脂高度都是指再生態的高度。另外,經過酸、堿預處理,樹脂有一個不可逆的膨脹過程,也會使樹脂的體積增大,兩種膨脹致使陽樹脂超過中排的高度,造成再生時陽樹脂受堿液污染,從而影響出水水質。因此根據經驗,混床樹脂裝填時,要適當少裝填陽樹脂,一般凝膠型的陽樹脂少裝11%左右,大孔型的陽樹脂少裝7%左右較為適宜;混床陰樹脂同樣存在同樣的問題,由于它在陽樹脂的上面,只要陽樹脂裝填合適,它也就不會出現交叉污染。但是,它的樹脂層面也要控制恰當,不要超過中視鏡的中部。以方便觀察操作現象。
            5.2、混床設備制作上的缺陷:
            5.2.1、視鏡設置:現場發現多個用戶的設備故障有視鏡的位置設置不準,與中排的高度不相匹配。我們在重慶某電廠就發現混床下視鏡的高度居然完全在中排的下方,結果,根本看不到樹脂的分層面和分層情況,給操作帶來很大的麻煩。因此,建議用戶在設備的正式制作前,一定要嚴把圖紙的審查關,否則,一旦設備定型,將無法更改。
            5.2.2、混床反洗空間的預留:我們知道,樹脂分層的好壞,直接決定再生的成功與否;而分層的好壞,則又由反洗膨脹空間的大小來決定。那么,膨脹空間的大小到底多少為合適呢?目前的設計手冊對混床的要求也模糊不清,沒有一個明確的標準。但在行業上對混床的反洗空間都有約定俗成的要求,即混床的反洗預留空間在100-150%之間,不可低于100%!四川某單位的混床樹脂反洗展開空間70%,結果由于展開率不夠,凹陷在下視鏡的樹脂不能攪動,看不清樹脂的分層面,給操作帶來很大的麻煩和不便。
            6、水中的有機物對混床出水水質的影響
            有機物對混床造成的影響,主要表現為混床的出水電導率升高,PH值下降(<7);水中有機物的含量會影響混床的出水純度。比如在25℃時,要使混床的出水電導率<0.1us/cm時,只有在混床的進水中不含有機物時才能達到。而有機物的來源主要是由于一級復床的強堿陰樹脂被有機物污染后,泄露較多的有機物進入混床,然后再從混床中釋放出所致。
            混床出水中COD和電導率之間的關系
            COD(高錳酸鉀法)(mg/l)
            0.6
            0.34
            0.24
            0.12
            0.08
            電導率(25℃)(us/cm)
            0.3
            0.27
            0.24
            0.17
            0.16
            因此,當混床的電導率偏高、PH值偏低時,在排除其他人為因素后,要注意混床樹脂進、出口的有機物量。
            7、陽床樹脂被氧化后對混床出水水質的影響
            當一級除鹽的陽床受到水中的氧化物氧化后,其骨架鏈將斷裂,并釋放出磺酸類有機酸類物質,這些物質成酸性,并且陰床樹脂很難將其截留,而從混床流出,由于混床的電導率較低,當有這些物質溶于水中時,馬上表現出混床的PH值偏低,電導率升高的現象。因此,要嚴格控制陽床進水中氧化物含量,防止陽樹脂被氧化。
            8、混床樹脂的運行周期
            補給水處理上的二級除鹽系統中的混床樹脂,根據一般的經驗統計,其運行時間約在10-30天之間,當進水的電導率≤10us/cm、SiO2≤100ug/l時,其樹脂的周期制水容量大致為10000-15000m3/m3.R之間。用戶可根據裝填的樹脂量來推算混床的制水時間。
            上述的七種床型,是目前水處理上用的較多的離子交換器。除此以外,還有諸如變徑床、移動床、提升床、雙流床等,由于用戶不多和實用價值不大,這里不作介紹。

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