技术交流 / Technical Exchange

离子交换树脂在水处理行业上的应用（二）

浏览量：

5、顺流再生常见的故障：可能由于以下的原因，会导致出水质量不达标和周期制水量减少的情况发生，用户可对照下面的情况，寻找原因：
5.1、顺流再生软化水处理：
5.1.1、周期制水量逐渐减少：
a、食盐用量不足，没有达到70-80g/mol的标准；
b、配制食盐的水质太差或盐中的杂质含量太多，应改善盐的质量和水的质量；
c、正洗时间过长，损失了树脂的交换容量，严控正洗时间；
d、树脂受铁、铝等金属污染中毒，用7%的盐酸溶液浸泡复苏；
e、树脂结块，反洗效果不好，产生偏流，导致再生效果差。加强反洗效果，控制合适的反洗膨胀率和反洗时间。
5.1.2、出水硬度突然不合格：
a、设备里的防腐层脱落，有铁离子带入水中，造成分析上的错觉，应检查防腐层是否正常；
b、进、出水阀门串漏，进水漏入出水中，检查阀门的严密性；
5.1.3、再生剂耗量过大，超过正常值：
a、树脂中毒污染，用7%的盐酸浸泡复苏；
b、再生的流速过快，树脂的接触时间不够，交换不彻底，将再生时间调到正常值；
5.1.4、正洗长时间不合格：
a、正洗流量太小，将流量调至正常范围内；
b、检查进出水串联阀是否渗漏；
c、树脂有否漏空现象，控制进出水流量的平衡；
三、逆流再生固定床
逆流再生是对流再生的一种（a,一种是运行自上而下，再生时自下而上，如双室固定床；b,另一种是运行自下而上，再生时则自上而下，如双室浮动床），运行时水流的方向自上而下，再生时，再生液的流向则自下而上，故叫对流再生。再生和置换时离子交换树脂不发生乱层是保证逆流再生的关键。为此，对逆流再生有一定的严格要求，特别是压脂层树脂高度和再生流速。对流交换器其实和顺流交换器大致相同，最主要的不同之处在于其有压脂层，并且设有中间排水装置，中排装置在树脂层和压脂层之间，用于再生废液的排出。中排还是小反洗的进水和小正洗的出水管。
1、逆流再生的优点：逆流再生交换器由于所进的再生液的方向与运行的方向相反，故其出水处的�；げ闶髦脑偕史浅８�，出水质量优良，其出水Na+含量实际一般都能低于100ug/l,一级除盐水的电导率能小于5us/cm。由于�；げ愕脑偕矢�，故无需增加额外的再生剂用量，再生剂用量比顺流式的要少，再生废液的排放量也少，运行费用相对较低。对水质的适应性也较强，（顺流再生时，原水NaCl含量大于120mg/l时，出水已不合格，可是若采用逆流再生，原水的NaCl含量达200mg/l时，出水仍然合格）。
目前逆流再生固定床分无顶压法、水顶压法、气顶压法、低流速法四种。现在采用无顶压的再生方式相对较多，水顶压和气顶压由于操作相对较繁琐和要求高，也越来越少。低流速法其实就是无中排装置的无顶压法再生方式，操作很难控制，采用的非常少。实际经验表明，只要中排管的开孔面积合适，大多数的水、气顶压法装置均可用无顶压法的操作方式替代。
2、逆流再生的缺点：逆流再生交换器由于在再生时，必须保证树脂不能乱层，因此，对再生的流速和压脂层高度要求极严格，常常因为再生流速和压脂层高度没有控制好，而出现再生失败的情况。因此，对操作要求也相对比顺流严格很多。
对树脂的高度和压脂层的要求，经验表明，压脂层的高度控制在30-50cm较为合适�；蛘咚�，压脂层的高度是以树脂再生时不动为基本原则的。一般的设计参数将高度定在20-25cm的数值，是不稳妥的参数，只能仅仅作为参考！
压脂层就是在树脂层表面上多加30-50cm的树脂，其作用防止再生和置换时向上流动的再生液和水引起树脂的搅动，破坏正常层态分布，同时对进水起一定的过滤作用。有的资料介绍压脂层可以用密度低于树脂的白球（惰性树脂）充当，其实，这是不合理的。因为压脂层白球的密度是比树脂要稍小，它总在树脂层的上面，这样没法将运行中的破碎树脂反洗出去，甚至截留的悬浮物也没有用树脂作压脂层反洗的干净。
3、对流再生的操作步骤
树脂对流再生的操作步骤分为小反洗、再生、置换、小正洗、大正洗、运行、大反洗七步。其中，大反洗不是每周期都进行，而是当压差升高到一定值（超过0.15MPa），或连续运行1-2个月进行一次，除小反洗和小正洗外，各步骤的目的，与顺流再生一样。
3.1、小反洗：就是将中排以上的压脂层进行反洗。由于床体运行一个周期所截留的悬浮物大部分都在压脂层中，因此，只要将它清洗干净而无需进行大反洗，就能起到降低压差的作用。另外，对树脂进行大反洗，彻底打乱了失效时的层态分布，将�；げ阒械氖髦蚀蠓岣�，所以大反洗后的再生剂用量是平常的1.5-2倍。
3.2、小正洗：就是对压脂层进行清洗，由进水管进水，中排管出水。因为置换的时间有限（一般在60min以内），往往置换结束，树脂中还残存较多的再生液，包括压脂层中。为了使在随后的正洗时压脂层中的再生液不至于回流树脂中，进行的小正洗就起到了这种作用。一般10-15min就能将压脂层清洗干净，大大降低总的正洗时间。
4、四种对流再生方法的工艺条件和特点

再生方法	主要工艺条件	优点	缺点
无压法	再生流速3-5m/h，置换流速3-5m/h ，小正洗10-15m/h	系统简单，操作方便，自用水耗低	对压脂层和再生流速要求极严格
水顶压法	顶压水压0.05Mpa,顶压水流量为再生水流量的1-1.3倍	不易乱层，再生成功率高	自用水耗高，稳压要求高
气顶压法	再生流速4-5m/h，空气流量0.2-0.3m³/m².min，置换相同。	水耗低，再生成功率高	易发生油污染，对供气设备的除油要求高
低流速法	再生流速＜2m/h	设备简单，操作方便，自用水耗低	再生时间太长，流速不易控制

5、对流再生的操作步骤和工艺参数

操作步骤	目的	项目	阳床		阴床	注意事项
小反洗	松动压脂层，清除截留物	水质	本级进水		本级进水	每周期一次
		流速m/h	10-15		5-10
		时间min	15-20		10-15
		终点	出水澄清		出水澄清
再生	恢复树脂的交换容量	再生剂	HCl	H₂SO₄	NaOH
		用量g/mol	50-55	（分步再生，见后续的详细介绍）	55-65
		浓度%	3-4		2.5-3.5
		流速m/h	3-4 30-40 常温		3-4
		时间min			30-40
		温度℃			20-30
置换	充分利用再生剂	水质	除盐水		除盐水	确保流速与再生时相同
		时间min	30		60
		流速m/h	3-4		3-4
		终点	酸度≤5mmol/l		碱度≤10mmol/l
小正洗	清除压脂层内的废液	水质	本级进水		本级进水
		流速	15-20		15-20
		时间	10-15		10-15
		终点PH	基本呈中性		基本呈中性
正洗	除去残留再生剂和洗脱下来的反离子	水质	本级进水		本级进水	正洗终点指标可由各用户自定
		时间min	10-30		约20-30
		流速m/h	15-25		15-25
		终点	Na⁺≤300ug/l		电导率＜10us/cm sio₂＜100mg/l
运行	工作制水	流速m/h	15-25		15-25	失效终点标准，用户可自定
		终点	Na⁺≥300ug/l		电导率≥ 10us/cm sio₂≥100mg/l
大反洗	较彻底清除截留物和碎树脂，松动树脂层	水质	本级进水		本级进水或纯水	10-20周期一次或压差超0.15MPa
		时间min	20-30		15-20
		流速m/h	10-15		8-10
		终点	出水澄清		出水澄清

四、单室浮动床
单室浮动床就是运行时水流方向是自下而上，再生时，再生液自上而下的一种运行方式。与逆流再生的正好相反，是对流再生的另一种形式。
单室浮动床工艺有树脂充满和不充满两种情况。充满的也就是所谓的满室床（再生后的形态下树脂充满整个室），运行时基本无法浮动。满室床在运行初期和中期时，树脂层都不会乱层，出水水质优良，偶然停运，对水质、水量均影响不大。但在运行的后期，随着树脂的失效度的提高，树脂的体积有所收缩，底部会出现一定的水垫层，加之后期的树脂�；げ阋丫鼙�，故不能停运，否则将使整个床体提前失效。
不充满浮动床有一定的反洗空间，可以进行反洗（由于有水帽的阻挡，其实这种反洗效果并不好，只能称之为树脂的松动）。因为有这一空间的存在，运行中将出现部分树脂的浮动现象。树脂浮动的多少，取决于空间的大小和成床的流速。经验表明，至少有50%的树脂呈压实状态，才能保证出水的质量。并且成床后不能停运，否则将出现严重的乱层，而使树脂提前失效。
1、单室浮动床的优点：
1.1、由于是自上而下的再生方式，故不会出现乱层现象，再生操作简单。而且无易于损坏的中排装置，提高了运行的可靠性；
1.2、运行时的水流方向和重力方向向反，树脂的压实程度比向下流的运行方式要小很多，故水流阻力较��；
1.3、由于树脂装填的较满，空间利用率较高，可达90%以上，远高于顺流和逆流再生设备的60%的空间利用率；
1.4、由于不能经常反洗，及床内的水垫层较小，所以自用水耗很低，仅5%左右。
1.5、设备出力大。由于运行的压差较小，其运行流速可达40m/h，远高于其他床型的单室床。
2、单室浮动床的缺点：
2.1、因无反洗空间或反洗空间太小，一般都要设额外的体外清洗罐，增加了投资和体外反洗的复杂性；
2.2、中后期不能停运，要求连续运行，否则影响水质和周期制水量；
2.3、由于不能床内反洗，因此对进水的浊度要求严格，应小于2mg/l；
2.4、由于床体内的细碎树脂集中在出水处，容易从水帽缝隙流失，阳树脂到阴树脂里，会使阴床的电导率上升，阴树脂带入热力系统，会造成设备的腐蚀。为此，在浮动床的出水管道上必须安装树脂捕捉器。
3、单室浮动床的运行、再生参数
浮动床的运行过程分以下几步：制水、落床、再生、置换、成床、正洗、运行步骤，各参数见下表：

项目		强阳浮动床		强阴浮动床
运行	流速m/h	20-40		20-40
	终点	Na⁺≥300ug/l		硅≥100ug/l 电导率≥5us/cm
落床		停运后自然沉降
再生	再生剂	HCl	H₂SO₄	NaOH
	再生剂用量g/mol	40-50	硫酸再生见后面详细说明	55-65
	流速m/h	3-5		3-5
	浓度%	2-3		2-3
置换	流速m/h	3-5		3-5
	时间min	30		60
	终点	酸度＜10mmol/l		碱度＜10mmol/l
成床	流速m/h	20-30		20-30
正洗	流速m/h	20-40		20-40
	时间min	15-20		15-20
	终点	Na⁺≤300ug/l		硅≤100ug/l 电导率≤5us/cm

正洗	流速m/h	20-40	20-40
	时间min	15-20	15-20
	终点	Na⁺≤300ug/l	硅≤100ug/l 电导率≤5us/cm

说明：浮动床进行体外清洗后，应倍量进行再生。