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离子交换树脂在水处理行业上的应用（五）

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九、混床
混床是将两种树脂按一定比例装入同一个交换器中，并且在混合状态下同时进行运行交换的床体。试验表明，只有强酸、强碱型的树脂组成的混床出水水质相对较好。
1、混床的作用：一级除盐水往往不能满足高压以上的锅炉补给水的质量要求，必须对一级除盐水做进一步的处理�；齑驳某鏊绲悸士纱�0.2us/cm以下，SiO2可以小于20ug/l，pH值在6.5-7.5之间�；齑部梢匀繁Ｒ患冻卧诩喽讲患笆背鱿炙实乃布浔浠登榭鱿碌恼９┧�。
2、混床的除盐原理：
由于阴、阳树脂是相互混合在一起，相当于众多的阴、阳床排列在一起运行，并且阴、阳离子的交换是同时进行的，据推算，一台混床约包含1000-2000组的一级复床。它与一级复床不同，一级复床除盐的阳床出水都是将原水中的盐，交换为相应的酸，而酸电离出的H+离子会影响与水中的阳离子的交换，并且还对树脂上残留的RNa型离子进行交换，使出水中含有一定的Na+。泄漏的Na+经过阴床后又会使出水含NaOH,同样电离出的OH+离子又对阴树脂再生残留的HSiO3型树脂进行再生，从而使阴床的出水总含有一定的SiO2。而混床则不一样，阳床置换出的H+离子和阴床置换出的OH-离子迅速发生中和反应，使反应进行的非常完全，故出水水质很好。反应式如下：
RH+ROH+NaCl→RNa+RCl+H2O
3、混床树脂的选用和配比:
在选用混床树脂时，既要考虑失效后的树脂分层，又要考虑到再生后的树脂混合。容易分层的树脂，不易混合；容易混合的树脂，往往又不好分层；因此，在树脂选型时，要综合考虑两方面的因素，不能片面追求某一个方面。目前，有各种行业的混床树脂要求标准。
对于锅炉补给水处理混床，通常采用的阴、阳树脂体积比均为2:1。即阳为0.5米，阴为1.0米；但是，对于直径≥2.5米的混床，为减少死角，树脂的比例建议阴为1.2米，阳为0.6米较为适宜。
混床一般采用的是凝胶型的树脂，但是随着使用年限的增加，凝胶型树脂的色差越来越接近，分层面不易看清。建议采用大孔型的混床专用树脂，其阴为白色，阳为灰褐色，分层面清楚，利于操作。加上大孔型树脂的强度远好于凝胶型树脂，其破碎球很少，运行的压差也较小。
4、混床的操作步骤：（自失效时开始）
4.1、反洗分层：先以约10-15m/h的流速将树脂松动分层，控制100%的反洗膨胀率，直到反洗出水清澈、并且树脂分层面明显止；让树脂自然沉降稳定；
4.2、预喷射：开启碱、酸阀，以约3-4m/h的流速进行预喷射（碱流量应稍微大于酸流量，以防乱层�。�，观察树脂层、流量正常后，方可进再生液。
4.3、进酸碱：开启碱、酸阀，并控制碱浓度在3.0-4.0%之间，酸浓度在3.0-4.0%之间；
4.4、置换：通完碱、酸后，只需关闭酸、碱阀，继续以同样的流量对树脂进行置换，直到中排的出水电导率≤20us/cm止；
4.5、排水：将水位降到距树脂层面约20cm的地方，准备混脂；
4.6、混脂：通入约0.2-0.3Mpa的压缩空气，时间约2分钟（具体看视镜的混脂效果）。
4.7、正洗：快速关闭气阀，迅速打开正洗阀，让树脂快速落床稳定，以防再次分层！约30秒后，开启进水阀，关闭正洗阀，将床体充满水，进行大正洗，直到正洗出水合格后，投入运行。
说明：混床再生分同步和分步法再生两种。上面是同步法的再生步骤。分步再生法耗时又耗水，基本用的很少，这里就不介绍了。
5、混床常见的故障见下表：

序号	现象	产生原因	处理方法
1	混床出水电导率、二氧化硅不合格	a，一级除盐水不合格，影响混床出水；	a，重新再生，并控制一级除盐水质量；
		b，分层不好，影响再生效果；	b,按规程重新分层再生；
		c，阀门不严，相互串漏；	c,检查各阀门情况；
		d，树脂被污染；	d,复苏树脂或更换；
		e,气压、气量不足，混脂不好；	e,确保气压、气量，重新混脂；
2	出水PH值偏低	a,混床树脂被有机物污染；	a,复苏或更换树脂；
3	阴、阳树脂反洗分层不明显	a,反洗操作不当；	a,重新按规程操作；
		b,阴、阳树脂粒度、比重不符合规范；	b,更换树脂；
		c,树脂未失效，比重差��；	c，碱泡、淋洗后重新反洗分层；
		d,树脂被污染，比重发生变化；	d,缺点污染源，复苏或更换；

除了上表使用中常见的问题外，还有如下两种情况需重点说明一下，因为它们都是在正常使用前发生的问题：
5.1、混床树脂的装填高度:阴、阳树脂的装填高度不恰当是混床出水不合格的最常见的问题之一。由于混床内的中排位置在阴、阳树脂的分层处，所以如何准确将阳树脂的高度控制在中排的位置，尤其重要。一般新床的调试都会出现偏差，原因是所供新的强酸树脂按标准是Na型，当转成H型时，有约10%的膨胀率，而设计提供的树脂高度都是指再生态的高度。另外，经过酸、碱预处理，树脂有一个不可逆的膨胀过程，也会使树脂的体积增大，两种膨胀致使阳树脂超过中排的高度，造成再生时阳树脂受碱液污染，从而影响出水水质。因此根据经验，混床树脂装填时，要适当少装填阳树脂，一般凝胶型的阳树脂少装11%左右，大孔型的阳树脂少装7%左右较为适宜；混床阴树脂同样存在同样的问题，由于它在阳树脂的上面，只要阳树脂装填合适，它也就不会出现交叉污染。但是，它的树脂层面也要控制恰当，不要超过中视镜的中部。以方便观察操作现象。
5.2、混床设备制作上的缺陷：
5.2.1、视镜设置：现场发现多个用户的设备故障有视镜的位置设置不准，与中排的高度不相匹配。我们在重庆某电厂就发现混床下视镜的高度居然完全在中排的下方，结果，根本看不到树脂的分层面和分层情况，给操作带来很大的麻烦。因此，建议用户在设备的正式制作前，一定要严把图纸的审查关，否则，一旦设备定型，将无法更改。
5.2.2、混床反洗空间的预留：我们知道，树脂分层的好坏，直接决定再生的成功与否；而分层的好坏，则又由反洗膨胀空间的大小来决定。那么，膨胀空间的大小到底多少为合适呢？目前的设计手册对混床的要求也模糊不清，没有一个明确的标准。但在行业上对混床的反洗空间都有约定俗成的要求，即混床的反洗预留空间在100-150%之间，不可低于100%！四川某单位的混床树脂反洗展开空间70%，结果由于展开率不够，凹陷在下视镜的树脂不能搅动，看不清树脂的分层面，给操作带来很大的麻烦和不便。
6、水中的有机物对混床出水水质的影响
有机物对混床造成的影响，主要表现为混床的出水电导率升高，PH值下降（＜7）；水中有机物的含量会影响混床的出水纯度。比如在25℃时，要使混床的出水电导率＜0.1us/cm时，只有在混床的进水中不含有机物时才能达到。而有机物的来源主要是由于一级复床的强碱阴树脂被有机物污染后，泄露较多的有机物进入混床，然后再从混床中释放出所致。
混床出水中COD和电导率之间的关系

COD(高锰酸钾法)(mg/l)	0.6	0.34	0.24	0.12	0.08
电导率（25℃）（us/cm）	0.3	0.27	0.24	0.17	0.16

因此，当混床的电导率偏高、PH值偏低时，在排除其他人为因素后，要注意混床树脂进、出口的有机物量。
7、阳床树脂被氧化后对混床出水水质的影响
当一级除盐的阳床受到水中的氧化物氧化后，其骨架链将断裂，并释放出磺酸类有机酸类物质，这些物质成酸性，并且阴床树脂很难将其截留，而从混床流出，由于混床的电导率较低，当有这些物质溶于水中时，马上表现出混床的PH值偏低，电导率升高的现象。因此，要严格控制阳床进水中氧化物含量，防止阳树脂被氧化。
8、混床树脂的运行周期
补给水处理上的二级除盐系统中的混床树脂，根据一般的经验统计，其运行时间约在10-30天之间，当进水的电导率≤10us/cm、SiO2≤100ug/l时，其树脂的周期制水容量大致为10000-15000m3/m3.R之间。用户可根据装填的树脂量来推算混床的制水时间。
上述的七种床型，是目前水处理上用的较多的离子交换器。除此以外，还有诸如变径床、移动床、提升床、双流床等，由于用户不多和实用价值不大，这里不作介绍。