株洲湘中树脂有限公司

技术交流 / Technical Exchange

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。

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