離子交換除鹽水處理的系統(tǒng)

1、（一）一級(jí)復(fù)床離子交換除鹽水處理（一）一級(jí)復(fù)床離子交換除鹽水處理系統(tǒng)系統(tǒng) 一級(jí)復(fù)床離子交換除鹽或稱一級(jí)復(fù)床除鹽，一般指原水只一次相繼地通過H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器（陽(yáng)床）和OH型強(qiáng)堿性陰離子交換器（陰床）的除鹽水處理 1.一級(jí)復(fù)床除鹽的原理 原水經(jīng)H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹脂交換后，除去水中所有的陽(yáng)離子，被交換下來(lái)的H+與水中的陰離子基團(tuán)結(jié)合形成相應(yīng)的酸，原水中的HCO3-,則變成了游離的CO2，其反應(yīng)為 H+ + HCO3-CO2+H2O形成的游離CO2與原水中含有的CO2很容易用除碳器除去，這樣又免去了OH型強(qiáng)堿性陰樹脂用于交換HCO3-而消耗其交換容量，也降低了再生劑消耗，而OH型強(qiáng)堿性陰樹脂對(duì)進(jìn)

2、水中以酸形式存在的陰離子（包括H2SiO3）很容易進(jìn)行交換反應(yīng)，除去水中所含的陰離子，從而得到除鹽水。由此可見，在化學(xué)除鹽系統(tǒng)中，一般均設(shè)有除碳器。這種系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用少的優(yōu)點(diǎn)。 2.一級(jí)復(fù)床除鹽的出水水質(zhì)原水經(jīng)一級(jí)復(fù)床除鹽處理的出水，電導(dǎo)率（25）低于10uS/cm，水中硅酸含量（以SiO2計(jì)）可低于100ug/L。 （1）陽(yáng)床出水水質(zhì) 在除鹽系統(tǒng)中，為了要除去水中H+以外的所有陽(yáng)離子，H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換器出水中漏鈉時(shí)，即停止運(yùn)行，進(jìn)行再生。圖12-38所示為H型強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂交換器運(yùn)行過程中出水水質(zhì)變化的情況，即陽(yáng)床出水水質(zhì)的變化曲線。由圖可見，b點(diǎn)前三條曲線都迅速下降，表示離子

3、交換器中樹脂再生后，正洗時(shí)出水中各種雜質(zhì)的含量（酸度，鈉離子濃度和硬度）都迅速下降，當(dāng)出水水質(zhì)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)（如b點(diǎn)）時(shí)就可投入運(yùn)行；a點(diǎn)為鈉離子的穿透點(diǎn)，即此時(shí)出水開始漏鈉，交換器應(yīng)停止運(yùn)行，并再生；所以，在b點(diǎn)至a點(diǎn)之間運(yùn)行時(shí)，其出水呈酸性，水中酸度與原水中陰離子量有關(guān)，這段為穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)期。一般陽(yáng)床運(yùn)行終點(diǎn)的監(jiān)督是控制水中的鈉離子，常用pNa計(jì)測(cè)定水中的鈉離子濃度。（2）陰床出水水質(zhì)陽(yáng)床運(yùn)行正常情況下，陰床先失效時(shí)的陰床出水水質(zhì) 陰床出水水質(zhì)變化曲線如圖12-39所示。由圖可見，b點(diǎn)前幾天曲線迅速下降，表明再生后正洗時(shí)，水中雜質(zhì)迅速下降直至達(dá)到運(yùn)行的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，ba區(qū)間即為穩(wěn)定交換運(yùn)行時(shí)

4、期，出水水質(zhì)的pH值為79，電導(dǎo)率5us/cm，含硅量（以SiO2計(jì)）為2050ug/L。運(yùn)行至a點(diǎn)后，陰床開始失效，但陽(yáng)床扔在正常運(yùn)行。此時(shí)，陰床由于酸漏過，故其出水的pH下降；與此同時(shí)，陰床出水中含硅量和電導(dǎo)率增加。 陽(yáng)床先失效，陰床正常運(yùn)行時(shí)陰床的出水水質(zhì) 陰床出水的水質(zhì)變化曲線見圖12-40。復(fù)床除鹽系統(tǒng)運(yùn)行到a點(diǎn)時(shí)，陽(yáng)床開始失效，但陰床仍在繼續(xù)正常運(yùn)行。此時(shí)陽(yáng)床漏出的Na+流經(jīng)陰床，在陰床的出水中含有NaOH，使出水的pH升高，并對(duì)OH型強(qiáng)堿性陰樹脂吸著HSiO3-產(chǎn)生不利的干擾作用，從而使出水的含硅量增加，其反應(yīng)為 RHSiO3+NaOH=ROH+NaHSiO3 通過上述兩種情況下

5、的陰床出水水質(zhì)變化的分析可知，可通過對(duì)出水中含硅量的控制來(lái)實(shí)施對(duì)OH型強(qiáng)堿性陰樹脂交換終點(diǎn)的控制。(二二)混合床離子交換除鹽水混合床離子交換除鹽水處理系統(tǒng)處理系統(tǒng) 混合床簡(jiǎn)稱混床。為了滿足石油化工等生產(chǎn)工藝和高參數(shù)鍋爐用水的水質(zhì)要求，為了得到更純的水，人們采用混合床離子交換除鹽水處理系統(tǒng)?；旌洗搽x子交換器是以陽(yáng)、陰兩種離子交換樹脂按一定的比例均勻混合后裝填于同一交換器內(nèi)，相當(dāng)于一個(gè)多級(jí)的除鹽系統(tǒng)。常用一級(jí)復(fù)床加混合床除鹽水處理系統(tǒng)圖 混合床樹脂失效后，可利用其H型強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂的濕真密度與其OH型強(qiáng)堿性陰樹脂的濕真密度不同，用水力反洗法將兩種樹脂分開，然后用酸和堿液分別對(duì)其進(jìn)行再生，再生后除鹽水

6、正洗至合格，再用壓縮空氣將兩種樹脂混合，即可投入運(yùn)行。 （三）常用的離子交換除（三）常用的離子交換除鹽水處理系統(tǒng)鹽水處理系統(tǒng) 現(xiàn)把離子交換除鹽（化學(xué)除鹽）水處理系統(tǒng)中的一些常用的單元、其適用的水質(zhì)范圍、出水水質(zhì)及特點(diǎn)列于表12-3中。 常用的離子交換除鹽水處理的系統(tǒng)根據(jù)原水的水質(zhì)及出水的水質(zhì)，可以將化學(xué)除鹽系統(tǒng)的各單元進(jìn)行組合，依據(jù)具體條件可以組合成各種離子交換除鹽水處理系統(tǒng)。常用的固定床離子交換除鹽系統(tǒng)及其出水水質(zhì)和適用情況見表12-4 五、離子交換除鹽運(yùn)行過五、離子交換除鹽運(yùn)行過程中交換器失效的控制程中交換器失效的控制 下面分別敘述母管制除鹽系統(tǒng)和單元制除鹽處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中失效的控制。

7、（一）母管制除鹽系統(tǒng)失效的控制 有的一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)采用母管制，即陽(yáng)床與陽(yáng)床或除碳器與除碳器或陰床與陰床之間是并聯(lián)運(yùn)行，哪一臺(tái)交換器失效就再生哪一臺(tái) 母管制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是能充分使用樹脂，提高交換器的出水能力，降低酸堿耗；缺點(diǎn)是陰、陽(yáng)床失效需分別判斷，易產(chǎn)生失誤現(xiàn)象。1.強(qiáng)酸性H型交換器（陽(yáng)床）失效控制 由陽(yáng)床出水水質(zhì)變化的曲線（圖12-38）可見，在未有Na+穿透時(shí)，陽(yáng)床出水水質(zhì)是合格的；當(dāng)Na+漏出時(shí)，出水中Na+顯著增加且酸度下降，用此可判斷陽(yáng)床失效。由于酸度受原水水質(zhì)變化的影響，所以陽(yáng)床運(yùn)行失效是監(jiān)督控制出水中鈉離子，應(yīng)用pNa計(jì)測(cè)定。實(shí)際陽(yáng)床失效（漏鈉）較快，人工分析方法監(jiān)督是很不及時(shí)的

8、，又可能因pNa計(jì)的質(zhì)量因素，此時(shí)可通過陰床出水水質(zhì)變化（圖12-40）來(lái)作為判斷和控制陽(yáng)床失效的簡(jiǎn)便方法，即在陰床未失效的情況下，監(jiān)督陰床出水的電導(dǎo)率和pH值，若陰床出水電導(dǎo)率升高和pH值升高可判斷陽(yáng)床失效。所以可用電導(dǎo)率表（電導(dǎo)儀）和pH計(jì)監(jiān)督和控制陽(yáng)床失效。 2. 強(qiáng)堿性O(shè)H型交換器（陰床）失效控制 在陽(yáng)床正常運(yùn)行下，由陰床出水水質(zhì)變化曲線（圖12-39）可知，通過監(jiān)督陰床出水的電導(dǎo)率、pH值及硅含量變化可確定交換器失效，應(yīng)該使用硅表即硅酸根自動(dòng)分析儀控制陰床的失效。若因硅表精確度的影響，或人工分析較麻煩，且準(zhǔn)確度差，而實(shí)際運(yùn)行中陰床漏硅較快，故也可采用直接測(cè)定陰床出水的電導(dǎo)率和pH值。當(dāng)陽(yáng)床未失效時(shí)，陰床出水的電導(dǎo)率有一個(gè)瞬間略為下降，而后又上升，pH值下降時(shí)則可判斷陰床失效。 （二）單元制除鹽系統(tǒng)失效的控制 采用單元制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可通過監(jiān)督陰床出水水質(zhì)的變化，來(lái)判斷陽(yáng)床或陰床是否已失效。單元制系統(tǒng)不管是陽(yáng)床先失效還是陰床先失效，都作整套固定床失效處理，這就是需要陰床的交換容量要比陽(yáng)床的交換容量大10%，即希望陽(yáng)床先失效。其原因是：當(dāng)陰床先接近失效時(shí)，保護(hù)層樹脂中已開始漏硅，此時(shí)陰床出水pH值也開始下降，當(dāng)其下降到7左右時(shí)，其出水的電導(dǎo)率反而下降至最低值（圖12-39中的c），實(shí)際上此時(shí)的保護(hù)層已在大量漏硅，而硅酸對(duì)電導(dǎo)率的影響較遲鈍，因此不能及時(shí)地判斷陰床的