华北理工水质工程学教案23第七章水的软化7-4离子交换软化方法与系统
19页1、课程名称:水质工程学I 第 周,第 23 讲次摘 要授课题目(章、节)7-4离子交换软化方法与系统【目的要求】通过本讲课程的学习,学会建立的方法,的特点。【重 点】【难 点】内 容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】7-4离子交换软化方法与系统一、离子交换 软化方法原理:目前常用方法:Na+交换法。 H+交换法 。 H+Na+交换法。(一)Na+交换软化法:反应:2RNa+Ca(HCO3)2 R2Ca+NaHCO3 2RNa+CaSO4 R2Ca+Na2SO4 2RNa+MgCl2 R2Mg+2NaCl 特点:(1)不产生酸性水设备管道防腐简单。 (2)再生剂为食盐。 (二)H+交换软化法:反应:2RH+Ca(HCO3)2 R2Ca+2CO2+2H2O2RH+Mg(HCO3)2 R2Mg+2CO2+2H2O2RH+CaCl2 R2Ca+2HCl2RH+MgCl2 R2Mg+2HCl特点:(1)软化过程同时去除碱度 (2)产生酸,出水为酸性水对设备有腐蚀,这种方法少用。(三)H+Na+交换脱碱软化法:将H+和Na+交换柱串联或并联。出水偏酸性(有中和反应) NaHCO3+H2SO4Na2
2、SO4+CO2+H2O二、固定床离子交换软化装置:装置分类:单层床 阴固定床 双层床 双层床离子交换装置 混合床 阳移动床:短暂间歇,部分交换剂移出柱连续床 外再生。水由下向上流。流动床交换剂由上向下流。固定床:交换器中的树脂在交换、冲洗、再生、操作过程中,不移出交换器。顺流再生固定床:原水与再生液按同一方向流动按原水与再生 的交换器。液流动方向 逆流再生固定床:原水与再生液按相反方向流动的交换器。(一)顺流再生固定床:(用的较少)1、构造:一只离子交换柱(罐)。2、工艺过程:(1)交换(2)反洗:目的是使树脂松动一下,利于树脂再生,并排走树脂上层杂质 (3)再生,(4)清洗,目的:用软化水清洗掉再生液 (2)(4)为再生过程。3、优缺点:(1)再生剂用量多。(2)出水剩余硬度高。(3)交换器失效早。(4)构造简单。(5)运行方便。 4、适用条件:原水硬度较低,水量也较小的场合。(二)逆流再生固定床:(用的最多)常见的是:软化水流向下,再生液水流向上(反向较少)1、构造:2、工艺过程:(1)交换。(2)再生:水流上向流交换工作,再生液向下流(浮动床法,少见)水顶压法。 水流下向流工作,
3、再生液向上流气顶压法。 为什么顶压:防止再生时树脂乱层。(可节省再生剂)方法:水压 在交换器中间设置排水装置,在顶部加压气压再生工艺过程:(1)小反洗:冲洗压脂层。流速:510m/h,时间:1015min 中间排水装置进水,顶部排水,去杂质。(2)放水:把中间排水装置上部的水放掉。(3)顶压:从交换器顶部进压缩空气,维持3050KPa。(4)进再生液:由交换器底部进再生液,柱中上升流速5m/h。(5) 逆向清洗:洗去再生液,用软化水清洗,升速57m/h,排出水达出水要求为止。(注:不是达到运行指标) (6)正洗:用软化水顺向清洗,出水水质符合运行指标止。流速控制1015m/h注:为了除树脂中的污物及碎粒,运行若干周期后要进行一次下反洗(可以乱层,但第一次再生要加大再生剂量)3、优点:(与顺流再生相比)(1)再生剂耗量可低20%以上。(2)出水水质显著提高。(3)原水水质适用范围扩大,对硬度较高的水,仍可保证出水水质。(4)再生废液中再生剂有效浓度明显降低,一般不超1%。(5)树脂工作交换容量有所提高。4、新技术:(1)无顶压法再生工艺:增加中间排水装置的开孔面积,小孔流速小于0.10.
4、2m/s,压脂层厚20cm,再生流速小于7m/h,可不需顶压。(2)浮动床技术:交换工作时:上升水流以3040m/h流速,将树脂处于悬浮状态。再生时:再生液由顶部向下流经树脂层。特点:同样具有逆流再生的特点。但工作一定时间后,需将树脂移出体外擦洗,原因是浮动床内树脂填充较满,难以在交换器内清洗。适用情况:不宜用于水量不稳定和需经常间歇的情况。原因:保持层床不乱才具有逆流再生的特点。水量不稳和经常间歇易乱层。(三)固定床软化设备计算: 计算基本公式:(物料平衡方程)F离子交换器截面积,。h树脂层高度,m。Eop树脂工作交换容量,mmol/L。 Q软化水的水量,m3/h。 T软化工作时间,h。Ht原水硬度,以表示,mmol/L。计算步骤:(1)交换器直径d (m)()据圆面积公式为:(m)Q给定流量。v所选水流流速,强酸树脂v取1520m/h 。(2)树脂层高度h: (m)(3)树脂装量VR :(湿树脂)(m3)相应于湿树脂重量 Wm(Kg):(Kg) Da树脂湿视密度或堆密度,一般为600850Kg/m3 实际工程中:固定软化设备台数2台以上,便于再生和检修。(4)树脂工作交换容量Eop
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