第4章-锅外水处理.ppt

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1、工业锅炉水质处理工业锅炉水质处理课件（课件（4）（校编）（校编）第第4 4章章 锅外水处理锅外水处理锅外水处理工艺锅外水处理工艺 后阶段处理分为后阶段处理分为软化软化和和除盐除盐两种工艺两种工艺软化软化是将水中高价的金属离子（如是将水中高价的金属离子（如Ca2、Mg2）去掉，让硬水变为软水。）去掉，让硬水变为软水。而而除盐除盐则是将水中所有金属阳离子和阴离子全部则是将水中所有金属阳离子和阴离子全部除去的工艺。通过采用离子交换，将水中各种阳除去的工艺。通过采用离子交换，将水中各种阳离子交换成离子交换成H，各种阴离子交换成，各种阴离子交换成OH，然后，然后中和成为水。中和成为水。锅外水处理系统包括

2、预处理和后阶段处理两部锅外水处理系统包括预处理和后阶段处理两部分组成分组成经沉淀和过滤处理除去水中悬浮物、胶体杂经沉淀和过滤处理除去水中悬浮物、胶体杂质和有机物的工艺过程称为质和有机物的工艺过程称为水的预处理水的预处理将预处理后的水进一步处理到满足补给水水质的要将预处理后的水进一步处理到满足补给水水质的要求，称为后阶段处理求，称为后阶段处理4.1 离子交换树脂离子交换树脂 水在进行混凝水在进行混凝石灰软化和过滤处理后，石灰软化和过滤处理后，已除去悬浮物和胶态杂质，硬度和碱度也有一已除去悬浮物和胶态杂质，硬度和碱度也有一定程度的降低，但作为锅炉补给水，还远远达定程度的降低，但作为锅炉补给水，还远

3、远达不到要求，必须进行深度处理。目前电厂普遍不到要求，必须进行深度处理。目前电厂普遍采用的离子交换处理可以制得纯度很高的水。采用的离子交换处理可以制得纯度很高的水。离子交换处理分软化和除盐两部分。软化：离子交换处理分软化和除盐两部分。软化：除去水中残留的硬度；适于低压锅炉。除盐：除去水中残留的硬度；适于低压锅炉。除盐：除去全部可溶性盐类（阴阳离子）；适于中高除去全部可溶性盐类（阴阳离子）；适于中高压以上锅炉。压以上锅炉。u水的离子交换软化和除碱水的离子交换软化和除碱 如如果果经经预预处处理理后后的的清清水水，仅仅仅仅需需要要除除去去Ca2+、Mg2+（即即软软化化），可可以以采采用用钠钠离离子

4、子交交换换法法。如如果果不不仅仅要要求求除除去去Ca2+、Mg2+，还还要要求求除除去去碱碱度度，则则采用采用氢氢钠离子交换法钠离子交换法。钠离子交换法钠离子交换法 钠离子交换过程如下式表示：钠离子交换过程如下式表示：钠离子交换剂层中离子分布示意见钠离子交换剂层中离子分布示意见图图3-83-8。水水通通过过一一个个钠钠离离子子交交换换器器叫叫一一级级钠钠离离子子交交换换，出出水水残残留留硬硬度度可可满满足足低低压压锅锅炉炉要要求求，如如果果要要求求进进一一步步降降低低残残留留硬硬度度，可可采采用用二二级级钠钠离离子子交交换换，即即将两个钠离子交换器串联。将两个钠离子交换器串联。图图3-8 3-

5、8 钠离子交换剂层中离子分布示意钠离子交换剂层中离子分布示意氢氢钠离子交换法钠离子交换法 为为了了弥弥补补钠钠离离子子交交换换不不能能除除碱碱的的缺缺点点，可可以以在在出水中加酸，如加出水中加酸，如加H2SO4。生生成成的的CO2由由除除碳碳器器除除去去，但但这这种种方方法法却却增增加加了了水水的的含含盐盐量量。因因此此火火电电厂厂中中更更多多地地采采用用氢氢钠钠离子交换的方法。离子交换的方法。(1)(1)氢氢钠离子交换原理钠离子交换原理 当当采采用用强强酸酸性性H离离子子交交换换树树脂脂时时，交交换换过过程程为为：Ca (HCO3)2 Ca 2H2CO3 2RH+Mg Cl2 R2 Mg+2

6、HCl Na2 SO4 Na2 H2SO4 因因此此，H型型交交换换器器产产生生了了强强酸酸，并并且且强强酸酸酸酸度度与进水中强酸阴离子的量相当。与进水中强酸阴离子的量相当。氢离子交换剂层中离子分布示意见氢离子交换剂层中离子分布示意见图图3-93-9。如如果果我我们们利利用用H型型交交换换器器出出水水的的强强酸酸中中和和Na型型交交换换器器出出水水的的碱碱度度，生生成成的的CO2用用除除碳碳器器除除去去，这样就达到软化和除碱的目的。这样就达到软化和除碱的目的。氢氢钠离子交换系统有钠离子交换系统有串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。(2)(2)并联并联H-Na离子交换系统离子交换系统 如如图

7、图3-103-10，该该系系统统进进水水分分别别入入H型型交交换换器器的的强强酸性出水中和酸性出水中和Na型交换器出水的碱度。型交换器出水的碱度。图图3-103-10 氢离子交换剂层中离子分布示意氢离子交换剂层中离子分布示意图图3-113-11 并联并联H-Na离子交换系统离子交换系统图图3-11 串联串联H-Na离子交换系统离子交换系统(3)串联串联H-Na离子交换系统离子交换系统 如如图图3-11，该系统用，该系统用H型交换器的出水，中和另型交换器的出水，中和另一部分原水的碱度，然后进一部分原水的碱度，然后进入除碳器除去入除碳器除去CO2，最后用，最后用泵打入泵打入Na型交换器。型交换器。

8、除碳器置于除碳器置于Na型交换器型交换器之前，是为防止之前，是为防止CO2进入进入Na型交换器，重新生成型交换器，重新生成NaHCO3。与并联系统相同的是，与并联系统相同的是，串联系统也必须调整进入串联系统也必须调整进入H型交换器的水量，维持中和型交换器的水量，维持中和后出水一定的残留碱度。后出水一定的残留碱度。使用弱碱性树脂的使用弱碱性树脂的H-Na离子交换系统采用离子交换系统采用串联串联的的方式。方式。除碳器除碳器 除碳器的作用是除去除碳器的作用是除去CO2。原原水水中中碳碳酸酸盐盐碱碱度度，经经过过H离离子子交交换换，即即转转化为化为H2CO3并存在平衡并存在平衡 pH下下降降，平平衡衡

9、右右移移，有有利利于于H2CO3的的分分解解。由由于于H型型交交换换器器出出水水pH较较低低，使使CO2从从水水中中游游离离，如如果果我我们们能能降降低低水水面面上上CO2的的分分压压，即即可可使使CO2从从水中逸出，这就是除碳器的工作原理。水中逸出，这就是除碳器的工作原理。常用的鼓风式除碳器的结构如常用的鼓风式除碳器的结构如图图3-123-12。图图3-123-12 鼓风式除碳器鼓风式除碳器u水的离子交换除盐水的离子交换除盐 水水的的离离子子交交换换软软化化和和除除碱碱，一一般般只只适适用用于于高高压压以以下下的的锅锅炉炉，随随着着高高温温高高压压锅锅炉炉的的迅迅速速发发展展，单单纯纯的的软

10、软化化、除除碱碱已已不不能能满满足足锅锅炉炉和和机机组组对对水水质质的的要要求求和和安安全全运运行行，而而必必须须把把水水中中的的溶溶解解盐盐全全部部除除尽尽。这这样，就发展了离子交换除盐工艺。样，就发展了离子交换除盐工艺。离子交换除盐原理离子交换除盐原理 水水的的离离子子交交换换除除盐盐(又又叫叫化化学学除除盐盐)，在在火火电电厂厂中中普普遍遍采采用用的的是是：将将预预处处理理后后的的清清水水，通通过过H型型阳阳离离子子交交换换器器，使使阳阳离离子子转转换换成成H+，然然后后通通过过除除碳碳器器除除去去二二氧氧化化碳碳，再再通通过过OH型型阴阴离离子子交交换换器器使使阴阴离离子转换成子转换成

11、OH，并立即与，并立即与H+结合成水。结合成水。这样，就得到含盐量极低的纯水。这样，就得到含盐量极低的纯水。Flash离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构 离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物。在它的分子结构中，可以人为的分分子化合物。在它的分子结构中，可以人为的分为两个部分：一部分称为离子交换树脂的骨架；为两个部分：一部分称为离子交换树脂的骨架；另一部分时代有可交换离子的活性基团。另一部分时代有可交换离子的活性基团。活性基团也由两部分组成：活性基团也由两部分组成：一是固定部分，一是固定部分，二是活动部分。二是活动部分。一、离子交换定义

12、及离子交换剂一、离子交换定义及离子交换剂（1）按活性基团的性质分类）按活性基团的性质分类 可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。此外，按活性基团的性质还可分为鳌合性、此外，按活性基团的性质还可分为鳌合性、两性以及氧化还原性树脂两性以及氧化还原性树脂（2）按离子交换树脂的孔型分类）按离子交换树脂的孔型分类 A 凝胶型树脂凝胶型树脂 B 大孔型树脂大孔型树脂（3）按单体种类分类）按单体种类分类 按合成树脂的单体种类不同，离子交换树按合成树脂的单体种类不同，离子交换树脂还可以分为苯乙烯系，丙烯酸系等脂还可以分为苯乙烯系，丙烯酸系等二、离子交换剂的分类二、离子交换

13、剂的分类化学性能化学性能 (1)(1)离子交换反应的可逆性离子交换反应的可逆性 离离子子交交换换反反应应的的可可逆逆性性，使使离离子子交交换换树树脂脂可可以以反反复复使使用用的的重重要要性性质质。例例如如当当以以含含有有硬硬度度的的水水通通过过H型离子交换树脂时，反应式为：型离子交换树脂时，反应式为：(2)(2)酸、碱性酸、碱性 H型型阳阳离离子子交交换换树树脂脂和和OH型型阴阴离离子子交交换换树树脂脂的的性性能能与与电电解解质质酸酸、碱碱相相同同，在在水水中中有有电电离离出出H+和和OH的能力。的能力。(3)(3)中和与水解中和与水解 离离子子交交换换树树脂脂的的中中和和与与水水解解性性能能

14、和和通通常常的的电电解解质一样。质一样。选择性顺序选择性顺序 在离子交换水处理的实际应用中，我们常常需要知在离子交换水处理的实际应用中，我们常常需要知道在许多离子的混合液中哪一种离子易被吸取，道在许多离子的混合液中哪一种离子易被吸取，哪一种离子较难被吸取的次序，即所谓选择性顺哪一种离子较难被吸取的次序，即所谓选择性顺序。此种性能与它们呈离子交换平衡时的相对量序。此种性能与它们呈离子交换平衡时的相对量有关。有关。对于阳离子交换来说，此种顺序的规律性比较明显。对于阳离子交换来说，此种顺序的规律性比较明显。在稀溶液中强酸性阳树脂对常见阳离子的选择在稀溶液中强酸性阳树脂对常见阳离子的选择性顺序如下：性

15、顺序如下：可以归纳为两个规律：离子所带电荷量愈大，愈易可以归纳为两个规律：离子所带电荷量愈大，愈易被吸取；当离子所带电荷量相同时，离于水合半被吸取；当离子所带电荷量相同时，离于水合半径较小的易被吸取。径较小的易被吸取。对于弱酸性阳树脂，对于弱酸性阳树脂，H+的位置向前移动例如羧的位置向前移动例如羧酸型树脂对酸型树脂对H+的选择性居于的选择性居于Fe3+之前。之前。在浓溶液中，选样性顺序有一些不同，某些低价在浓溶液中，选样性顺序有一些不同，某些低价离子会居于高价离子之前。离子会居于高价离子之前。至于阴离子交换的选择性顺序，情况要比阳离子交至于阴离子交换的选择性顺序，情况要比阳离子交换复杂。通过研

16、究得知，在淡水的离子交换除盐换复杂。通过研究得知，在淡水的离子交换除盐处理系统中即进水是稀酸溶液时，强碱性处理系统中即进水是稀酸溶液时，强碱性OH型型阴树脂对阴离子的选择性顺序为：阴树脂对阴离子的选择性顺序为：当当OH离子交换树脂失效后，用碱进行再生时，即对离子交换树脂失效后，用碱进行再生时，即对于进水是浓碱溶液、阴离子的选择性顺序为：于进水是浓碱溶液、阴离子的选择性顺序为：据此，可以推知，强碱性据此，可以推知，强碱性OH型阴树脂对于水中常见型阴树脂对于水中常见阴离子的吸着顺序，遵循以下三条规律：阴离子的吸着顺序，遵循以下三条规律：(1)在强弱酸混合的溶液中，易吸取强酸的阴离子。在强弱酸混合的

17、溶液中，易吸取强酸的阴离子。(2)浓溶液与稀溶液相比，前者利于低价离子被吸浓溶液与稀溶液相比，前者利于低价离子被吸取，后者利于高价离子被吸取。取，后者利于高价离子被吸取。(3)在浓度和价数等条件相同的情况下，选择性系数在浓度和价数等条件相同的情况下，选择性系数大的易被吸取。大的易被吸取。离子交换剂性能对比1.强酸性阳离子交换剂强酸性阳离子交换剂，对水中阳离子选择顺序：，对水中阳离子选择顺序：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+H+2.弱酸性阳离子交换剂弱酸性阳离子交换剂，对水中阳离子的选择顺序：，对水中阳离子的选择顺序：H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+从上述选择顺序来看，强

18、酸性阳离子交换剂对从上述选择顺序来看，强酸性阳离子交换剂对H+的的吸着力不强；而弱酸性阳离子交换剂则容易吸着吸着力不强；而弱酸性阳离子交换剂则容易吸着H+。所以，实际应用中，用酸再生弱酸性阳离子交换剂。所以，实际应用中，用酸再生弱酸性阳离子交换剂比再生强酸性阳离子交换剂要容易得多。比再生强酸性阳离子交换剂要容易得多。3.强碱性阴离子交换剂强碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：，对水中阴离子的选择顺序：SO42-NO3-Cl-OH-HCO3-HSiO3-4.弱碱性阴离子交换剂弱碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：，对水中阴离子的选择顺序：OH-SO42-NO3-Cl-HCO3-从阴离

19、子交换剂的选择性来看，用碱从阴离子交换剂的选择性来看，用碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱性阴离子交换剂容易。但是弱碱性阴性阴离子交换剂容易。但是弱碱性阴离子交换剂吸着离子交换剂吸着HSiO3-很弱甚至不吸很弱甚至不吸着。着。因此，弱碱性阴离子交换剂用于除掉因此，弱碱性阴离子交换剂用于除掉水中强酸根离子。水中强酸根离子。u离子交换除盐系统离子交换除盐系统一级复床除盐一级复床除盐 将将预预处处理理后后的的清清水水，一一次次顺顺序序通通过过H型型和和OH型交换器的系统叫一级复床除盐系统，如型交换器的系统叫一级复床除盐系统，如图图3-143-14。一一级级复复床床除除

20、盐盐系系统统的的运运行行监监督督，是是分分别别监监督督H型和型和OH型交换器的出水。型交换器的出水。混合床除盐混合床除盐 混混合合床床是是在在一一个个交交换换器器内内，把把已已再再生生好好的的H H型型和和OHOH型型离离子子交交换换树树脂脂按按一一定定比比例例混混合合均均匀匀，所所以以混床就相当于一个多级复床。混床就相当于一个多级复床。混混床床的的优优势势在在于于水水的的阳阳、阴阴离离子子交交换换是是交交错错进进行行，出出水水水水质质好好而而且且水水质质稳稳定定；由由于于交交换换未未期期，出出水水电电导导率率上上升升很很快快，终终点点容容易易判判断断；运运行行周周期期也也较较长长。缺缺点点是

21、是树树脂脂的的损损耗耗大大；再再生生操操作作比比较较复复杂。杂。图图3-143-14 一级复床除盐系统一级复床除盐系统常见的化学除盐主系统及其选择常见的化学除盐主系统及其选择 采采用用阳阳、阴阴离离子子交交换换器器组组成成主主系系统统时时，通通常常参照下面的原则：参照下面的原则：(1)(1)第一个交换器应是第一个交换器应是H H型交换器。型交换器。(2)(2)弱弱酸酸性性阳阳树树脂脂；适适用用于于处处理理碱碱度度大大或或碳碳酸酸盐硬度大的水。盐硬度大的水。(3)(3)弱弱碱碱性性阴阴树树脂脂；是是用用于于处处理理强强酸酸阴阴离离子子含含量大的水。量大的水。(4)(4)除硅必须采用强碱性阴树脂。

22、除硅必须采用强碱性阴树脂。(5)(5)水质要求高时应设混床。水质要求高时应设混床。(6)(6)除除碳碳器器应应置置于于强强碱碱性性阴阴树树脂脂之之前前，以以保保证证除硅效果。除硅效果。4.3离子交换器的类型和基本操作过程离子交换器的类型和基本操作过程 离离子子交交换换装装置置按按运运行行方方式式不不同同可可分分为为固固定定床床和和连续床。连续床。固定床离子交换装置固定床离子交换装置 固固定定床床离离子子交交换换是是把把离离子子交交换换树树脂脂固固定定在在一一个装置个装置(称固定床称固定床)中，水流经树脂完成交换过程。中，水流经树脂完成交换过程。完成离子交换过程的设备，叫做完成离子交换过程的设备

23、，叫做离子交换器离子交换器。固固定定床床离离子子交交换换，按按其其再再生生方方式式不不同同，可可分分为为顺流再生顺流再生和和逆流再生固定床逆流再生固定床。(1)(1)顺流再生床顺流再生床 顺流再生顺流再生是指运行时水流方向和再生液流动是指运行时水流方向和再生液流动方向一致，通常都是自上而下的。方向一致，通常都是自上而下的。离子交换离子交换单元装置单元装置阴、阳离子阴、阳离子交换柱交换柱混合离子混合离子交换柱交换柱固定式固定式固定式固定式移动式移动式流动式流动式移动式移动式顺流再生顺流再生固定床固定床逆流再生逆流再生固定固定双层床双层床二塔式移二塔式移动床动床三塔式移三塔式移动床动床流动床流动床

24、体内再生体内再生混合床混合床阴树脂再阴树脂再生混合床生混合床体外再生体外再生混合床混合床移动式混移动式混合床合床浮动床浮动床双室双层双室双层流动床流动床图3-10 顺流再生离子交换器的内部结构1-进水装置；2-再生液分配装置；3-树脂层；4-排水装置图3-11 顺流再生离子交换器的管路系统图3-12 逆流再生离子交换器结构1-进水装置；2-中间排液装置；3-排水装置；4-压脂层；5-树脂层；图3-13 气顶压逆流再生离子交换器管道系统 图3-14 逆流再生装置操作过程示意（a）小反洗；(b)放水；(c)顶压；(d)进再生液；(e)逆流清洗；(f)小正洗；(g)正洗图3-15 浮动床本体结构示意

25、1-顶部出水装置；2-惰性树脂层；3-树脂层；4-水垫层；5-下部进水装置；6-倒U型排液管图3-16 浮动床管路系统为防止床或落床时树脂层乱层，浮动床内树脂基本上是装满水的，水垫层很薄。水垫层的作用：一是作为树脂层体积变化时的缓冲高度；二是使水流和再生液分配均匀。水垫层不宜过厚，否则在成床或落床时，树脂会乱层，这是浮动床最忌讳的；若水垫层厚度不足，则树脂层体积增大时会因为没有足够的缓冲高度，而使树脂受压、挤碎以及水流阻力增大。合理的水垫层厚度，应是树脂在最大体积（水压实）状态下，以050mm为宜。离子交换器结构离子交换器结构 交交换换器器是是一一个个密密封封的的圆圆柱柱体体，设设有有进进水水

26、装装置置，进进再再生生液液装装置置、排排水水装装置置，装装有有一一定定高高度度的的离离子子交换树脂。交换树脂。进再生液装置示意见进再生液装置示意见图图3-153-15。交换器的运行交换器的运行 交交换换器器的的运运行行可可分分为为反反洗洗、再再生生、正正洗洗、交交换换四个步骤。四个步骤。反反洗洗：用用水水在在与与进进水水相相反反的的方方向向上上通通过过交交换换剂剂层层，使使交交换换剂剂层层松松动动，清清除除由由于于过过滤滤作作用用而而截截留在交换剂上的杂质。留在交换剂上的杂质。再生：再生：使失效的交换剂恢复交换能力。使失效的交换剂恢复交换能力。图图3-153-15 进再生液装置示意图进再生液装

27、置示意图 正正洗洗：清清除除再再生生过过程程中中滞滞留留于于交交换换剂剂层层中中的的再生产物和过剩再生剂。再生产物和过剩再生剂。交换：交换：清洗合格后，交换器即可投入运行。清洗合格后，交换器即可投入运行。(2)(2)逆流再生固定床逆流再生固定床 逆逆流流再再生生属属对对流流式式，即即运运行行时时进进水水和和再再生生时时进再生剂的方向相对进行的水处理工艺。进再生剂的方向相对进行的水处理工艺。逆流再生原理逆流再生原理 逆逆流流再再生生时时，再再生生剂剂自自下下而而上上，首首先先接接触触的的是是失失效效程程度度最最小小，又又易易于于再再生生的的Na型型树树脂脂，因因此此底底层层树树脂脂再再生生程程度

28、度较较高高。另另外外，下下层层树树脂脂的的再再生生产产物物Na+在在上上升升过过程程中中，对对上上层层树树脂脂中中的的Ca、Mg有一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。有一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。这这样样，尽尽管管上上层层树树脂脂再再生生程程度度差差一一些些，但但接接触触的的是是含含盐盐量量较较大大的的进进水水，仍仍可可较较好好地地交交换换。而而下下层层树树脂脂再再生生彻彻底底，将将保保证证出出水水水水质质。因因此此，逆逆流流再再生生是是一一种种较较理理想想的的再再生生方方式式，已已在在电电厂厂广广泛泛采采用。用。交换器的结构及运行交换器的结构及运行 逆逆流流再再生生离离子子交交换

29、换器器见见图图3-163-16。它它和和顺顺流流再再生生固固定定床床的的主主要要区区别别在在于于：在在交交换换剂剂的的表表面面设设有有中间排液装置。中间排液装置。逆流再生操作示意见逆流再生操作示意见图图3-173-17。小小反反洗洗：进进水水反反洗洗树树脂脂压压实实层层，清清除除压压实实层层和中间排液装置上的污物，至出水澄清。和中间排液装置上的污物，至出水澄清。放水：放水：小反洗后放掉中间排液装置上部的水。小反洗后放掉中间排液装置上部的水。图图3-163-16 逆流再生离子交换器逆流再生离子交换器图图3-173-17 逆流再生操作示意逆流再生操作示意 顶压：顶压：放水后进压缩空气顶压以防乱层。

30、放水后进压缩空气顶压以防乱层。进再生剂：进再生剂：在顶压情况下进再生剂。在顶压情况下进再生剂。逆逆流流冲冲洗洗：以以进进再再生生剂剂相相同同流流速速，自自下下而而上上进纯水冲洗残留废液和再生产物至出水合格。进纯水冲洗残留废液和再生产物至出水合格。小反洗：小反洗：进水反洗树脂压实层中残留再生剂。进水反洗树脂压实层中残留再生剂。正正洗洗：用用水水自自上上而而下下冲冲洗洗，至至出出水水合合格格后后转转入正常运行。入正常运行。(3)(3)浮动床浮动床 浮动床是对流再生技术的一种形式。浮动床浮动床是对流再生技术的一种形式。浮动床工作过程示意见工作过程示意见图图3-183-18。浮动床本体是钢制圆筒和上下

31、封头，内部装浮动床本体是钢制圆筒和上下封头，内部装有上、下分配装置，床层和水垫层。有上、下分配装置，床层和水垫层。图图3-183-18 浮动床工作示意浮动床工作示意2.运行浮动床的运行过程为：浮动床的运行过程为：制水制水落床落床进再生液进再生液置换置换下流清洗下流清洗成床、上流清洗，再转入成床、上流清洗，再转入制水。制水。上述过程构成一个运行周期。上述过程构成一个运行周期。（1）落床。）落床。当运行至出水水质达到失效标准时，当运行至出水水质达到失效标准时，停止制水，靠树脂本身重力从下部起逐层下落，停止制水，靠树脂本身重力从下部起逐层下落，在这一过程中同时还可以起到疏松树脂层、排在这一过程中同时

32、还可以起到疏松树脂层、排除气泡的作用。除气泡的作用。（2）进再生液。）进再生液。一般采用水射器输送。先启动一般采用水射器输送。先启动再生专用水泵（也称自用水泵），调整再生流再生专用水泵（也称自用水泵），调整再生流速；再开启再生计量箱出口门，调整再生液浓速；再开启再生计量箱出口门，调整再生液浓度，进行再生。度，进行再生。（3）置换。）置换。待再生液进完后，关闭计量箱出口待再生液进完后，关闭计量箱出口门，继续按再生流速和流向进行置换，置换水门，继续按再生流速和流向进行置换，置换水量约为树脂体积的量约为树脂体积的1.52倍。倍。（4）下流清洗。）下流清洗。置换结束后，开清洗水门，调置换结束后，开清洗

33、水门，调整流速至整流速至1015m/h进行下流清洗，一般需进行下流清洗，一般需1530min。（5）成床、上流清洗。）成床、上流清洗。用进水以用进水以2030m/h的的较高流速将树脂层托起，并进行上流清洗，直较高流速将树脂层托起，并进行上流清洗，直至出水水质达到标准时，即可转入制水。至出水水质达到标准时，即可转入制水。为防止床或落床时树脂层乱层，浮动床内树脂为防止床或落床时树脂层乱层，浮动床内树脂基本上是装满水的，水垫层很薄。基本上是装满水的，水垫层很薄。水垫层的作用：一是作为树脂层体积变化时的水垫层的作用：一是作为树脂层体积变化时的缓冲高度；二是使水流和再生液分配均匀。水缓冲高度；二是使水流

34、和再生液分配均匀。水垫层不宜过厚，否则在成床或落床时，树脂会垫层不宜过厚，否则在成床或落床时，树脂会乱层，这是浮动床最忌讳的；若水垫层厚度不乱层，这是浮动床最忌讳的；若水垫层厚度不足，则树脂层体积增大时会因为没有足够的缓足，则树脂层体积增大时会因为没有足够的缓冲高度，而使树脂受压、挤碎以及水流阻力增冲高度，而使树脂受压、挤碎以及水流阻力增大。合理的水垫层厚度，应是树脂在最大体积大。合理的水垫层厚度，应是树脂在最大体积（水压实）状态下，以（水压实）状态下，以050mm为宜。为宜。图3-17 混合床两步再生法示意图(a)阴树脂再生；(b)阴树脂清洗；(c)阳树脂再生，阴树脂清洗；(d)阴、阳树脂各

35、自清洗；(e)正洗（四）混合床运行的特点（四）混合床运行的特点（1）出水水质优良。）出水水质优良。用强酸性和强碱性树脂组用强酸性和强碱性树脂组成的混床，其出水残留的含盐量在成的混床，其出水残留的含盐量在1.0mg/L以下，以下，电导率在电导率在0.2 S/cm以下，残留的以下，残留的SiO2在在20 g/L以下，以下，pH值接近中性。值接近中性。（2）出水水质稳定。）出水水质稳定。混合床经再生清洗后开始混合床经再生清洗后开始制水时，出水电导率下降极快，这是由于在树制水时，出水电导率下降极快，这是由于在树脂中残留的再生剂和再生产物，可立即被混合脂中残留的再生剂和再生产物，可立即被混合后的树脂交换

36、。混合床在工作条件有变化时，后的树脂交换。混合床在工作条件有变化时，一般对出水水质影响不大。一般对出水水质影响不大。（3）间断运行对出水水质影响较小。）间断运行对出水水质影响较小。无论是混床无论是混床或是复床，当停止制水后再投入时，开始的出水或是复床，当停止制水后再投入时，开始的出水水质都会下降，要经短时间后才能恢复到原来的水质都会下降，要经短时间后才能恢复到原来的水平。但恢复到正常所需的时间，混床只要水平。但恢复到正常所需的时间，混床只要35min，而复床则需要，而复床则需要10min以上。以上。（4）终点明显。）终点明显。混床在运行末期失效前，出水电混床在运行末期失效前，出水电导率上升很快

37、，这有利于运行监督。导率上升很快，这有利于运行监督。（5）混床设备较少。）混床设备较少。混床设备比复床少，且布置混床设备比复床少，且布置集中。集中。主要缺点：主要缺点：树脂交换容量的利用率低；树脂交换容量的利用率低；树脂损耗大；树脂损耗大；再生操作复杂，需要的时间长；再生操作复杂，需要的时间长；为保证出水水质，常需投入较多的再生剂为保证出水水质，常需投入较多的再生剂（四）运行监督（四）运行监督1.流量和进出口压力差流量和进出口压力差交换器应在规定的流速范围内运行，流量大意交换器应在规定的流速范围内运行，流量大意味着流速高。交换器进出口压力差主要是由水味着流速高。交换器进出口压力差主要是由水通过

38、树脂层的压力损失所决定的，水流速度越通过树脂层的压力损失所决定的，水流速度越高、水温越低或树脂层越厚，则水通过树脂层高、水温越低或树脂层越厚，则水通过树脂层的压力损失越大。在正常情况下，进出口压力的压力损失越大。在正常情况下，进出口压力差是有一定规律的。当进出口压力差有不正常差是有一定规律的。当进出口压力差有不正常升高时，则往往是树脂层积污过多、进气或析升高时，则往往是树脂层积污过多、进气或析出沉淀（如硫酸再生时析出出沉淀（如硫酸再生时析出CaSO4）等不正常）等不正常情况发生。情况发生。2.进水水质进水水质进水中悬浮物应尽可能在水的预处理中进水中悬浮物应尽可能在水的预处理中清除干净，进入除盐

39、系统的水，其浊度清除干净，进入除盐系统的水，其浊度应应5mg/L（当（当H交换器为顺流再生时）交换器为顺流再生时）或或2mg/L(当当H交换器为对流再生时交换器为对流再生时)。此外，为了防止离子交换树脂氧化和被此外，为了防止离子交换树脂氧化和被污染，还应满足以下一些条件：游离氯污染，还应满足以下一些条件：游离氯含量应在含量应在0.1mg/L以下，以下，Fe含量应在含量应在0.3mg/L以下，高锰酸钾耗氧量应在以下，高锰酸钾耗氧量应在2mg/L以下。以下。3.出水水质出水水质一般情况下强酸一般情况下强酸H交换器的出水中不会有交换器的出水中不会有硬度，仅有微量硬度，仅有微量Na+。当交换器近失效时

40、，。当交换器近失效时，出水中出水中Na+浓度增加，同时浓度增加，同时H+浓度降低，浓度降低，并因此出现水酸度和电导率下降以及并因此出现水酸度和电导率下降以及pH上升。因此，对出水上升。因此，对出水Na+进行监督。进行监督。为了防止用为了防止用H2SO4再生时在树脂层中析出再生时在树脂层中析出CaSO4沉淀沉淀可以采用以下再生方式：（1）用低浓度的H2SO4 溶液进行再生。再生溶液浓度通常为0.5%2.0%，这种方法比较简单，但要用大量稀的H2SO4，再生时间长、自用水量大，再生效果也差。（2）分步再生。先用低浓度的）分步再生。先用低浓度的H2SO4 溶液以溶液以高流速通过交换液，然后用较高浓度

41、的高流速通过交换液，然后用较高浓度的H2SO4 溶液以较低的流速通过交换器。先用低浓度的溶液以较低的流速通过交换器。先用低浓度的目的是降低再生液中目的是降低再生液中CaSO4 的过饱和度，使它的过饱和度，使它不易析出；先采用高流速的原因是因为不易析出；先采用高流速的原因是因为CaSO4 从过饱和到析出需要经过一段时间，故加快流从过饱和到析出需要经过一段时间，故加快流速可以防止速可以防止CaSO4 沉淀在树脂层中的析出。分沉淀在树脂层中的析出。分步再生可分为二步法、三步法、四步法。步再生可分为二步法、三步法、四步法。此外，也可采用将此外，也可采用将H2SO4 浓度不断增大的办法，浓度不断增大的办

42、法，以达到先稀后浓的目的。以达到先稀后浓的目的。相对来说，由于相对来说，由于HCl再生时不会有沉淀物析出，再生时不会有沉淀物析出，所以操作比较简单。再生浓度一般为所以操作比较简单。再生浓度一般为2%4%，再生流速一般为，再生流速一般为5m/h左右。左右。浮浮动动床床的的操操作作过过程程分分落落床床、再再生生、置置换换和和正正洗、成床和顺洗、运行五个步骤。洗、成床和顺洗、运行五个步骤。体外清洗体外清洗是浮动床的明显缺点。是浮动床的明显缺点。(4)(4)混合床混合床 混混合合床床是是将将再再生生后后的的阳阳、阴阴离离子子交交换换树树脂脂放放在同一个交换器中并混合均匀。在同一个交换器中并混合均匀。混

43、床的设备结构示意见混床的设备结构示意见图图3-193-19。混混床床的的运运行行分分反反洗洗分分层层、再再生生、混混合合、正正洗洗和和交交换换五五个个步步骤骤，其其中中反反洗洗分分层层是是运运行行操操作作的的关关键。键。混床两步法再生示意见混床两步法再生示意见图图3-203-20。图图3-193-19 混床结构示意混床结构示意图图3-203-20 混床两步法再生示意混床两步法再生示意连续床离子交换装置连续床离子交换装置 连连续续床床离离子子交交换换装装置置可可分分为为移移动动床床和和流流动动床床两两类。类。固固定定床床离离子子交交换换技技术术有有两两个个明明显显缺缺陷陷：第第一一，固固定定床床

44、设设备备体体积积较较大大，树树脂脂用用量量多多；第第二二，固固定定床床运行是周期性的，不能连续供水。运行是周期性的，不能连续供水。移移动动床床内内树树脂脂层层是是不不断断移移动动的的，它它定定期期排排出出一一部分失效树脂，同时又补充等量再生好的树脂。部分失效树脂，同时又补充等量再生好的树脂。三塔式移动床是典型的移动床，三塔式移动床是典型的移动床，见见图图3-213-21。流流动动床床运运行行是是完完全全连连续续的的，但但树树脂脂磨磨损损大大，再再生生剂剂耗耗量量也也大大，而而且且出出水水水水质质受受进进水水水水质质影影响响较较大大，因此目前应用很少。因此目前应用很少。图图3-213-21 三塔

45、式移动床三塔式移动床 总之，各种类型的交换器，各有其特点。总之，各种类型的交换器，各有其特点。从从实实践践看看，应应用用最最普普遍遍的的仍仍属属固固定定床床，并并且且可可制制得得纯纯度度很很高高的的水水，连连续续床床适适用用于于软软化化处处理理，当当供供水水量量不不大大，对对水水质质要要求求又又不不太太高时，移动床是可行的。流动床应用很少。高时，移动床是可行的。流动床应用很少。u再生系统再生系统 再再生生系系统统包包括括再再生生剂剂的的贮贮存存、溶溶解解、计计量量、配配置置和和输输送送。再再生生剂剂有有食食盐盐、盐盐酸酸、硫硫酸酸、烧烧碱碱等。现简单介绍盐酸和烧碱的再生系统。等。现简单介绍盐酸

46、和烧碱的再生系统。盐酸配制和输送系统盐酸配制和输送系统 盐酸配制、输送系统见盐酸配制、输送系统见图图3-223-22。该该系系统统是是将将贮贮酸酸池池或或汽汽车车来来酸酸用用酸酸泵泵打打入入高高位位贮贮槽槽，然然后后依依靠靠重重力力自自动动流流入入计计量量箱箱，再再生生时时用喷射器按所需浓度打入系统。用喷射器按所需浓度打入系统。碱液配制和输送系统碱液配制和输送系统 该系统和图该系统和图3-223-22类似。类似。图图3-223-22 盐酸配制、输送系统盐酸配制、输送系统u水的其他除盐方法水的其他除盐方法蒸馏法蒸馏法 蒸蒸馏馏法法是是利利用用汽汽轮轮机机抽抽汽汽(称称一一次次蒸蒸汽汽)，在在蒸蒸

47、发发器器的的热热交交换换器器中中将将水水加加热热蒸蒸发发成成蒸蒸汽汽(称称二二次次蒸汽蒸汽)，然后在凝结器中冷凝成蒸馏水。，然后在凝结器中冷凝成蒸馏水。常常用用立立式式表表面面沸沸腾腾蒸蒸发发器器的的蒸蒸汽汽形形成成示示意意如如图图3-233-23。用用蒸蒸发发器器制制取取锅锅炉炉补补给给水水一一般般用用于于：水水源源的的水质太差而锅炉补给水量又不大的电厂。水质太差而锅炉补给水量又不大的电厂。电渗析电渗析 电电渗渗析析是是一一种种膜膜分分离离技技术术，电电渗渗析析原原理理见见图图3-243-24。电电渗渗析析一一般般用用于于处处理理高高含含盐盐量量的的水水，如如海海水水的的淡淡化化，而而不不适适宜宜制制备备高高纯纯水水，并并且且进进入入电电渗渗析析槽槽的的原原水水往往往往需需要要预预处处理。理。因因此此，电电厂厂中中若若用用于于制制备备锅锅炉炉补补给给水，必须继续进行离子交换除盐。水，必须继续进行离子交换除盐。图图3-233-23 立式表面沸腾蒸发器蒸汽形成示意立式表面沸腾蒸发器蒸汽形成示意图图3-243-24 电渗析原理图电渗析原理图结束结束