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浮动床水处理水艺是一种逆流再生的固定床离子交换器。它不仅具有一般逆流再生的优点,而且具有运行流速高,再生时不易乱层,操作容易,设备体积小等优点,故受到越来越多的重视。这种水处理工艺不仅可用于钠离子交换软化处理,也适用于阴、阳离子交换的化学除盐。近年来,我国还将浮床工艺开发应用于自动再生离子交换器中,取得了较好的效果。

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浮床工作原理

浮动床的工作是树脂层(也称床层)的运行和再生这两种工况交替循环的过程,在运行状态时,入口水由底部进入浮动床,经下部分配装置后,均匀地进入床层,靠上升水流将整个树脂层以密实的状态向,上浮起至顶部(称为成床),同时水在向上流的过程中完成离子交换反应,并经上部分配装置引出体外。当床层失效后,利用排水或停止进水的办法使树脂层整体自由下落(称为落床),于是浮动床转入停运状态。再生时,再生液由上部进入,经上部分配装置后,均匀地自上而下流过床层进行再生,然后用合格的水继续自上而下地进行清洗,至出水合格便可投入运行。一般投入运行时,应*行成床后的向上流清洗(也称顺洗),至出水合格后才可送入给水箱。[1]

浮床设备结构

浮动床的本体结构如图1所示,其壳体一般是钢制的,出力不大时也可用环氧玻璃钢或有机玻璃。在壳体上设有视镜,以观察床层的运行情况;在内部有上下分配装置、床层、惰性树脂(白球)层等。
图1.浮床本体结构
(1)顶部分配装置
小型设备仍以孔板水帽或孔板滤网式为宜,大型设备多选用弧形支管式。无论哪种形式部应符合下列条件才能取得较好的运行效果:
①出水装置尽可能靠近顶部。
②开孔布置合理,配水均匀。
③开孔面积不宜太小,一般为出水管管截面积的3~4倍。
④在运行时,为了防止树脂流失,出水装置上包扎滤水网,通常采用18目窗纱,外层用50目涤纶筛网。
(2)底部进水装置
对于直径小于1.5 m的小型离子交换器,一般采用孔板水帽或孔板滤网式进水装置。为了缓解进水冲力,通常在进水管出口加装挡板。对于大型离子交换器,采用穹形孔板加石英垫层的形式。
(3)再生液分配装置
旧设备改装的浮床通常是出水装置与再生液分配装置为一体。因为浮床工作流速比再生液流速大6~10倍,同一装置很难保证再生液分配均匀,这一点很可能造成浮床工作交换容量偏低。因此应另外专设再生液分配装置为好,一般采用环形管开孔外包尼龙网的形式。
(4)惰性树脂层
浮床上面填充一层形状类似离子交换树脂的白球,其性能稳定,机械性能好,密度小于1g/m3,粒径为1.0~1.5 mm,装填高度一般为200~300 mm。由于惰性树脂层比水轻,在浮床充满水后自动浮动在顶部,不会和离子交换树脂混层。其作用主要有:①防止碎树脂堵塞滤网;②提高再生液分配的均匀性。[1]

浮床运行操作

①落床。当浮动床出水达到失效控制标准时,停止制水,树脂层恢复原状(落床)。落床有两种方式:重力落床和压力落床。重力落床:关闭进水门和出水门,静止约2~3 min,树脂由于自身比水重会自然沉降,适宜水垫层较低的设备。压力落床:关闭进水门,打开下部排水门,利用出水压力使树脂下落约需要1 min,适宜自控控制系统。
②再生。落床后,开启再生液进口阀和倒U形管(为防止空气进入树脂层而设,顶部通大气)上的排水阀,使再生液自上而下流经床层,由倒U形管排出。
③置换和正洗。进完再生液后,关闭再生液进口阀,开启置换水进口阀(如用喷射器输送再生液,则只需关闭浓再生液入口阀即可)立即进行置换,此时流速应控制与再生时相同,置换时间一般为15~30 min。然后调节水的流速至10~15 m/h,进行正洗,洗至排水基本合格,时间一般需15~20 min。正洗结束后,关闭清洗水进口阀和倒u形管上的排水阀,然后进行下述操作或转入短期备用。
④成床、顺洗及制水运行。开启下部进水阀和上部排水阀,以20~ 30 m/h的流速成床,使树脂以密实状整体向上浮起。然后继续用向上流的水进行清洗,直至出水水质达到合格标准(一般仅需3~5 min)。出水合格后,即可开启浮动床出口阀,关闭上部排水阀,投入运行。
⑤体外清洗。当阳床运行15~20个周期后,阴树脂运行20~30周期,树脂受到污染、破损等因素影响,运行阻力增加,出水水质变差,需要体外清洗。[1]

浮床工艺特征

(1)在交换运行过程中等保持较高的上升水速。使树脂床层托起的水速通常约7m/h,所以在交换运行中水速不能低于此数值,而且,为了防止在托起床层时(称成床)发生乱层的现象,其流速应突然上升,不宜缓慢上升。在交换运行的任何时刻都不能降低水速,以避免出现宋层下落的现象。国外,有时在浮床式离子交换系统中装备有循环用水泵,当系统出力较低时,启动此泵,以防止因床层中树脂颗粒下落而发生乱层的现象。
(2)在交换器内宜装满树脂。为了防止在用水流托起树脂层时发生乱层的现象,在国内常采用在交换器中装满树脂的办法,这样在成床和落床时, 由于树脂未层移动的距离短,就不易乱层;而且由于器内充满了树脂,所以设备的空间利用率较高。其缺点为无法在交换器内进行反洗,因此它对进水浊度的要求较高,且必须设置体外清洗设备, 以便在必要时将离子交换树指转移到交换器外面进行清洗.
( 3 )床层中树脂的浮动现象。在装满树脂的浮床式交换器的实际运行中, 由于树脂层破压实和转型等原因,在床层的底部会出现不大的水垫层,并有一小部分树脂呈翻滚的浮动状。这对于出水水质的影响通常是不大的,因为在床层的上部,水流出口端的大部分树脂没有乱层, 而且这些浮动态树脂大都量失效的型态。另一种浮床设备是在交换器中保留有反洗空间,因此可以进行反洗,由于这一空间的存在, 交换运行中必然会出现部分树指发生浮动的现象,在此种设备的运行中, 至少应保持有40%的树脂在上部配水装置上晕压实的状态,方能保证出水水质良好。
浮床除了具有对流式工艺的优点外, 还有水流通过床层的压头损失小的特点。这是因为它的水流方向和重力方向相反,在相同的流速下,它与水流从上至下的流向相比,树脂层的压实程度较小,因而水流阻力也小。 同时,在浮床式工艺中树脂受到的成力也较小。浮宋式离子交换没备的主娶待征是在其顶部设有配水装置,以集取出水和防止树脂颗粒被带出。在运行方面,浮床应有防止空气进人设备内的措施,因为在浮宋式交换器中树脂常是装满的, 如果有空气进入交换器内,就很容易混入树脂层中,从而影响其正常运行。通常采用的办法是,提高排水管的出口位置使它稍高于树脂层。[2]
参考资料


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