混床設備

　　混床是混合離子交換柱的簡稱，是（shì）針對離子交換技術所設計的設備。

　　所謂混床，就是把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合裝填（tián）於同一交換裝（zhuāng）置中，對流體中的離子進行交換、脫除。由於（yú）陽樹脂的比重比陰樹脂大，所以在混床內陰樹脂在上陽樹脂在下（xià）。一般陽（yáng）、陰樹脂裝填的比例為1：2，也有裝填比例為1：1.5的，可按不同樹脂（zhī）酌情考慮（lǜ）選擇。混床也分為體內同步（bù）再生式混床和體（tǐ）外再生式混床。同步再生式混（hún）床在運行及整個再生過（guò）程均在混床內進行，再生時樹脂不移出設備以外，且陽、陰（yīn）樹脂同時再（zài）生，因此所需附屬設備少，操作簡便。

　　混床處理工藝的設備包括混合離子交換（huàn）器和體外再生設備。其（qí）中（zhōng）體外再生設備主要包（bāo）括樹脂分（fèn）離器、陰(陽)樹脂再生器、樹脂貯存塔、混雜樹脂塔（tǎ）和酸堿再生設備。國內混床處理工藝主要特點（diǎn）體現（xiàn）在樹（shù）脂分離再生工藝（yì）上。樹脂的分離再生工藝有三種。

　　1、出水水（shuǐ）質優良，出水pH值接近中性。

　　2、出水水質穩定，短時間運行條件變化（如進（jìn）水水質或組分、運行（háng）流速等）對混床出水水質影響不大。

　　3、間斷運行對出水水質的（de）影（yǐng）響小，恢（huī）複到停運前水質所需的時間比較短。

　　4、回收（shōu）率達到100%

　　混床外殼製作材質有玻璃鋼、有機玻璃、不鏽（xiù）鋼、碳鋼、防腐等，外型為圓柱型，直徑Φ200—2500mm，產水量從0.5t/h—98t/h。陽床裝（zhuāng）載強酸陽離子（zǐ）交換樹脂，陰床裝載強堿陰離子交換樹脂，裝載高度一向在1000—2400 mm，小型（xíng）濾帽式設備底部（bù）沒有（yǒu）承托層，中大型設備底部有粒度（dù）不同（tóng）多級別石英砂承托層（現不建議這樣做（zuò），因為酸洗的時候石英砂和酸會產生化學反應，對（duì）水質造成（chéng）影響），逆流再生固定床樹（shù）脂頂層有200 mm厚壓（yā）脂層樹脂（特殊的樹脂用（yòng）來（lái）覆蓋（gài）下麵的樹脂）。有機玻璃柱運行壓力≤0.15MPa，其他（tā）材質的設備運行壓力≤0.6MPa。陽床配備有（yǒu）酸箱、酸泵再生係統，陰床配備有堿箱、堿泵再生（shēng）係統。

　　運行

　　本（běn）係統有（yǒu）兩種進水方式：軟化(軟（ruǎn）化器處理水)進水和初脫鹽(反滲（shèn）透處理水)進水（shuǐ），分別由各自的控製閥控製進水（shuǐ）。

　　運行時，開初脫鹽進水（shuǐ）控製閥、進水閥、產水閥，其他閥（fá）們均應關閉！

　　反洗

　　關（guān）閉進水閥、產水閥；打開（kāi）反洗進（jìn）水閥、反洗（xǐ）排放閥，以10m/h反洗15min。然後，關閉反洗進水（shuǐ）閥、反洗排放閥。靜置，沉降5~10min。開排氣閥、中排閥，部分排水至樹脂層表麵上10cm左右（yòu），關閉排氣閥、中排閥（fá）。

　　再生

　　開進水閥、加酸（suān）泵、進酸閥（fá）、中（zhōng）排閥，以5m/s、200L/h對陽樹脂進行再生，用反滲透產水對陰樹脂進（jìn）行清洗，維持柱內液麵在樹脂層表麵上10cm。對陽樹脂再生（shēng）30min後，關進水閥、加酸泵、進酸閥，開反洗（xǐ）進水閥、加堿泵、進堿閥，以5m/s、200L/h對陰樹脂（zhī）進行再生，用（yòng）反滲（shèn）透產水對陽樹脂進行清洗，維持柱內液麵在樹脂層表麵上10cm，再（zài）生30min。

　　置換、混脂、衝洗

　　關加堿泵、進堿（jiǎn）閥，開進水閥，上下同時進水對樹脂（zhī）進行置換、清洗。30min後，關進水閥、反洗進水閥、中排閥，開反洗排放閥、進氣閥、排氣閥，以壓力0.1~0.15MPa，氣量2~3m3/(m2·min)，混合樹脂0.5~5min。關反洗排放（fàng）閥、進氣閥，沉降1~2min。開進水閥、正洗排放（fàng）閥，調節排氣閥，灌（guàn）水至（zhì）柱（zhù）內無空氣後，關排氣閥（fá），對樹脂衝洗。當電（diàn）導率達到要（yào）求時（shí），開（kāi）產水閥，關正洗排放閥，開始製水。

　　樹脂二次分離再生工藝
　　是（shì）將失效（xiào）的混床樹脂輸送至樹脂分離器(陽樹（shù）脂再生器)，完成水（shuǐ）力分離後，將上層的陰（yīn）離子交換樹脂移送（sòng）混床至陰樹脂再生器。陰陽樹脂分離麵（miàn）附近的（de）混合（hé）樹脂輸送到混雜樹脂塔，然後（hòu）分別再生陰陽樹脂。對於混雜樹脂塔內的樹脂，下一次再生時將被送回到樹脂分離器(陽樹脂再生器)內進行（háng）二次分離。在這裏，樹脂分離器同時作為陽（yáng）樹脂再生器。
　　錐體分離再生工藝
　　錐體分離再生（shēng）工藝是將樹脂（zhī）分離器底部作成一錐體。該設備同時（shí）作（zuò）為陰樹脂再生器（qì）而不作為陽樹脂再生器。失效樹脂從混床（chuáng）輸送（sòng）到樹脂分離器完成水力分（fèn）層後，位於樹脂分離器下（xià）部（bù）的陽樹脂從錐體底部被輸送到陽樹（shù）脂再生器。由於樹脂分（fèn）離器底部為一錐形體，樹脂分離界麵的樹脂很少，從而減少中間混合樹脂的數量，提高分離（lí）效果。在輸送陽（yáng）樹脂時，分離界麵在自動控製時的自動檢測（cè）常采用光電法或電（diàn）導法。所謂光電法即采用光電計檢測陰陽樹脂顏色的深淺；而電導法則采用測量陰陽樹脂輸送水的電導變化，當充入W2氣體的（de）樹脂輸送水（shuǐ）由陽樹（shù）脂變（biàn）為陰樹脂時（shí），其電導將變小。利用兩種方式產生的信號變化來（lái）控（kòng）製陰陽樹脂界限。
　　陰陽樹脂再生工藝
　　是將失效樹脂從混床輸送到樹脂分離器內，失（shī）效樹脂水力分層後，在分離器內（nèi）同時對陰陽樹脂進行（háng）再生。樹（shù）脂分離器同時（shí）作為樹脂再生器。該方式同補給水處理除鹽混床完全相同。 

離子交換器（qì）

　　離子交換器（qì）工藝需要將交換劑放在離子交換器(或稱為床)內進行，離子交換劑失效後通過再生來恢複離子交換能力。為了提高離子交換工藝的經濟性和技術適用性，產生了不同樹脂的組合、不（bú）同的床型以及各種離（lí）子交換係統。常見的離（lí）子交換器有固定床(離子交換器)和連續床兩類（lèi）。

　　工作原理就是離子的交換。

　　運行時：陽（yáng）樹脂(H-R)+(M+)→(M-R)+(H+)

　　陰樹（shù）脂(OH-R)+(X-)→(X-R)+(OH-)

　　其中M+為金屬離（lí）子，X-為陰離子（zǐ）。再生過程為其逆過程。

　　離子交（jiāo）換（huàn）器的失（shī）效控製

　　離子（zǐ）交（jiāo）換除鹽水處理較簡單的流程為陽床-陰床組成的一級（jí）複床除鹽係統。有的一級複床除鹽係統采用單元製，即每套一級複床除鹽係統包括（kuò） 陽床、（除碳器（qì））、陰床各（gè）一台，在離子（zǐ）交換除（chú）鹽運行過程（chéng）中（zhōng），無論是陽床還是陰床先失效，都是同（tóng）時（shí）再生；還有的一級複床除鹽係統（tǒng）采（cǎi）用母管製，即陽（yáng）床與陽床或陰床（chuáng）與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就（jiù）再生哪一台。

　　1 檢測和控製原理

　　強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的（de）吸附順（shùn）序為：

  Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力較弱，所以當離子（zǐ）交換時樹脂層的各種離子吸（xī）附層逐漸下（xià）移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當（dāng）保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器（qì）失效（xiào）是以（yǐ）漏鈉為標準的；其反應方程為（wéi）（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：

　　An++nRH=RnA+nH+

　　HCO3-+ H+ =H2O+CO2↑

　　強堿性陰樹脂（zhī）對水中各種陰離子的吸附順序為：

  SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力較弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透（tòu）時，首（shǒu）先泄漏（lòu）的是最下（xià）層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏矽為標準的（de）；其反應方程為（B代表酸根（gēn）陰離子，R為樹脂基團）：

　　Bm-+mROH=RmB+mOH-

　　2 設（shè）備優點

　　(1)　出水水質優良，出水pH值接近中性。　

　　(2) 出（chū）水水質穩定，短時間運行條件變化（如（rú）進水水質或成分、運行流速（sù）等）對混床出（chū）水水質影響（xiǎng）不大。　

　　(3) 間（jiān）斷運行對出水水質的影響小，恢複到停運前（qián）水質所（suǒ）需的時間比較短。

　　(4) 產水水質優良，電導率≤0.2us/cm

　　離子交換器主要用於純（chún）水（shuǐ）和高純水的製備，主要用（yòng）於中高壓鍋爐給水；新材料、新能源、化工新材料，輕金屬（shǔ）材料、納米材料、玻璃鋼石墨（mò）、複合（hé）材料等的生產工藝用水。