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软化水设备离子交换树脂工作过程

软化水设备主要作用就是除去水中的Ca2+、Mg2+,使硬水变成软水,以防止锅炉结垢。当水源水的碱度较低时,低压锅炉的给水都可以采用钠离子交换处理。软水器一般由运行、反洗、吸盐、盐箱补水、正行等五个工位组成。

1.运行

水通过交换器中的离子交换树脂层,除去水中大部分或全部钙、镁离子的过程。其离子交换的反应过程如下:

软化水设备工作原理

当水流首先接触的上层交换剂失效后,继续进入的原水就与下一层交换剂进行离子交换,从而使工作层不断下移。整个交换剂层便分为三个区域,上部是失效的树脂层,在这一层中由于前期的运行,交换剂都已呈Ca2+、Mg2+型,失去了继续软化的能力,硬水通过这层时不再发生变化,故这一层称为失效层(也叫饱和层);中间一层为交换层,也叫工作层,水通过这一层时,水中的Ca2+、Mg2+与交换剂中的Na+进行交换反应,因此在这层交换剂中既有Na型的,也有Ca、Mg型的;最下部的交换剂是尚未参加交换反应的,基本都是Na型。

随着交换剂的运行,失效层的区域不断增大,工作层不断下移,未交换区域随之减少。当工作层下移至接近交换剂层底部时,出水中将会因Ca2+、Mg2+穿透而出现硬度,因此为保证出水合格,应在底部保留一定的Na型未交换剂层,即当工作层到达交换剂层底部之前,就应再生交换剂,故最底层的未交换剂层被称为保护层。

 离子交换工作情况

影响工作层厚度的因素:

①、运行流速,水通过交换剂层的流速越快,工作层应越厚。

②、原水水质,出水质量标准一定时,原水中要除去离子浓度越大,工作层应越厚。

③、离子交换剂的颗粒越大,水流温度越低,交换反应的速度慢,工作层就应越厚。

2.再生过程

使失效离子交换树脂恢复交换能力的过程,包括但不限于反洗、再生、置换、正洗等步骤。

3.反洗

离子交换树脂失效后,用水由下向上清洗离子交换树脂层,使其膨胀而松动,同时清除树脂层上部的悬浮物和破碎树脂等杂质的步骤。

反洗的目的:一是通过反洗,使运行中压紧的树脂层松动,有利于树脂颗粒与再生液充分接触;二是清除运行时在树脂表层积累的悬浮物及破碎的树脂,使交换器的水流阻力不会越来越大。同时为保证反洗时完整的树脂不被冲走,需要在罐体顶部设置一定的反洗空间,反洗强度越大要求的反洗空间越大。设计时,顺流再生与逆流再生固定床离子交换器应有树脂高度的40%~50%的反洗膨胀高度。

4.再生

将一定浓度的再生液以一定的流速流过失效的离子交换树脂层,使离子交换树脂恢复其交换能力的步骤。根据再生液的流向不同,再生又分为顺流再生(再生液的方向与运行时的方向相同)和逆流再生(再生液的方向与运行时的方向相反)两种。本技术手册将再生称为吸盐。

再生剂的耗量:使交换剂恢复1mol的交换能力,所消耗再生剂的量(g),称为再生剂的耗量,用NaCl再生时,也称为盐耗。

5.置换

置换是再生的延续步骤。交换器停止进盐后,继续以再生时的液流流向和相近的流速注入水,使交换器内的再生液在进一步再生树脂的同时被排代出来。

再生液进完后,罐体上部及树脂内还有未参与再生的盐液,为充分利用这部分盐液,继续从喷射器进水进行清洗。一般清洗水量为0.5~1倍树脂体积。置换时,盐箱内的空气止回阀关闭,空气不得进入罐体。

6.盐箱补水

盐水吸完后,向盐箱中补充再生所需盐耗量的水。25℃下,1L水可溶解360g盐达到饱和(浓度为26.4%)。为使盐箱中的盐液达到饱和,应确保溶解时间大于6hr,且盐箱中有足够的固体盐。

7.正洗

置换过程结束后或者停备用交换器开始投运前,进水按运行时的流向清洗离子交换树脂层,洗去再生废液和需除去的离子,直至出水合格为止的步骤。一般正洗水量为3~6倍树脂体积。

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