軟化過(guò)濾器是利用陽(yáng)離子樹脂,在一定的壓力下把硬度較高的水通過(guò)一定高度的陽(yáng)離子置換床,從而有效的去除水中硬度達(dá)到軟化水的過(guò)程。常用的濾料有陽(yáng)離子樹脂,主要用于水處理去除硬度,出水硬度小于50 mg/L。
軟化過(guò)濾器是陽(yáng)離子樹脂為床層,在水通過(guò)時(shí)將水中的硬度離子進(jìn)行置換。就是通常所說(shuō)的“離子交換軟化法”其原理如下:離子交換水處理是指采用離子交換劑,使交換劑中和水溶液中可交換離子產(chǎn)生符合等物質(zhì)的量規(guī)則的可逆性交換,導(dǎo)致水質(zhì)改善而交換劑的結(jié)構(gòu)并不發(fā)生實(shí)質(zhì)性(化學(xué)的)變化的水處理方式。在這種水處理方式中,只有陽(yáng)離子參與交換反應(yīng)的,稱陽(yáng)離子交換水處理;只有陰離子參與交換反應(yīng)的,稱陰離子交換水處理;既有陽(yáng)離子又有陰離子參與交換反應(yīng)的,稱陽(yáng)、陰離子交換水處理。由于原水的水質(zhì)千差萬(wàn)別,而對(duì)出水水質(zhì)的要求又多種多樣,所以有許多種類型的離子交換及某組合的水處理方法,采用這些水處理方法而使原水軟化、除堿和除鹽。離子交換劑中參與交換反應(yīng)的離子是鈉離子Na+時(shí),此方法稱為鈉(Na)型離子交換法,此交換劑稱為鈉(Na)型陽(yáng)離子交換劑,相類似的,有氫(H)型離子交換法及氫(H)型陽(yáng)離子交換劑等。
當(dāng)軟化樹脂置換了水中一定量的鈣鎂等的硬度離子后,將無(wú)法再軟化水,此時(shí)就需要將軟化過(guò)濾器進(jìn)行樹脂再生,也就是樹脂鈣污染后的還原再生法。
(1) 用Na溶液再生強(qiáng)陽(yáng)離子交換樹脂時(shí),宜采取分步再生法。開(kāi)始以低濃度Na溶液再生,因?yàn)榇藭r(shí)從樹脂上解吸下來(lái)的Ca2+濃度高,但Na濃度較低,即使形成少量Ca2+Na沉淀也會(huì)被溶液沖走。然后逐步提高Na濃度,此時(shí)從樹脂上解吸下來(lái)的Ca2+濃度低,不會(huì)形成Na沉淀。
(2) 由于弱陽(yáng)離子交換樹脂是用強(qiáng)陽(yáng)離子交換樹脂的再生廢液進(jìn)行再生的。因此,在進(jìn)酸的同時(shí),弱陽(yáng)離子交換器必須進(jìn)稀釋水(JF9201濾后水),進(jìn)水量以液位不超過(guò)交換器進(jìn)酸口為宜。另外注意觀察弱陽(yáng)離子交換器排出的再生廢液顏色,如呈白色渾濁物,即使調(diào)節(jié)進(jìn)酸濃度。
(3) 進(jìn)酸完后,弱陽(yáng)離子交換器必須立即進(jìn)JF9201濾后水置換清洗,強(qiáng)陽(yáng)離子交換器必須立即進(jìn)精制水置換清洗。
(4) 冬季由于再生液溫度低,更易出現(xiàn)鈣污染。因此在再生前,弱陽(yáng)離子交換器必須擦洗反洗,弱陽(yáng)離子交換器必須與強(qiáng)陽(yáng)離子交換器之間再生廢液的管道必須反沖,做到防患于未然。
軟化樹脂再生是離子交換水處理中很重要的一環(huán)。影響再生效果的因素很多,如再生方式,再生劑的種類、純度、用量,再生液的濃度、流速、溫度等。要取得好的再生效果,必須進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn),確定最優(yōu)的再生條件。軟化樹脂再生方式按再生液流向與運(yùn)行時(shí)水流方向分為順流、對(duì)流和分流三種。
順流再生是指再生液流向與運(yùn)行時(shí)水流方向一致的再生方式,通常是自上而下流動(dòng)。
對(duì)流再生指再生液流向與運(yùn)行時(shí)水流方向是相對(duì)的。習(xí)慣上將運(yùn)行時(shí)水流向下流動(dòng),再生液向上流動(dòng)的水處理工藝稱逆流再生工藝。將運(yùn)行時(shí)水向上流,床層浮動(dòng);再生時(shí)再生液向下流的水處理工藝稱浮動(dòng)床工藝。對(duì)流再生可使出水端樹脂層再生度最高,出水水質(zhì)好。
分流再生是指再生液自交換器的上端和下端同時(shí)進(jìn)入,由樹脂層中間的排水裝置排出,運(yùn)行時(shí)水自上而下流過(guò)床層。這種交換器上部床層采用順流再生工藝,下部床層采用對(duì)流再生工藝。
再生劑用量是影響再生的重要因素,其概念是單位體積樹脂所用的再生劑的量,單位為kg/m3(樹脂)或g/L(樹脂)。另外常用的一個(gè)指標(biāo)是再生劑比耗,它是指投入的再生劑的量與所獲得樹脂的工作交換容量的比值。還有一種表示法即再生劑耗量,是預(yù)計(jì)取得單位工作交換容量所需純?cè)偕鷦┝浚瑔挝籫/mol。軟化樹脂從理論上講1mol的再生劑應(yīng)使交換樹脂恢復(fù)1mol的交換容量,但實(shí)際上再生反應(yīng)最多只能進(jìn)行到離子交換化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài),只用理論量的再生劑再生樹脂,并不能完全恢復(fù)其交容量,所以用量必須超過(guò)理論量。提高再生劑的用量,可以提高樹脂的再生程度,但再生劑比耗增加到一定程度之后,再生程度的提高則不明顯。再生劑用量與離子交換樹脂的性質(zhì)有關(guān),一般強(qiáng)型樹脂所需再生劑用量高于弱型樹脂。不同的再生方式,再生劑用量也有所不同,一般順流再生的再生劑用量要高于逆流再生的。
軟化樹脂再生方式采用順流時(shí),由于再生液首先接觸到的是上部完全失效的樹脂,所以這一部分樹脂得到了很好的再生。當(dāng)再生液再往下流與交換器底部樹脂接觸時(shí),再生液中已經(jīng)積累了大量被置換出來(lái)的離子,嚴(yán)重影響了交換樹脂的再生程度,使這部分樹脂沒(méi)有得到充分的再生,影響了出水水質(zhì)。如果要提高這部分樹脂的再生程度,就要增加再生劑的用量。
軟化樹脂再生方式采用逆流時(shí),由于交換器底部樹脂總是和新鮮的再生劑相接觸,所以可以達(dá)到很高的再生程度,運(yùn)行時(shí)水最后和這部分再生程度高的樹脂接觸,保證了出水水質(zhì)。采用逆流再生時(shí),交換器上部樹脂再生程度差,雖然它首先與進(jìn)水接觸,但由于水中從樹脂交換下來(lái)離子含量少,所以還是可以進(jìn)行離子交換的,這部分樹脂的交換容量仍可以得到充分的發(fā)揮。因此這種再生方式比較優(yōu)越,使用得也比較廣泛。
再生液的濃度與再生方式有關(guān),一般順流再生的再生液濃度應(yīng)高于逆流再生的。通常HCl以3%~5%為宜,NaOH以2%~4%為宜。提高再生液的溫度能提高樹脂的再生程度,但再生溫度不能超過(guò)樹脂允許的最高使用溫度,一般強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂用鹽酸再生時(shí)不需加熱。強(qiáng)堿性Ⅰ型陰樹脂的再生液溫度為35~50℃。強(qiáng)堿性Ⅱ型陰樹脂適宜的再生液溫度為35±3℃。再生液流速影響著再生液與樹脂的接觸時(shí)間,一般以4~8m/h為宜。逆流再生的再生液流速應(yīng)保證不使樹脂亂層。再生液的溫度很低時(shí),不宜提高流速。
1、軟化過(guò)濾器廣泛用于水處理的工藝中,可以單獨(dú)使用,但多數(shù)是做為水質(zhì)深度處理(交換樹脂、電滲析、反滲透)的預(yù)過(guò)濾;
2、可根據(jù)工藝要求填加陽(yáng)樹脂濾料;
3、采用氯化鈉再生處理;
4、造價(jià)低廉,運(yùn)行費(fèi)用低,操作簡(jiǎn)便易于維護(hù)保養(yǎng);
5、可去除水中的鈣鎂離子,從而降低水的硬度,滿足深層凈化的水質(zhì)要求;
6、濾料經(jīng)過(guò)再生,可多次使用,濾料使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
軟化過(guò)濾器適用于反滲透、電滲析、離子交換器等系統(tǒng)的預(yù)處理;發(fā)電、化工、造紙、飲料等的原水前期過(guò)濾處理;化工廠給水的硬度去除;生活用水預(yù)處理;回用水處理;游泳池用水處理中。
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