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      1. 产品简介

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脱盐水系统主要由预处理设备、一级脱盐设备、二级脱盐设备组成。预处理采用碳滤,以去除水中悬浮颗粒物、有机物、余氯等影响树脂交换能力的杂质。除盐采用二级除盐工艺。其中除盐采用满室式双室床体,利用强弱树脂联合的方式,提高复床的周期制水能力。二级除盐采用混床工艺,以确保出水水质合格。
按照系统工艺划分,系统可分为脱盐水系统、再生系统、中和系统及空气系统四大部分。
本系统主要以离子交换工艺处理各种无机盐类,确保工业水、工艺冷凝液以及透平冷凝回收液经二级化水脱盐处理后的各项指标满足生产工艺以及锅炉用水水质标准。

为了确保系统中的离子交换设备可以持续正常运行。系统设有再生系统,利用HCL及NaOH再生液对阳阴离子交换器以及混合离子交换器内部的饱和树脂进行再生以恢复其交换能力确保系统正常产水。

此外,系统还设有中和系统以及空气系统。中和系统主要利用酸碱对离子交换系统排放的废水进行中和反应处理,使终排放的废水满足国家排放标准要求;而空气系统主要用作对离子交换系统中的过滤器、混床工艺用气、中和池搅拌用气以及系统中所有气动阀的仪表用气,由于工艺用气与仪表用气对压力、气的质量以及气源的稳定性有所不同。此工艺用气由业主提供装置空气,考虑到工艺用气主要用作过滤器冲洗、混床的气擦洗以及混合树脂、和中和池搅拌之用,无需连续供应空气,因此在水站内设置空气储罐调节用气。而仪表用气属于稳定型供气系统因此系统采用仪表空气气源作为系统的供气。

2. 出水水质

出水水质:出水电导率≤0.2us/cm(电阻≥5MΩ);出水电导率≤0.1us/cm(电阻≥10MΩ)。

3. 适用范围

离子交换工艺纯水制备系统适用于企业生产纯水工艺用水、锅炉补给用水、离子法污水处理。其使用范围:工业企业纯水站、工业污水处理除硬系统(降低污水中的硬度,便于后级处理)。

4. 工艺及工艺流程

采用阳、阴离子的交换原理,从水体中置换出阳离子及阴离子,确保水质含离子浓度达到项目所需要求以内的离子法处理工艺。

4.1. 原水为自来水处理工艺

4.1.1离子交换纯水处理工艺(原水为自来水)

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4.1.2再生系统工艺

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4.2. 原水为地表水处理工艺(需要处理地表水污泥)

4.2.1离子交换纯水处理工艺(原水为地表水) 

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特点

1、此离子交换工艺的出水水质稳定,周期运行过程中水质波动不大。

2、离子交换工艺的再生过程简单,可实现全自动再生过程,再生运行费用低。

3、离子交换整套系统可以实现全自动控制,其运行过程不需要人为操作,并能可靠地自动运行。

4、离子交换工艺更适用于水体含盐量<350mg/l的水质,其优点表现在水质处理好,运行费用低。

5、离子交换纯水系统投资比同等进、出水质,水量的反渗透纯水系统投资低。

6、离子交换纯水系统的原水水质要求不高,较反渗透纯水系统前端预处理系统更简单,系统投资更节省。

7、离子交换纯水系统比反渗透纯水系统出现设备故障的可能性较低,维护更简单。

8、主要设备采用钢结构制造,设备均做好必要的防腐措施,其使用寿命≥20年。

设备工艺特点:

1. 系统设备功能特点

絮凝剂加药装置

本装置的主要功能是投加药剂,药剂投加采用计量泵进行投加, ,控制药量直观、准确。本装置包括药剂溶解、计量泵。

一体化重力式净水装置

一体化重力式净水装置是本公司整理融合国内外技术自主开发的新一代净水设备,它具有施工周期快、综合投资省、布置紧凑、灵活、占地面积小、出水水质优良、操作维护简单等特点,是城镇给水、工矿企业给水净化的理想设备。处理后水质符合国家《生活饮用水卫生标准》,该设备的推出为城镇给水、工矿企业等中小型自来水净水站的处理提供了一个更便利的途径,该产品在一九九九年获国家建设部工程建设推荐产品,自产品问世以来,已为众多用户提供了便利,并获得良好信誉。

一体化重力式净水装置主体设备为钢结构,在本公司的工厂内制成成品,运抵现场时就位,拼装即能投入使用。施工周期快。

一体化重力式净水装置在设计上也充分考虑了各地区性的水质差异情况,在合理选取投药点的同时,增加了混凝反应功能,使装置具有充分的混凝反应时间。并较保守地设计表面负荷,使设备更具有耐冲击负荷的能力,更适合各地区不同的水质场合,过滤系统采用小阻力配水进行深层慢滤,确保滤后出水浊度≤3度。

一体化重力式净水装置在设计上突出方便实用、操作简单的特点,整套系统巧妙地利用水力学特性,实现自动运行,对操作人员素质要求不高,一般人均可操作自如,并能自动控制设备运行终点。当滤层表面堵塞到一定程度时自动反冲,整套装置没有运动部件,设备故障几平为零,运行可靠,便于维护。

整套装置由快速斜管沉淀器及重力式过滤器两大部份组成,两大部件的技术及性能简要介绍如下:

(1)快速斜管沉淀器

快速斜管沉淀器是在传统的平流式沉淀器的基础上改进而成的,在沉淀器内设置了斜管,增加了沉淀面积,因此斜管沉淀器的效率得到大大提高。使同等面积的沉淀器增加了出水量,换言之,在处理同等水量的前提下,可缩小设备(或装置)的体积,减少设备投资。在增加了斜管缩小设备体积的同时,在技术上还大大改善了水力条件:斜管的管径、间距足够小时,(一般在30mm左右),水流处于层流状态,此时颗粒的沉降不受水流干扰,提高了沉淀的稳定性。颗粒沉降的路程缩短,因而缩短了沉降时间。本沉淀器还设置了一个混凝反应区,原水进入后,先经混凝反应悬浮杂质絮凝成较大颗粒,再进入沉淀区,确保沉淀效果,一般情况下进水浊度在1000ppm以内时,沉淀器出水浊度已≤15ppm。

(2)重力式过滤器

本装置设计为水力自动反冲, 其工作运行原理如下:

过滤时的流程是:经沉淀或澄清后的清水,经配水槽、U型管进入虹吸上升管,再由顶盖内的布水档板均匀地布水于滤料层中,水自上而下通过滤料层过滤,过滤水从小阻力配水系统进入集水区,即出水箱储存,当水位上升至出水管时,过滤水就流入清水池。

滤池刚投入运行时,滤料层较清洁,但当运行到一定的时间之后由于滤料层中固体颗粒杂质的逐渐增多,因此水头损失也随之增加,水位就沿着虹吸上升管慢慢升高,当水头损失增大到一定程度之后,使虹吸上升管中的水位升高到虹吸辅助管口时,水便从辅助助管口急速流下,依靠水流的挟气和引射作用及抽气管不断带走虹吸管中的空气,使虹吸管形成真空,虹吸上升管中的水便大量地越过管顶,沿虹吸下降管落下,这时,就开始了反冲洗过程。冲洗水箱的水经过连桶管、集水区和配水系统从下而上冲洗滤料层,冲洗的废水通过虹吸管流入排水井排出。在冲洗过程中,水箱的水位逐渐下降,约冲洗5min左右,水箱水位下降到虹吸破坏器时,虹吸即被破坏,冲洗过程就此结束,过滤又重新开始。

设置本装置,可省去了传统的机械反冲水泵,同时不需要抽取清水池的清水作反冲用水,使整个系统因减少了反冲洗泵及相关的管道、阀门、管件而变得更为简单,大大地减轻操作管理强度及设备投资。由于反冲是视滤层的堵塞程度而自动进行,减少了人为操作的失误,整套装置甚至可以在无人操作的状态下运行。

由此可见,采用组合式自动一体化净水装置作为中小型自来水厂的净化设施有很多其他设备无可比拟的优点。它的采用,将使整个处理系统变得更加实用、可靠和方便。无论从技术上或经济上都比老式净化装置更具优越性。目前,该种产品已被越来越多的用户应用于小型水厂,已成为传统带反冲泵装置的净水器的换代产品。

1.1 原水箱(池)

储存及调节原水水量,水箱设液位计,与原水泵联动,有效防止原水泵抽空等现象的发生。

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1.2 原水泵

为后级离子交换系统提供稳定的流量及动力。水泵为铸铁材质,数量为2台,采用一用一备的方式运行,并且定期根据系统预设的模式轮换运行。水泵根据原水箱液位、除碳器水箱液位及后级离子交换系统程序自动启动及停止。此外水泵旁设有现场控制设备,设有现场及远程切换功能并可进行现场手动控制。

1.3 活性炭过滤器

原水中的悬浮颗粒物、有机物、余氯及色度等物质可采用活性炭滤料进行过滤、吸附处理,由于活性炭表面布满平均直径为20-30埃的微孔,因此具有很高的吸附能力。此外,活性表面有大量的羟基级及羧基官能团,可以对各种性质的有机物进行化学吸附以及静电引力作用。因此活性炭过滤器被用作预处理系统中的深度处理设备。将有机物、余氯等对后级离子交换树脂的影响程度降至低。 

1.4 满床式双室阳床

1.4.1 功能及原理

满床式双室阳床利用内部的弱阳、强阳树脂置换水中的绝大部分溶解性阳离子。

双室阳床中弱阳、强阳树脂均能发挥各自的特点。弱酸阳离子交换树脂对碳酸盐硬度具有很高的工作交换容量,其交换容量比强酸阳离子交换树脂高出1倍多而且该树脂对再生液的要求不高,可以利用强酸阳离子交换树脂的再生废液进行再生;而强酸阳离子交换树脂交换容量虽然没有弱阳树脂高,但其具有较好的交换彻底性,出水水质得到很好的保证。将上述两种树脂组合成为双室床可以充分发挥两种树脂的特点,既可以得到较高的交换容量而且可以大幅降低再生比耗。

阳床的具体的交换过程如下:

RH+NaCL→RNa+HCL

2RH+Ca(HCO3)2→R2Ca +2H2CO3

注: RH-代表氢型树脂

NaCL、Ca(HCO3)2-代表水中的溶解性盐

HCL、2H2CO3-代表交换后水中的有机酸

RNa、R2Ca -代表饱和树脂

1.4.2 设备工艺特点

本双室阳床采用现时新离子交换技术——满室床离子交换工艺。是我公司引进并合作在中国市场的又一高新技术产品。

满室床技术无论从结构到工艺都较旧式先进,其特点主要表现以下几点:

A、满室床技术采用逆流再生工艺,再生液耗用量远低于旧式的顺流再生工艺。同等的设备工况下,再生液耗用量较顺流再生工艺少20%以上。而该技术与逆流再生浮动床及固定床工艺相比,再生液耗用量相若。但清洗水用量远低于上述设备。

B、满室床技术采用浮动运行方式,因此运行流速较固定床高,设备的过负荷能力优于顺流及逆流固定床,而该技术与浮动床技术相比大的优点是不会出现因为操作不当而发生运行乱层的现象。其主要的原因是设备内部基本充满交换树脂,运行时树脂根本不会出现滚动的现象。

C、满室床技术还可以防止小颗粒树脂及破碎的树脂向上移动并汇集于顶部的水帽板,堵塞水帽,使罐内的压差升高终影响产水水量。

D、满室床的运行流速较高,因此处理水量也较固定床大,设备占地面积小。

E、满室床技术省去反冲洗过程,并以定期利用树脂清洗塔定期将树脂移出清洗的方法,代替反冲洗过程,这样可以大量节省反冲洗水量。通常情况下定期清洗周期为4-6个月,清洗过程只需移出塔内20%的树脂进行清洗即可,大大减小树脂清洗塔的规格。

F、满室床设备无需考虑反冲洗时必须保留的膨胀空间,因此设备在同等树脂填装下的高度可以做到更低,有效节省设备投资,而且设备厂房高度也可以降低。

1.4.3 结构特点

本设备采用钢衬胶结构,设备衬胶厚度为二层,厚度为2+3mm,并应延至外部法兰结合面;附属管道衬胶厚度为一层,厚≥3mm。衬胶为天然半硬橡胶。水帽采用ABS材质。

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1.4.4 配置及运行

本系统设置2台阳床,以1用1备的方式运行。阳床采用自动控制模式。阳床的再生控制根据阴床的运行来确定,当阴床需要进行再生,则阳床同时进入再生程序,备用交换器自动切换到运行状态继续对后级系统供水,进入再生的设备完成再生清洗程序后自动回到备用状态。

1.4.5 除碳器

除CO2器的主要用途是利用物理吹脱的方法使水中的碳酸根离子转换成为CO2,终从原水中分离去除。其主要目的是延长阴离子交换器的运行周期。

由于阴树脂的交换容量大大的小于阳树脂,如果阳床出水直接进入阴床,则阴床的运行周期会很短,需要频繁的再生。为了避免改状况,阳床后设置了除二氧化碳器,吹脱水中的碳酸根离子,降低水中的阴离子浓度,减少阴床的负荷,延长阴床的运行周期。除二氧化碳器的主要机理如下:

             HCO3¯ = OH¯ + CO2↑

             OH ¯ + H+ = H2O

由于经过了阳床的处理,水中的绝大部分阳离子为氢离子,当水中的碳酸根与氢离子结合后,并在风机的鼓风下,产生了水和二氧化碳,二氧化碳气体随着空气排放到大气中。

1)除碳器工作原理

鼓风式除二氧化碳器(以下简称除碳器)是水处理系统中的常用设备。在阴阳离子交换水处理工艺中,除碳器常常安装在阳离子交换器的下游,阴离子交换器的上游,此时可大大降低阴床的负担,提高阴床的周期制水量,降低再生剂的消耗。在反渗透水处理工艺中,除碳器常常安装在反渗透系统的下流,这时可进一步提高出水水质,降低出水电导率,降低后续精处理装置的负担。

除碳器的主要作用是脱除水中的游离二氧化碳,同时还可以降低其它可溶性气体杂质的含量,如氨气、二氧化硫等。当水的Ph值小于4.3时,水中的碳酸几乎完全以二氧化碳的形式存在。如下式变化:

 H+  +  HCO3 -  =H2CO3  =  CO2 +  H2O

此时,用一个装置,水从上喷淋而下,空气从下鼓风而上,经过塔中的多面空心球填料,使空气流与水滴充分接触,由于空气中的二氧化碳含量很小,分压很低,只占大气压力的0.03%,根据亨利定律,当水中的二气化碳含量很高时,此时,二氧化碳便逸入二氧化碳分压很低的空气流而被带走,从而除去水中的大量二氧化碳,也就是除去了水中大量的阴离子HCO3 -  。经除碳器处理后,水中的二氧化碳含量一般小于10mg/L。效果较理想时,可以小于5mg/L。

2)除碳器技术参数

1、处理后水的二氧化碳含量:≤5mg/L;

2、处理每吨水所需的空气量:≤40Nm3 ;

3、淋水密度:≤60m3/m2h ;

4、填料填装高度:2000mm;

5、填料比表面积:300m2/m3 ;

6、设备材质:碳素钢内喷塑;

7、设备出力:12m3/h。

3)影响除碳器除碳效果的因素

负荷 由于进入除碳器的水中CO2含量很高,若除碳器的进水负荷过大,则可能恶化除碳效果。因此,除碳器的进水应连续、均匀且维持额定负荷;

风水比 所谓风水比是指在除碳时每处理1m3水所需要的空气的立方米数。理论上讲,除CO2其风水比应维持在15~40m3空气/m3水,风水比低于上述值时,会使除碳效果受到影响;

风压 风压过低会使CO2不能顺利的从出风口排走,则已脱出的CO2还会重新溶解在水中;使水中CO2的含量增高;

填料 填料主要影响水的分散度,分散度大有利于除碳;

水温 提高水温会加快CO2从水中的脱除速度,有利于除碳,但过高的水温会影响后续阴离子树脂的热稳定性;

6、  风机的进风质量 风机进风要新鲜,不含灰尘及及气体杂质(如CO2、NH3、H2S等),否则会影响除碳效果及阴床进水水质。 

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1.4.6 除碳器水箱

除碳器水箱可以储存除二氧化碳器出水,并且可以避免中间水泵由于抽空而受损。水箱采用碳钢结构,内衬天然橡胶,水箱配套液位装置,控制中间水泵及原水泵的启停。

1.4.7 中间水泵

为后级阴离子交换系统提供稳定的流量及动力。水泵为不锈钢材质,数量为3台,采用1用2备的方式运行并且定期根据系统预设的模式轮换运行,水泵根据水箱液位及后级离子交换系统程序自动启动及停止。此外水泵旁设有现场控制设备,设有现场及远程切换功能并可进行现场手动控制。

1.4.8 满床式双室阴床

1.4.8.1. 功能及原理

满床式双室阳床利用内部的弱阴、强阴树脂置换水中的绝大部分溶解性阳离子。

双室阴床中弱阴、强阴树脂均能发挥各自的特点。弱碱阴离子交换树脂对强碱阴离子具有很高的工作交换容量,其交换容量比强碱阳离子交换树脂高而且该树脂对再生液的要求不高,可以利用强碱阴离子交换树脂的再生废液进行再生;而强碱阴离子交换树脂交换容量虽然没有弱阴树脂高,但其具有较好的交换彻底性,出水水质得到很好的保证。将上述两种树脂组合成为双室床可以充分发挥两种树脂的特点,既可以得到较高的交换容量而且可以大幅降低再生比耗。

阳床的具体的交换过程如下:

ROH+HCL→RCL+H2O   

注: ROH-代表氢氧型树脂

HCL-代表水中的有机酸

RCL     -代表饱和树脂

1.4.8.2. 设备工艺特点

工艺特点与满室阳床相同。

1.4.8.3. 结构特点

本设备采用钢衬胶结构,设备衬胶厚度为二层,厚度为2-3mm,并应延至外部法兰结合面;附属管道衬胶厚度为一层,厚≥3mm。衬胶为天然半硬橡胶。水帽采用ABS材质。

1.4.8.4. 配置及运行

本系统设置2台阴床,以1用1备的方式运行。阴床采用自动控制模式。当设备的运行出水中的电导率超过要求时自动进入再生清洗状态;备用交换器自动切换到运行状态继续对后级系统供水,进入再生的设备完成再生清洗程序后自动回到备用状态。

1.4.9 混合离子交换器

混合离子交换器,是把阳、阴离子交换树脂放在同一交换床中,并混合均匀,一次完成许多级的阳、阴离子交换过程,把水中的阴、阳杂质离子置换出来,相当于无数个阳、阴床交错排列而组成的多级式复床。并释放出H+ 和OH-,后H+ 和OH-又结合成水,这样就基本上消除了离子的影响,其离子交换反应可以进行得很彻底,所以其出水质量很高。

系统设置两台混床,以1用1备的方式运行混床采用自动控制模式。每台混床的出水设置电阻率监测仪当混床出水电导率不达标,则混床转入再生状态,备用混床切换到运行状态;除此以外,混床还根据除碳器水箱低位和纯水箱高位控制,出现这两种状况,自动停止运行,直到水位恢复到正常位置才回到运行状态。  

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精制水箱

精制水箱可以储存及调节混床脱盐系统的出水及后级用户用水,并且可以避免精制水泵由于抽空而受损。水箱配套液位装置,控制精制水泵及脱盐水泵的启停。 

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1.5 精制水泵

为后级用户提供稳定的流量及动力。水泵为不锈钢材质,数量为2台,采用1用1备的方式运行并且定期根据系统预设的模式轮换运行,水泵根据水箱液位自动启动及停止。此外水泵旁设有现场控制设备,设有现场及远程切换功能并可进行现场手动控。

1.6 再生系统

再生系统主要是用于阳、阴离子交换器以及混合离子交换器的再生。当离子交换器失效后,就要进行再生处理,以恢复其产水能力和出水水质。它是利用水力喷射器的原理,将工业用的浓酸、浓碱稀释成浓度为3%~5%的再生液,对交换器内的阳、阴离子交换树脂进行再生处理,置换出杂质离子并恢复其交换能力。

再生系统由酸碱计量箱、酸喷射器、碱喷射器等组成。再生过程为全PLC自动控制,再生过程根据阳、阴离子交换器以及混合离子交换器的再生程序确定。

1.7 树脂清洗罐

树脂清洗罐主要对满室床树脂进行清洗塔。由于满室床经过多个月的运行后床体的底部400~600mm的树脂层积累一定量的杂质,造成床体的压差升高,为了确保系统的正常产水,需要定期进行清洗,清洗过程只需将满室床(主要是阳床)的树脂移入树脂清洗罐进行反冲洗过程,清洗完毕后移回满室床内即可。由于移出的树脂量小,因此无需大型的清洗设备,操作过程更简单,操作时间更短。 

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