水的软化、脱碱或脱盐

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造纸工业的水处理，多应用离子交换法，按其交换过程分为：水的软化与深度软化(一级或二级钠离子交换)；水的脱碱软化(并联或串联氢、钠离子交换)；水的脱盐(强酸性阳离子交换加弱碱性阴离子交换)；纯水和高纯水制备(一级强酸、强碱交换或再加混合床)等。

1．离子交换法

各种离子交换处理水的保证水质如表14-1-25所示。

表14-1-25

这一流程与单纯的两床型比较，用物理原理除去CO₂后，可减轻强碱性树脂的负荷，故可以节约苛性钠的用量。

(b)三床四塔型流程如图14-1-16所示。

这一流程的特点在于用脱盐水制造装置不能去除的SiO₂和剩余的CO₂可用强碱性阴离子交换树脂去除。与强碱性树脂比较，由于利用了弱碱性树脂再生效率高的优点，对处理含无机酸多的水非常有利，这是一种最近引起人们注意的流程。

b．混床式阳离子树脂交换法：它是在同一个塔中，混合填充强酸性阳离子树脂(有时也用弱酸性阳离子交换树脂)与强碱性阴离子交换树脂、只要使原水向下通过，就能得到纯度很高的纯水，其流程如图14-1-17所示。

有时为了提高复床式交换系统的水质，也有在阴离子交换器后加安一个混床式离子交换柱的。

混床式的树脂搭配，以强酸性树脂和强碱性树脂组合的混床效果最好，其混合比为1∶1，水的电阻率一般可达10⁶～10⁷Ω·cm，水中剩余二氧化硅含量在0．1mg／L以下，允许滤速高(30～50m／h)，一般采用10～25m／h。

❷ 浮动床阴、阳离子交换法

a．浮动床阴、阳离子交换法的流程及其与固定床比较：此法是近年来国内水处理工作者在固定床逆流再生工艺的启发下，研制改造而成的，现已被广泛采用。其流程如图4-1—18所示。

实践证明此法具有水质好，酸、碱用量低，出力大(可增大20～25%)等优点，表14-1—40列出固定床和浮动床的比较。

表14-1-40

1—上部取样门 2—再生液门 3—正洗水门 4—出口门 5—上部排水门 6—空气门 7—树脂装卸门 8—石英砂垫层(下部灌水装置) 9—档板 10—倒U型排水门 11—下部全排水门 12—入口门 13—下部取样 14—上部体内取样门 15—人孔 16—窥视孔 17—上部浅水装置

为了防止运行与再生时的树脂流失，浮动床的上部与下部都必须有泄水装置，上部泄水装置为筛网式。它可用厚20mm的硬聚氯乙烯板焊成后，钻Φ10孔，开孔总面积为出口截面积的10～15倍，在孔眼外部包以18目与50目聚乙烯网各一层，并用聚乙烯捆紧。18目网是作支持用的，放在孔眼与50目网之间，50目网是防止树脂流失用的，也可以60目网代用，图14-1-20所示筛网式上部泄水装置。下部泄水装置用作进水分配和再生液排出，一般多用石英砂弧形板式，也可用与上部泄水装置同样的构造。

δ20硬聚氯乙烯制Φ10×700孔外包聚乙烯网18目与50目各一层。

当再生液或正洗水自上部进水时，如果自最低的下部排水门排出，则必须经常调整排水门使器内压力保持在29．4～49kPa(0．3～0．5at)，以防空气侵入树脂层中，妨碍离子交换，影响水质，增加单耗，同时安装U形管，使其最高点高于树脂层上表面约100mm左右，杜绝空气进入引起的故障。

浮动床的正洗水不可使用生水，强酸氢床要用H⁺水或纯水；强碱阴床必须用纯水。这是因为浮动床的保护层在上边，如果用劣质水正洗时，保护层的再生度降低，出水质量将受影响。

由于浮动床的水流分配比较均匀，所以运行终点来的突然。因此，应装体内上部取样管，以提前发现运行终点，及时停止，以免送出劣质水。取样管孔眼应分布均匀，孔数应少，孔外要包50～60目聚乙烯网，防止树脂流失。

浮动床不能在本体内反洗，必须有体外擦洗罐，其构造如图4-1-21所示，在擦洗罐甲，最好有压缩空气管，以利于擦洗工作的进行。

1—Φ80塑料管(进压缩空气) 2—Φ30塑料管 3—树脂装卸口

c．浮动床的操作方法与注意事项：浮动床的操作分为六个工序：落床→进再生液→置换→正洗→顺洗→送水。

(a)落床：运行失效时，关入口水门，关出口水门(此时其他各门全在关闭位置)，则树脂层自然落下，称为落床。

(b)送再生液：落床后开再生液门，开倒U形排水门，使再生液自上而下经树脂层而排出。

(c)置换：再生液进完后，闭再生液门，稍开正洗水门，以进再生液同样流速进行置换。

(d)正洗(又称向下洗)：置换完毕后，大开正洗门，以10～15m／h流速进行正洗。

(e)顺洗(又称向上洗)。正洗完毕后关正洗水门，关倒U形排水门，开上部排水门，开入口水门，以20m／h流速进行顺洗，洗到水质合格。

(f)送水：开出口水门，关上部排水门，开始送水。送水过程中，上半部树脂层应在不流动状态，也可在流动状态下运行。

(g)交换树脂的擦洗：浮动床运行几个周期后，须将树脂送出体外一部或全部进行擦洗，在有足够大的体外擦洗罐时，可将树脂全部送到擦洗罐进行擦洗，当体外擦洗罐与交换器本体容积相近时，可送出50%，树脂在体内与体外分别进行擦洗。

全送入体外擦洗罐时的操作方法：

开浮动床入口门，开树脂装卸门，开擦洗罐树脂冲入擦洗罐中，当树脂全送入擦洗罐后，全关各门。然后开擦洗罐下部排水门到擦洗罐内水位降到树脂层表面上300～500mm时，关下部排水门。然后开上部排水门，开压缩空气门，用588kPa(6kgf／cm²)的压缩空气擦洗树脂约5～10min，关压缩空气门，开反洗门，以7～10m／h流速洗到排水清晰，关反洗门，关上部排水门，擦洗结束，将树脂送回浮动床。

再生液温度：强碱阴床用NaOH溶液加热到35～40℃，其他床用常温。

再生剂量：

强酸氢床：每m³732^#树脂加100%盐酸40kg或100%H₂SO₄30kg(2～3%Hcl或1%H₂SO₄)。

强碱阴床：每m³717^#树脂加100%NaOH15kg(0．5～1．2%NaOH)。

❸ 一级化学除盐系统计算(表14-1-41)

表14—1-41

(2)应用范围(表14-1-44)

表14—1-44

图中各进出口水质如表14-1-46所示。

表14-1-46

表14-1-47是某厂的实际运行效果数据。

表14-1-47

应用电渗析法作为制备纯水的预处理方式，有以下优点：

(1)成本低：某厂经电渗析制得的低纯水需耗电0．75～1．0kW．h，其总成本均为0．221元／m³水(包括水费0．10元，清洗用酸0．007元，电费0．065元，膜与设备折旧费0．049元)，如果再加进混合床费用，总计为0．376元／m³，比单纯的离子交换法低(离子交换法水价1．0元／m³水)。

(2)水质稳定，能适应原水高含盐量，脱盐率均可达90%以上。

(3)可以减少再生树脂所用的酸碱量，从而降低了废水中酸碱的污染负荷。