离子交换器的设计计算
燃油热水锅炉房计算书锅炉及锅炉房设备课程设计
浙江理工大学建筑环境与设备工程专业锅炉及锅炉房设备课程设计（燃油热水锅炉房设计）班级10建环（1）班姓名陈孝岩学号J********设计时间2013年12月指导教师王厉锅炉及锅炉房设备课程设计说明书一、工程概况:1.该锅炉房位为一单独建筑，主要为满足该单位淋浴房用热及办公楼冬季采暖需要。
2.锅炉房为单栋一层建筑，层高4.5米。
3.业主要求采用卧式燃油热水锅炉，热交换系统设备放置在锅炉房内统一管理。
锅炉房外面已有室外地下储油罐。
4．水质资料5．用热项目二、参考文献：①《锅炉房设计规范》（GB 50041－92版）②《采暖通风与空气调节制图标准》（GB144-88版）③《锅炉及锅炉房设备》中国建筑工业出版社④《燃油燃气锅炉及锅炉房设计》机械工业出版社⑤《锅炉课程设计指导书》中国电力出版社⑥《燃油燃气锅炉结构设计及图册》西安交通大学出版社⑦《建筑给水排水工程》清华大学出版社三、 建筑平面图：单位办公楼锅炉及锅炉房设备课程设计计算书一、锅炉房系统方案设计：1、锅炉的选择：根据生产、生活、采暖的每小时的最大耗热量，同时考虑同时使用系数，管网热损失和锅炉房本身自用热量，采用燃油热水锅炉。
2、燃油系统：燃油管从油罐经埋地管进入室内，连接至锅炉，采用一锅炉一油泵系统，方便且互为备用，3倍设计耗油量进，2倍设计耗油量出，即防止符合突然变化，又使油处于循环状态，可以防止结冻。
日用油箱间放置日用油箱，事故油箱，并经常检查，更换，防止结冻。
3、水循环系统：根据业主要求，生活热水供应系统采用容积式换热器经水-水换热，热水供暖采用板式换热器水-水换热供暖，从锅炉出水管出来的水分两路分别至板式换热器和容积式换热器，采用并联管路连接，经回水回到锅炉，不断循环。
4、给水系统：给水从自来水引入口引至水处理间经离子交换器处理，由给水泵引至锅炉进行补水。
离子交换器置于水处理间。
5、排烟系统：从锅炉出来得烟气经烟管引至烟囱，烟囱设置于日用油箱间。
关于钠离子交换器
钠离子交换器一、定义软化器即为钠离子交换器，离子交换器分为：钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类。
离子交换柱(器)外壳一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯复合玻璃钢(PVC-FRP)、有机玻璃(PMMA)、有机玻璃复合透明玻璃钢(PMMA-FRP)、钢衬胶(JR)、不锈钢衬胶等材质。
主要用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能及纯水处理的前道处理，工业生产所需进行硬水软化、去离子水制备的场合，还可用于食品药物的脱色提纯，贵重金属、化工原料的回收，电镀废水的处理等。
混床是将阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内，由于混合离子交换后进入水中的H离子与OH离子立即生成电离度很低的水分子，可以使交换反应进行得十分彻底。
混床一般设置于一级复床之后，对水质的进一步纯化处理。
当水质要求不高时，也可以单独使用。
钠离子交换器即软化器是用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水的离子交换器。
组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。
二、用途高硬度饮用水的软化、生活热水原水的软化、生活直饮水装置的预处理、锅炉用水及各类换热器补充水的软化、以及空调系统循环冷却水的软化处理等。
三、分类1）按运行方式分：固定床、连续交换床，浮动床。
固定床可分为：顺流再生固定床、逆流再生固定床。
连续交换床可分为：移动床、流动床。
2）按离子交换器制水、再生、冲洗的水流控制方式分：集成阀控制形式和分立式多阀控制形。
集成阀控制形式又分机械旋转式多路阀、柱塞式多路阀、板式多路阀、水力驱动多路阀。
分立式多阀控制形式又分自动隔膜阀组+控制器和手动阀组。
四、工作原理1．水的硬度主要是由钙，镁离子构成，当含有硬度的原水通过软水器内树脂层时，水中的钙镁离子被树脂交换吸附，同时等物质量释放出钠离子。
从软水器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水。
离子交换计算书
2--3 1--2
7.63 11.45
Ca2+ 阳 Mg2+
Na+
进 0.15 mg/l
0.06 mg/l 1.23 mg/l
水 0.01 meq
0.01 meq 0.05 meq
离 K+
0 mg/l
0 meq
NH4+ 子 Ba2+
Total
mg/l
mg/l 1.44
0 meq
0 meq 0.07 meq
阴树脂工作交换容
量
eq/m3 300
二、 设备计算
设备直径φ= 工1800
个
1
个
1
三、 树脂填量的计算
阳树脂层高
mm 500
阴树脂层高
mm 1300
单台阳树脂体积量 m3
单台阴树脂体积量 m3
1.27 3.31
四、 再生周期的计算 阳树脂再生周期 阴树脂再生周期 计算结果 混床再生周期
5
置换
m3
正洗阳树脂水量
m3
正洗阴树脂水量
m3
单台交换器总耗量 m3
耗水量占进水量的比
例
%
七 耗气量计算 设计条件
空气压力p=
kg/cm2 1
空气强度q= 混合时间t=
Nm3/m2 min 3 min 1.5
空气流量Q=
Nm3/mi n
单台交换器空气耗量 m3
12.72 7.63 16.54 51.21 0.47
阳树脂再生周期 天 阴树脂再生周期 天
混床再生周期
天
2.54 6.62 2.04 4.63
3.79 4.92
3.79
混床计算书-详细版
混合离子交换器设计
37.5
m3/h
含盐量
0.1
过滤罐运行个数 过滤罐备用个数 单台处理流量
混床直径 混床截面积 介质过滤速度 RH树脂滤层高度 ROH树脂滤层高度 滤层总高 反洗预留 工作高度 RH树脂交换容量 ROH树脂交换容量 单台RH树脂体积 单台ROH树脂体积 RH工作周期 ROH工作周期 RH视密度 ROH视密度 RH需用总量 ROH需用总量
5
min
反洗流量
11.3
m3/h
单台反洗耗水
2.8
m3
再生计算：
RH再生剂比耗
80
ROH再生剂比耗
42
单台再生一次耗酸 45
单台再生一次耗碱 48
RH再生流速
4
RH再生浓度
5
RH再生液比重
1.02
ROH再生流速
4
ROH再生浓度
5
ROH再生液比重 1.05
RH再生流量
4.5
ROH再生流量
4.5
RH再生耗时
树脂混合用气压力 树脂混合用气量
树脂混合用气时间 进气流量
进水排水排气 最终正洗流速 最终正洗水耗 最终正洗流量 最终正洗时间
4
m/h
4
m/h
4.5
m3/h
4.5
m3/h
3.75
min
7.5
min
同反洗流速 同反洗流速
置换出一般RH树脂体积的水量 置换出一般ROH树脂体积的水量
10
m/h
6 m3/m3树脂
11.8
ROH再生耗时
12.0
kg/m3 kg/m3
kg kg m/h
% g/ml m/h
离子交换设备设计计算(有公式)
全自动软水器设计指导手册（附设计公式）目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰 (3)•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (6)二、全自动软水器 (6)三、影响软水器交换容量的因素 (8)1. 流速(gpm/ft，m/h) (8)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (8)3. 树脂层的高度 (9)4. 进水含盐量 (10)5. 温度 (12)6. 再生剂质量(NaCl) (12)7. 再生液流量 (13)8. 再生液浓度 (14)9. 再生剂用量 (15)10. 树脂 (15)四、自动软水器设计 (15)1. 软水器设备应遵循的标准 (15)2. 全自动软水器主要参数计算 (16)1) 反洗流速的计算: (16)2) 系统压降计算 (16)3. 软水器设计计算步骤 (16)计算示例 (18)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
水处理设备技术参数
2、过滤精度高：原水经混凝处理，对悬浮物的去除可达 90%以上，并对细菌、病毒、大分子有机物等杂质
有显著的去除作用。
3、过滤速度快：为传统过滤器的 3-5 倍。最高可达 50m/h。
4、截污容量大。为传统过滤器的 2-4 倍。
5、占地面积小：制取同样的水量，新型高效纤维过滤器的占地规模仅为传统过滤的 1/3-1/5，大大节约了
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水处理设备技术参数大全
逆流再生离子交换器（垫层型）
一、概述
此设备用于水的纯化，其运行和再生时液流通过交换剂的方向相反，交换剂再生程度高，再生剂耗量少， 出水质量有保证，但设备及操作较顺流再生离子交换器复杂，再生方式分为气顶压、水顶压及无顶压三种类 型，进水浊度要求＜2mg/L。
气泡聚散和水力冲洗过程中，纤维处于不断抖动状态，在下向水力和上升气泡的作用下使滤料再生。
其主要特点如下
1、结构简单，操作容易。
BDGXG 型新型高效纤维过滤器分 A 型和 B 型。其主要结构及运行机理基本相同，只是过滤方向上、下相
反。A 型为上向过滤，B 型为下向过滤。分别适合于不同的需要，一般 A 型适用于压力式，B 型适用于重力式。 设备无易损件，可运行 10 年以上无需更换主要部件，操作方法和粒状滤料过滤相似。
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四、技术特性表
水处理设备技术参数大全
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五、结构尺寸表
水处理设备技术参数大全
六、设备的环境和安装 1、水的温度应不低于 1℃，不高于 100℃。 2、设备中心轴对安装水平面的垂直度允差应不大于 1：1000。 3、配套阀门安装前应认真检查，防止内部泄漏。 4、罗茨风机与过滤器相连接的管路中应串联逆止阀，防止水倒流入机。 七、设备的调试与运行 1、 检查配套设备，罗茨风机、阀门、水泵、管路等是否正常。 2、 设备投入运行前应首先进行反洗。按设备操作程序表的反洗程序开启阀门。持续保持反洗水流清洗 30-60
盐耗计算
相关公式计算：周期产水量计算、耗盐量计算相关公式计算：周期产水量计算、耗盐量计算全自动软化水设备盐耗计算方法一、进出水水质进水硬度：6.0mmol/L；出水硬度：0.03mmol/L二、设备参数产水量：0.2~0.5T/h；树脂量：25L；树脂罐：Φ200×1200；盐箱：25L。
三、计算过程1、计算参数树脂的体积全交换容量：≥1900mmol/L（浙江争光通用性树脂：001×7）；树脂的工作交换容量：≥1200mmol/L，按照1400mmol/L计算。
小时流量取0.3m3/h=300L/h。
每天运行时间24h。
2、再生周期（时间型）设备所填树脂的总交换容量是：1400 mmol/L×25L=35000mmol。
每天水中需要去除的硬度量为：300L/h×24h×（6-0.03）mmol/L=42984mmol。
所以，时间型控制的设备理论再生周期为：35000/42984=0.81d=19.5h。
3、再生周期（流量型）设备所填树脂的总交换容量是：1400 mmol/L×25L=35000mmol。
每吨水中需要去除的硬度量为：1000L×（6-0.03）mmol/L=5970mmol。
所以，流量型控制的设备理论再生周期为：35000/5970=5.86m3，即梅生产5.86吨水及需要再生一次，可由流量控制阀控制。
4、周期盐耗因，1mmol/L=2毫克当量/升，对本计算中的硬度而言，暂且可写作：1mmol =2毫克当量因设备所填树脂的总交换容量是：1400 mmol/L×25L=35000mmol，即35000×2=70000毫克当量=70克当量。
周期盐耗的计算公式为：周期盐耗（kg）=总交换容量（克当量）×（0.08~0.1kg）/克当量。
所以，周期盐耗（kg）=70（克当量）×0.1kg/克当量=7 kg（干NaCl）。
离子交换设备技术要求及基本构建
一、离子交换器水质要求为了防止树脂污染，进人离子交换器处理的原水水质应符合国家环保水质检测标准。
强碱阴树脂在运行中易被原水中的有机物和阳离子交换树脂的氧化降解产物污染。
有机物对强碱阴树脂污染程度与有机物的含量及种类有关，也与水中有机物和总阴离子的比值有关。
耗氧量指标是27℃，KMn04作氧化剂，氧化4h测得的O2值。
A＜0.004，不用除有机物措施。
A=0. 004~0. 008，复床系统中采用大孔树脂。
A=0. 008~0. 001 5，用活性炭或C1型树脂预处理。
A>0. 015采用加氯氧化分解和活性炭吸附处理。
例如设计水质A为A=【耗氧量Mg02 /L】/【总阴离子量mg/L】=0. 016 3>0. 015因此，在澄清池出水投加氧化剂的基础上，还需增加活性炭吸附处理。
二、硬水软化(一)钠离子交换系统原水与钠离子交换器出水按比例混合，适用于对硬度要求不高的用户。
为第一级钠离子交换器出水硬度达不到要求时，可串联第二级钠离子交换器构成二级钠离子交换系统。
第一级钠离子交换器可采用顺流再生或逆流再生;采用逆流再生出水水质可达到二级出水水质，因此通常不设置二级钠离子交换器。
二级钠离子交换器的交换剂层高度在1. 2~1. 5m左右，流速小于50m/h，采用顺流再生。
(二)钠离子交换系统工艺数据三、脱碱对于高碱度(如碱度大于2mmol/L)的原水，若只进行Na离子软化处理作为蒸汽锅炉给水时，在高温下发生如下分解和水解反应2NaHC03==Na2C03 + CO2↑+H20Na2 C03+H20=2NaOH+C02↑+H20发生上述反应后，将导致锅炉水中游离OH-增加，总碱度升高。
蒸汽中COZ浓度增加，造成蒸汽和冷凝水系统的酸腐蚀和锅水系统中的碱腐蚀。
低压力锅炉需要按照补充水率计算锅炉连续排污率(蒸汽压力小于或等于它2. 5MPa时，锅炉排污率不宜大于10%蒸汽压力大于2. 5 MPa时，锅炉排污率不宜大于5%及校核相对碱度(NaOH/溶解固形不大于0. 2)，以防止锅炉金属苛性脆化。
离子交换设计计算书
混合离子交换器详细设计计算书宜兴市华电环保设备有限公司1工艺流程的设计由于原水水质较好，水中TDS含量较低。
因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。
离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。
根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。
为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。
2工艺流程总述2.1工艺流程：由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。
原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生-含量为水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3器除去重碳酸20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO2根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。
主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。
为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，增加运行时间。
工艺如下：（原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。
其中设备包括：10台150吨/小时的纤维球过滤器（Ø2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(Ø3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(Ø3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(Ø2800mm）及其它辅助设备等组成。
离子交换器的设计计算
离子交换器的设计计算离子交换器的设计计算1、交换器直径：F=Q/(T×N×V）F---交换器截面积（m2）；Q---产水量(T/D);T---工作时间（H/D）N---交换器台数；V-交换流速(M/H).2、交换器高度: H=Hp+Hr+Hs+Ht（米）Hp---交换器下部排水高度，一般为0.3—0.7m;Hr---交换剂层高度，一般在1.0—2.0之间选择。
Hs---反洗膨胀高度,树脂层高50%左右。
Ht---顶部封头高度。
3、交换器连续工作时间：t=V r×Eg/《q×(H1-H2)》 (小时)V r---交换剂体积；q---交换器流量；Eg---交换剂的工作交换容量，一般阳树脂取1000mol/m3。
H1---原水中硬度，mmol/L.H2---出水残留硬度，mmol/L.4、再生剂用量：G z=V r×Eg×Bz/（1000×ε）阳树脂再生周期=（单台阳树脂体积/阳树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阳离子含量）阴树脂再生周期=（单台阴树脂体积/阴树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阴离子含量）阴阳树脂的再生周期中取较小值作为混床的再生周期水管管径和流量的关系：Q=3.14×(D/2)2×V×3600Q--流量；m3/hD--管道内径；mV--水在管中的流速;m/s无压力是V取1.5m/s；有泵提供压力时V取2.5m/s交换器再生条件的计算：1）利用计量箱液位差进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 计量箱截面积×计量箱液位差×30%浓度再生剂密度2）利用再生剂流量进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 再生剂流量×进再生剂时间×30%浓度再生剂密度3）利用再生液的浓度进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 喷射器工作水流量×再生液浓度÷30%×进再生剂时间再生液浓度的计算方法主要有：1）用计量箱液位下降速度进行计算再生液浓度（%）= 液位下降高度（m）×计量箱截面积（m2）×再生剂密度×30%÷喷射器工作水流量（m3/h）×102）用再生剂流量计进行计算再生液浓度（%）= 再生剂流量（m3/h）×30%×密度÷喷射器工作水流量（m3/h）×10现场交换器再生条件的确定1，阳床再生条件1）阳床再生用酸量的计算① 阳床正常再生时耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×36.5×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 3.2m3×1200 mol/m3×36.5g/mol×1.25÷0.3÷1000000 = 0.58（吨）② 阳床大反洗后再生周期耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量= 2×正常再生用酸量= 2×0.58 = 1.16吨采用1.2吨2）阳床的进酸时间的计算① 阳床正常再生时再生液浓度 = 3.5%再生时工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 3. 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×3.5%÷0.3 = 0.84吨/小时阳床再生总进酸重 = 0.58吨总进酸时间= 0.58÷0. 84×60 = 41分钟在固定进酸量为0.58吨时，当采用不同再生液浓度时的进酸时间也应作必要的调整：实测浓度 % 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 进酸时间分钟 45 44 43 41 40 每分钟进酸量顿 0.013 0.013 0.0135 0.014 0.0145② 阳床大反洗后周期再生液浓度 = 5%再生工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×5%÷0.3 = 1.20吨/小时阳床大反洗后周期再生总进酸重 = 1.2吨总进酸时间= 1.2÷1.2×60 = 60分钟不同再生液浓度时的进酸时间调整为：实测浓度 % 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0进酸时间分钟67 65 64 63 61 60每分钟进酸量顿0.018 0.0185 0.019 0.019 0.02 0.022，阴床再生条件1）阴床的用碱量计算阴床内弱碱树脂及强碱树脂的总体积 = 4.8m3阴床弱碱树脂及强碱树脂的平均工交容量设定为700mol/m3总用碱重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×40×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 4.8m3×700 mol/m3×40g/mol×1.20÷0.3÷1000000 = 0.54（吨）2）阴床根据再生液浓度计算两步进碱的时间① 阴床悬浮进碱时间计算悬浮进碱的再生液浓度设定 = 1.2%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 1.2%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×1.2%÷0.3 = 0.24吨/小时悬浮进碱时间按60分钟计算悬浮进碱重量 = 0. 24 吨进碱时间按再生液浓度的调整为：实测浓度 % 1.0 1.1 1.2 1.3进碱时间分钟 72 65 60 55每分钟进碱量吨0.003 0.004 0.004 0.0045② 阴床逆流进碱时间的计算逆流进碱再生液浓度设定为2.6%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 2.6%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×2.6%÷0.3 = 0.52吨/小时逆流进碱重量 = 总碱量－悬浮进碱时已进的碱液重量 = 0.54－0.24 = 0.30吨逆流进碱时间= 0.30÷0.52×60 = 35分钟进碱时间按再生液浓度的调整为：实测浓度 % 2.3 2.4 2.5 2.6进碱时间分钟 39 38 36 35每分钟进碱量吨 0.008 0.008 0.0085 0.0085。
混床计算参考
1、运行本系统有两种进水方式：软化(软化器处理水)进水和初脱盐(反渗透处理水)进水，分别由各自的控制阀控制进水。
运行时，开初脱盐进水控制阀、进水阀、产水阀，其他阀们均应关闭！2、反洗关闭进水阀、产水阀；打开反洗进水阀、反洗排放阀，以10m/h反洗15min。
然后，关闭反洗进水阀、反洗排放阀。
静置，沉降5~10min。
开排气阀、中排阀，部分排水至树脂层表面上10cm左右，关闭排气阀、中排阀。
3、再生开进水阀、加酸泵、进酸阀、中排阀，以5m/s、200L/h对阳树脂进行再生，用反渗透产水对阴树脂进行清洗，维持柱内液面在树脂层表面上10cm。
对阳树脂再生30min后，关进水阀、加酸泵、进酸阀，开反洗进水阀、加碱泵、进碱阀，以5m/s、200L/h对阴树脂进行再生，用反渗透产水对阳树脂进行清洗，维持柱内液面在树脂层表面上10cm，再生30min。
4、置换、混脂、冲洗关加碱泵、进碱阀，开进水阀，上下同时进水对树脂进行置换、清洗。
30min后，关进水阀、反洗进水阀、中排阀，开反洗排放阀、进气阀、排气阀，以压力0.1~0.15MPa，气量2~3m3/(m2·min)，混合树脂0.5~5min。
关反洗排放阀、进气阀，沉降1~2min。
开进水阀、正洗排放阀，调节排气阀，灌水至柱内无空气后，关排气阀，对树脂冲洗。
当电导率达到要求时，开产水阀，关正洗排放阀，开始制水。
楼上的兄弟写得详细，但有些步骤没写出来。
我有几点问题请教：1，无论分步再生还是同步再生，理论上均应将液位降至阴树脂层上10cm处（从第二个视镜能看到阴树脂表层），以防止罐体内的水稀释碱液。
问题是在再生进药时，如何保持床体内液位的恒定？2，进行空气混合树脂时，也必须将液位降低至阴树脂层上10cm处。
气混结束后迅速排水。
问题是，开始正洗的时候，罐体内充满了气体，此时必须正洗排水阀和排气阀同时打开，但如此正洗水会短流，且要较长时间才能将罐体充满水；或者先不开正洗排水阀先排气，但不能做到刚排完气的时候同时打开正洗排水阀。
软水设备再生周期计算方法
软水设备再生周期计算方法软水设备再生完全至下一次失效的产水量，与树脂的工作交换容量、树脂填充量、原水的硬度及软化器的工作状况有关。
周期产水量需在运行中监测，一般的估算方法如下：周期产水量（m3）＝有效树脂填充量（L）×树脂工作交换容量（mol/L）÷全硬度（mg/L CaCO3）×50 再生周期＝周期产水量÷额定出水量树脂工作交换容量(mol/L)软水的处理的原理及树脂再生耗盐量离子交换器是离子交换反应的载体由骨架和活性基团两部分组成，通过离子交换反应，交换基团中的可游动离子和水中同性离子进行交换，从而将水中的绝大部分离子除去，使水质达到脱盐提纯的目的。
应用：离子交换技术广泛用于锅炉用水，中央空调水质软化、除盐、高纯水制取、工业废水处理、重金属回收等方面，其应用范围主要有电力、电子、化工、冶金、环保、生物、医药、食品、酒厂、轻工、纺织等行业。
特点：离子交换法是去除水中的钙、镁等结垢离子的传统工艺，它具有工艺成熟、投资少、适用性强、离子交换树脂可再生等优点。
本公司生产的离子交换器分为阳床、阴床、混床、和纳离子交换器等，并可以根据不同的用途和不同的水质而设计各类型的离子交换工艺流程。
我公司的软水、纯水设备均美国FLEC K和AUT OTROL水处理控制技术。
设备管路简单操作简便。
出水水质稳定可靠。
再生方便等优点。
离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。
一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。
当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。
硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。
当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠（盐）溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
水处理计算书
618.89 4641.71
4.0
需2.5%量 为稀释 30%碱耗 水量
1.02 5
21.5 6
7.6 交换器自 耗水量： 反洗、正
51.39 洗、稀释 加入阴离 子交换器
1.01 出力中
40 1 3.375 2.08 2.8 6.1 21.99 1.84
0.48 0
4978.68 20
n
f
米2
f=q/(b*n)
b
米3/米2.小时
设计取值
d
米
d=1.13√f
d
米
选用d=1.5米定型设计设备
f
米2
H
米
H=R㏑[（CO2）1/（CO2） 2]
R
选用d50塑料多面空心球，
水温30。
（CO2）2 毫克/升
V1
米3
QF
米3/小时
V1=fH QF=KWEαq/n
KWE
α
米3/米3树脂
按水温30度
61 174.46
30
0
46
0
60 22.2
135 2% 2.7 3% 4.05 6% 170
10.2
16.95 135 135 135
50 1 2.7 1.85 1.8 2.54 53.1
0.5 1.3
1 2.5
0.1 250 250~300 24 800 800~1000
47
10 15 6.4 40 5 127.2 40% 317.9 3179.25 2.9 1.03 5 14.6 12 30.5 36.5 5
小时
CJ
毫克当量/升
EG
克当量/米3
T
混床计算(参考)
5.3.16 混合离子交换器交换器为碳钢焊接结构的立式柱形容器，本体内部衬胶，衬胶厚度为5mm(内层3mm，外层2mm，交叉粘贴)，并经≥15000V电火花检验无漏电。
本体外部管系为焊接钢管衬耐酸橡胶一层，厚度：3mm。
衬胶采用半硬质胶，胶层延至外部法兰结合面，采用硫化罐整体硫化。
交换器本体设置窥视镜，人孔，树脂装、卸口；本体管系设置进、出水口、反洗水进、排口、再生液及置换水进、排口，排气口、排水口、现场监测压力表及取样的塑料仪表环、取样集水斗等。
设备窥视镜3个，分别设置在阴阳树脂分界面、静止树脂层顶面、反洗展开树脂层顶面各1个；窥视镜采用透明材料，厚度能承受容器的设计压力和试验时的试验压力；窥视镜的内表面与容器的内表面平齐。
每台交换器直筒上部一个垂直吊盖人孔，下封头一个人孔，并配备人孔盖、垫圈、螺栓、螺母、起吊杆等全套部件，垂直吊盖人孔盖的内表面与容器的内表面平齐。
为检修和部件更换方便，所有内部管路采用法兰与本体连接，内部部件的材质采用碳钢衬胶，紧固件材质采用316L不锈钢。
设备顶部设置316不锈钢十字筛管式进、排水布、集水装置；上部设置母支管式316不锈钢进碱筛管（支管内衬316不锈钢孔管），下部设置母支管式316L不锈钢排再生液筛管（支管内衬316L不锈钢孔管）；底部进、排水装置为孔板加水帽，孔板材质为钢板双面衬胶，孔板由井字加强肋和支撑管支承，水帽材质为ABS，单个水帽通水量1m3/h。
内部布水均匀，无偏流现象，并有足够的强度，内部部件的固定及加固，能承受水流的冲击。
所有的容器内（外）部装置、管件、部件等发货前在容器内（外）安装固定好，外接法兰口配一只同型号反法兰，并封闭外露法兰口，防止遗漏损坏。
业主要求设置3台混床（2用1备），单台混床进水流量QHJ′= 162m3/h ，2台混床并联运行供出水量311m3 /h，采用体内再生，运行流速通常40～60m/h ，设计运行流速取v′= 42m/h。
(整理)离子交换设备技术要求及基本构建
一、离子交换器水质要求为了防止树脂污染，进人离子交换器处理的原水水质应符合国家环保水质检测标准。
强碱阴树脂在运行中易被原水中的有机物和阳离子交换树脂的氧化降解产物污染。
有机物对强碱阴树脂污染程度与有机物的含量及种类有关，也与水中有机物和总阴离子的比值有关。
耗氧量指标是27℃，KMn04作氧化剂，氧化4h测得的O2值。
A＜0.004，不用除有机物措施。
A=0. 004~0. 008，复床系统中采用大孔树脂。
A=0. 008~0. 001 5，用活性炭或C1型树脂预处理。
A>0. 015采用加氯氧化分解和活性炭吸附处理。
例如设计水质A为A=【耗氧量Mg02 /L】/【总阴离子量mg/L】=0. 016 3>0. 015因此，在澄清池出水投加氧化剂的基础上，还需增加活性炭吸附处理。
二、硬水软化(一)钠离子交换系统原水与钠离子交换器出水按比例混合，适用于对硬度要求不高的用户。
为第一级钠离子交换器出水硬度达不到要求时，可串联第二级钠离子交换器构成二级钠离子交换系统。
第一级钠离子交换器可采用顺流再生或逆流再生;采用逆流再生出水水质可达到二级出水水质，因此通常不设置二级钠离子交换器。
二级钠离子交换器的交换剂层高度在1. 2~1. 5m左右，流速小于50m/h，采用顺流再生。
(二)钠离子交换系统工艺数据三、脱碱对于高碱度(如碱度大于2mmol/L)的原水，若只进行Na离子软化处理作为蒸汽锅炉给水时，在高温下发生如下分解和水解反应2NaHC03==Na2C03 + CO2↑+H20Na2 C03+H20=2NaOH+C02↑+H20发生上述反应后，将导致锅炉水中游离OH-增加，总碱度升高。
蒸汽中COZ浓度增加，造成蒸汽和冷凝水系统的酸腐蚀和锅水系统中的碱腐蚀。
低压力锅炉需要按照补充水率计算锅炉连续排污率(蒸汽压力小于或等于它2. 5MPa时，锅炉排污率不宜大于10%蒸汽压力大于2. 5 MPa时，锅炉排污率不宜大于5%及校核相对碱度(NaOH/溶解固形不大于0. 2)，以防止锅炉金属苛性脆化。
离子交换设备
1．树脂用量和罐体积
交换罐中树脂的吸附量为：
Q1=Vq×106
式中 Q1——交换罐中树脂对生物产品的总吸 附量，单位； V——树脂装填量，m3；
q——单位体积树脂对生物产品的吸附量， 单位/mL。
溶液中的生物产品被树脂的吸附量为：
Q2=V1(c1—c2)· 106=Fτ(c1—c2)· 106
固定床有单床、多床、复床及混合床。
（1）单床 （2）复床 （3）混合床
离子交换设备
单柱 联
双柱串
根据溶液进入交换柱（罐）的方向又
有正吸附和反吸附两种。
连续流动床是指溶液及树脂以相反方
向连续不断流入和离开交换设备，一 般也有单床、多床之分。
（一）离子交换 设备的结构
1．常用离子交换罐
二、离子交换树脂的理化性能
1．颗粒度
大多数商品树脂多制成球形，以提高机械
强度和减少流体阻力，其直径在0.2～ 1.2mm（70～16目）之间。
粒度过小，堆积密度大，容易产生阻塞。
粒度过大，强度下降，装填量少，内扩散
时间延长，不利于有机大分子的交换。
2．交换容量
交换容量是表征树脂交换能力的重要参数，其表 示方法有质量交换容量（mmol/g 干树脂）和体积 交换容量（mmol/ml树脂）。 工作交换容量：在一定的应用条件下树脂表现出 来的交换量 再生交换容量：树脂在指定的再生剂用量条件下 再生后的交换容量。 再生交换容量=（0.5~1.0）交换容量； 工作交换容量=（0.3~0.9）再生交换容量。 工作交换容量与再生交换容量之比称为离子交换 树脂利用率。
解吸液浓度比较高，故一般采用前一种方法 较好，
但由于溶液的线速度相应增加，则流体阻力
离子交换设计方案
离子交换设计方案一、项目概述。
咱们要搞个离子交换的设计，这就好比给离子们安排一个超级有秩序的“换房”计划。
为啥要这么干呢？可能是为了把水里那些不好的离子（比如钙镁离子，让水硬邦邦的家伙）换成我们想要的离子，或者是从某种溶液里把特定的离子提取出来，就像从一群小伙伴里精准揪出几个特定的朋友一样。
二、设计前的考察。
1. 溶液分析。
首先得知道我们要处理的溶液里都有啥离子。
这就像你要管理一群人，得先知道这些人都是谁，从哪儿来的一样。
我们可以用各种化学分析方法，比如滴定法啦，光谱分析法啦，把溶液里的离子种类和大概浓度搞清楚。
如果是处理水，那要看看是地表水、地下水还是工业废水，因为不同来源的水里离子成分差别可大了。
比如说，地下水可能钙镁离子比较多，而工业废水可能含有各种重金属离子，这就像不同社区的居民构成不一样。
2. 目标确定。
明确我们想要通过离子交换达到啥目的。
是要软化水，让洗澡的时候不再有白色的水垢？还是要净化某种工业溶液，把里面的杂质离子去掉，让这个溶液在生产过程中更听话？这就像你确定了要把哪些人从这个社区迁走，又要把哪些人迁进来一样。
三、离子交换树脂的选择。
1. 类型选择。
如果是去除阳离子，像钙镁离子之类的，那强酸性阳离子交换树脂就很厉害。
它就像一个特别贪婪的阳离子收集器，能把溶液里的阳离子都抓过来，然后把自己带的氢离子放出去。
要是处理阴离子，比如氯离子、硫酸根离子等，强碱性阴离子交换树脂就派上用场了。
它就像一个阴离子大磁铁，把阴离子都吸附住，然后把氢氧根离子释放到溶液里。
还有弱酸性和弱碱性的树脂，它们就比较“温柔”，适合在一些特定的、离子浓度不太高的溶液里工作，就像有些特殊的小社区需要更细致的管理员一样。
2. 树脂性能考虑。
交换容量是个很重要的事儿。
这就像树脂能装多少离子的“口袋容量”。
交换容量大的树脂，在处理大量溶液的时候就比较给力，就像大货车能装很多货物一样。
还得看看树脂的颗粒大小和均匀度。
如果颗粒大小不均匀，就像一群高矮胖瘦差异很大的人在排队，会影响离子交换的效率。
水质工程学离子交换习题
一、选择题：1. 氨——氯化铵缓冲溶液缓冲PH值范围是（A）。
（A）8~11；（B）4~6；（C）5~7；（D）11~13。
2. 新的或久置不用的玻璃电极应置于蒸馏水中浸泡（C）h。
（A）4；（B）8；（C）24；（D）12。
3. 阳床失效后，最先穿透树脂层的阳离子是（C）。
（A）Fe3+；(B)Ca2+；(C)Na+；(D)Mg2+。
4. 水中氯离子必须在（B）溶液中测定。
（A）酸性；（B）中性；（C）碱性；（D）弱酸性。
5. 氯的杀菌能力受水的（B）影响较大。
（A）PH值；（B）碱度；（C）温度；（D）含盐量。
6. 离子交换树脂的（A）是离子交换树脂可以反复使用的基础。
（A）可逆性；（B）再生性；（C）酸碱性；（D）选择性。
7. 循环式冷却水中，二氧化碳含量的减少将使（A）析出。
（A）CaCO3；（B）CaSO4；（C）CaCL2；（D）Ca(OH)2。
8. 热力发电是利用（C）转变为机械能进行发电的。
（A）化学能；（B）电能；（C）热能；（D）风能。
9. 各种蒸汽管道和用汽设备中的（B），称为疏水。
（A）除盐水；（B）凝结水；（C）软化水；（D）澄清水。
10. 火电厂内，通常使用的安全电压等级有36V、24V和（B）V。
（A）6；（B）12；（C）14；（D）18。
11. 过热蒸汽是指（B）的蒸汽。
（A）高温高压；（B）温度高于同压力下饱和温度；（C）压力大于1个大气压；（D）温度大于100度。
12. 电厂减少散热损失主要是减少设备外表面与空气间的换热系数，通常利用增加（A）厚度的方法来增大热阻。
（A）保温层；（B）绝缘层；（C）钢管壁；（D）厂房墙壁。
13. 热力机械工作票中的工作许可人一般由（C）担任。
（A）运行副主任；（B）运行专职工程师；（C）运行正副班长；（D）检修正副班长。
14. 计算离子交换器中装载树脂所需湿树脂的重量时，要使用（C）密度。
（A）干真；（B）湿真；（C）湿视；（D）真实。
水处理设计手册
水处理设计手册 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】水处理技术手册(内部资料，务需外传)编辑：郭新程娇审核：陈宪平罗红亮东营禹龙水务有限公司贰零零三年十一月目录一.常用管道的允许流速二.流速、流量与管道直径的关系Q = π×(D÷2)2 ×V×3600Q-------------------流量(单位：m3/h)D-------------------管道直径(单位：m)V-------------------水流速(单位：m/s)3600---------------单位换算系数(单位：s/h)三.原水箱设计规则1.预处理采用全自动表头出力为1吨及1吨以下系统可按预处理每小时处理量的80％～100％；出力为1吨以上系统可按预处理每小时处理量的50％～80％；2.预处理不采用全自动表头，且反冲从原水箱抽水;原水箱可按照预处理每小时处理量1～2倍选型；3.预处理不采用全自动表头，且反冲不从原水箱抽水;原水箱可按照预处理每小时处理量的50％～100％；4.对于大型设备，修筑原水池时，原水池的容量一般按原水2个小时处理量来选择。
四.管道与流量的关系参考数据表五.管道内外径的关系六.原水泵设计规则1.如果客户使用原水箱原水泵扬程范围为：30 ~ 50 m；流量就高不就低；超出量不超过20％；2.如果客户不使用原水箱若原水供水水压满足3－5kg的压力可不设原水加压泵；若原水供水水压低于2kg则必须设置加压泵，使后续设备的供水压力达到3－5kg；3.泵的操作台数：在不设变频器的情况下，需要连续运行的水泵一般一用一备，但供水量超过150T/H以上时，可设两用一备或三用一备，尤其在作电厂项目时，一定要考虑备用；七.絮凝剂、助凝剂加药设计规则（可参照exsell表格）1.常用絮凝剂有：硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、硫酸亚铁、氯化铁、聚合铁(PFS)。
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离子交换器的设计计算
1、交换器直径：
F=Q/(T×N×V）
F---交换器截面积（m2）；
Q---产水量(T/D);
T---工作时间（H/D）
N---交换器台数；
V-交换流速(M/H).
2、交换器高度: H=Hp+Hr+Hs+Ht（米）
Hp---交换器下部排水高度，一般为0.3—0.7m;
Hr---交换剂层高度，一般在1.0—2.0之间选择。
Hs---反洗膨胀高度,树脂层高50%左右。
Ht---顶部封头高度。
3、交换器连续工作时间：
t=V r×Eg/《q×(H1-H2)》 (小时)
V r---交换剂体积；
q---交换器流量；
Eg---交换剂的工作交换容量，一般阳树脂取1000mol/m3。
H1---原水中硬度，mmol/L.
H2---出水残留硬度，mmol/L.
4、再生剂用量：G z=V r×Eg×Bz/（1000×ε）
Gz---再生剂用量；
Bz---再生剂实际耗率，g/mol.
ε---再生剂纯度，对NaCL,可取0.95。
常用再生剂的实际耗率
顺流再生逆流再生
再生剂：NaCL ;HCL NaCL ; HCL
耗率：120-150 ;60-90 70-90; 30-60混合离子交换器设计计算：
Q=3.14R2×V
Q--混床的处理能力；单位m3/h
R--混床的半径;单位m
V--过滤流速，一般普通混床20-30m3/h
精致混床30-40m3/h
抛光混床40-60m3/h
取石英砂10-12m/h；
V=3.14R2×H×1000
V--树脂的体积；单位kg
R--混床的半径;单位m
H--树脂的有效高度；单位m
注：树脂总装高不小于1m
阴阳离子交换树脂比例（阳：阴=1:1.3-2）混床的再生周期：
阳树脂再生周期=（单台阳树脂体积/阳树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阳离子含量）
阴树脂再生周期=（单台阴树脂体积/阴树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阴离子含量）
阴阳树脂的再生周期中取较小值作为混床的再生周期
水管管径和流量的关系：
Q=3.14×(D/2)2×V×3600
Q--流量；m3/h
D--管道径；m
V--水在管中的流速;m/s
无压力是V取1.5m/s；有泵提供压力时V取2.5m/s
交换器再生条件的计算：
1）利用计量箱液位差进行计算
耗用30%浓度再生剂重量 = 计量箱截面积×计量箱液位差×30%浓度再生剂密度
2）利用再生剂流量进行计算
耗用30%浓度再生剂重量 = 再生剂流量×进再生剂时间×30%浓度再生剂密度
3）利用再生液的浓度进行计算
耗用30%浓度再生剂重量 = 喷射器工作水流量×再生液浓度÷30%×进再生剂时间
再生液浓度的计算方法主要有：
1）用计量箱液位下降速度进行计算
再生液浓度（%）= 液位下降高度（m）×计量箱截面积（m2）×再生剂密度×30%÷喷射器工作水流量（m3/h）×10
2）用再生剂流量计进行计算
再生液浓度（%）= 再生剂流量（m3/h）×30%×密度÷喷射器工作水流量（m3/h）×10
现场交换器再生条件的确定
1，阳床再生条件
1）阳床再生用酸量的计算
①阳床正常再生时耗用浓度为30%的盐酸重量的计算
用酸重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×36.5×再生剂比耗÷0.3÷1000000
= 3.2m3×1200 mol/m3×36.5g/mol×1.25÷0.3÷1000000 = 0.58（吨）
②阳床大反洗后再生周期耗用浓度为30%的盐酸重量的计算
用酸重量= 2×正常再生用酸量= 2×0.58 = 1.16吨采用1.2吨
2）阳床的进酸时间的计算
①阳床正常再生时再生液浓度 = 3.5%
再生时工作水流量 = 7.2m3/h
按再生液浓度 = 3. 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×3.5%÷0.3 = 0.84吨/小时
阳床再生总进酸重 = 0.58吨
总进酸时间= 0.58÷0. 84×60 = 41分钟
在固定进酸量为0.58吨时，当采用不同再生液浓度时的进酸时间也应作必要的调整：
实测浓度 % 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
进酸时间分钟 45 44 43 41 40
每分钟进酸量顿 0.013 0.013 0.0135 0.014 0.0145
②阳床大反洗后周期再生液浓度 = 5%
再生工作水流量 = 7.2m3/h
按再生液浓度 = 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×5%÷0.3 = 1.20吨/小时
阳床大反洗后周期再生总进酸重 = 1.2吨
总进酸时间= 1.2÷1.2×60 = 60分钟
不同再生液浓度时的进酸时间调整为：
实测浓度 % 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0
进酸时间分钟 67 65 64 63 61 60
每分钟进酸量顿 0.018 0.0185 0.019 0.019 0.02 0.02
2，阴床再生条件
1）阴床的用碱量计算
阴床弱碱树脂及强碱树脂的总体积 = 4.8m3
阴床弱碱树脂及强碱树脂的平均工交容量设定为700mol/m3
总用碱重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×40×再生剂比耗÷0.3÷1000000
= 4.8m3×700 mol/m3×40g/mol×1.20÷0.3÷1000000 = 0.54（吨）
2）阴床根据再生液浓度计算两步进碱的时间
①阴床悬浮进碱时间计算
悬浮进碱的再生液浓度设定 = 1.2%
工作水流量 = 6m3/h
按再生液浓度 = 1.2%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×1.2%÷0.3 = 0.24吨/小时悬浮进碱时间按60分钟计算
悬浮进碱重量 = 0. 24 吨
进碱时间按再生液浓度的调整为：
实测浓度 % 1.0 1.1 1.2 1.3
进碱时间分钟 72 65 60 55
每分钟进碱量吨 0.003 0.004 0.004 0.0045
②阴床逆流进碱时间的计算
逆流进碱再生液浓度设定为2.6%
工作水流量 = 6m3/h
按再生液浓度 = 2.6%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×2.6%÷0.3 = 0.52吨/小时逆流进碱重量 = 总碱量－悬浮进碱时已进的碱液重量 = 0.54－0.24 = 0.30吨逆流进碱时间= 0.30÷0.52×60 = 35分钟
进碱时间按再生液浓度的调整为：
实测浓度 % 2.3 2.4 2.5 2.6
进碱时间分钟 39 38 36 35
每分钟进碱量吨 0.008 0.008 0.0085 0.0085。