混床设计计算书(详细)
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6.37~13 0.4~4.0
8~24 5~78 44~432
分析结果 7.99 3.44 3.88 1.25 0 0.342 0.37 0.206 0.104 0.31 -
1.2出水水质
PH(25℃)
硬度
μmol/L
电导率
μs/cm (25°C)
铁
μg/L
铜
μg/L
SiO22-
2处理水量
处理水量为：900m3/h
30%HCl一次投加体积
V2===2.09m3 4%NaOH一次投加体积
V2===17.56m3 4.离子交换器酸废水排放量
G2`=V*E(N-N1)*10-3=(4.93×1800+5.61×1000)×(5036.5)×10-3
=195Kg/周期
5.酸性废水排放体积
Q2=V1+V2+V3+V4 =11.8+17.7+42.39+19.12=91.1m3 6.剩余碱量
1.弱碱阴树脂量计算 Va1=×k1=×1.20=11.138m3 Va1＝Π/4×D2×h弱碱＝3.14/4*32* h弱碱=11.138m3 h弱酸=1.568m 取1600mm
2.强碱阴树脂量计算 Va2=×k2=×1.10=9.372m3 Va2＝Π/4×D2×h弱碱＝3.14/4*32* h弱碱=9.372m3 h弱酸=1.309m 取1300mm
μg/L
6～7 ≈0 ≤0.2 ≤20 ≤3 ≤20
设备选型计算
一、混床 处理水量为：900m3/h，考虑系统自用水量10%，混床处理能力为990 m3/h，采用多孔强碱I型201×7＃阴树脂和001×7＃阳树脂，混合树脂的 单位周期制水量取6000m3/m3,
1. 混床总面积 F＝Q/U=990/48=18.75 (U取48m/h) 2. 混床计算台数 n=F/0.785d2=18.75/0.785×2.82=3台（ф2800mm） 一台再生一台备用，共5台
G4= 300-=300-213.7=86.3Kg/周期 7.中和后碱性废水排放量
Ba1= Va*ba/30%=4.43*70/30%=916Kg/次 13. 阴树脂再生一次耗用30%NaOH体积
Va1= Ba1/ra1=916/1.328=735.9L 14.NaOH计量槽的容积
Va2= Va1×1.2=735.9×1.2=885L 15.稀释至4%NaOH溶液的体积
Va3= Va×ba/4%ra2=3.926×70/4%*1.043=6587.2L 16.阴树脂再生一次稀释用除盐水量
0 20~42.1 1.01~3.02 12.48~14.48 0.06~0.09
Mg2+ 总铁 总硬度 溶解氧 浑浊度 电导率 总悬浮固体 总溶解固体
经净化水场后的水质指标 分析项目 PH值 SO42CLNO3CO32HCO3游离CO2
硅酸根（SiO2计） 1/2 Ca2+ 1/2 Mg2+ 总铁 总硬度 溶解氧 浑浊度 电导率 总悬浮固体 总溶解固体
（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。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900 吨/小时除盐水。
设计进水水质及出水水质
1进水水质
1.1 除盐水物流特性
本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
分析项目 PH值 SO42CLNO3CO32HCO3-
游离CO2 硅酸根（SiO2计）
Ca2+
单位
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg N/L
分析结果 6.98~7.58 1.8~3.51 2.87~14.85 0.42~1.28
排水管：
DN200，PN1.0Mpa
正洗进水管：
DN100，PN1.0Mpa
正洗出水管：
DN150，PN1.0Mpa
排气管：
DN40，PN1.0Mpa
上部进树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
下部进树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
上部排树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
下部排树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
D=129mm 取150mm
进碱管管径计算
Q＝5Π/4×32=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2 D=91mm 取100mm
进水管：
DN250，PN1.0MPa
出水管：
DN250, PN1.0Mpa
再生液进水管：
DN100，PN1.0Mpa
再生液出水管：
DN100，PN1.0Mpa
Vc3=Vc*bc/5%*rc2=3070.5L/次 9.阳树脂再生一次释用除水用量
Vc4=Vc3-Vc1=3070.5-455.7=2614.8L/次 10.30%盐酸的平均月耗量
Bc2=30×24*Bc1/T=30×24×523.6/120=3141.7Kg/月 11.30%盐酸的平均年耗用量
Bc3=12*Bc1=37699/年=37.7吨/年 12.阴树脂再生一次耗用30%NaOH量
混合离子交换器
详 细 设 计 计 算 书
（内部资料）
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-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经 过除 CO2 器除去 重碳酸根后，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：
进水管：
DN250，PN1.0MPa
源自文库
出水管：
DN250, PN1.0MPa
中间排水管：
DN100, PN1.0MPa
反洗进水管：
DN150，PN1.0MPa
反洗排水管：
DN150，PN1.0MPa
正洗排水管：
DN100，PN1.0MPa
进气管：
DN65，PN1.0MPa
排气管：
DN40，PN1.0MPa
3=300.4Kg
5.碱性废水排放体积 Q1= V2+V3+V4 =17.5+38.86+37.28=93.6m3
6.体外管系接口规范 Q＝u*Π/4×D2=2×3600×3.14×D2/4=330
D=242mm 取250mm
反洗进水、排水管管径计算 Q＝10Π/4×32=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2
3.实际正常运行流速 单台混床处理量为930/3＝330m3/h U＝Q/F=4×330/(3.14×2.82)=53.62m/h
4.树脂高度计算 阳树脂体积Vc＝Π/4×D2×h阳 阴树脂体积Va＝Π/4×D2×h阴 混床运行周期选取为5天合120小时 T=6000(V阳+ V阴) /Q=[6000Π/4×D2×(h阳+h阴) ]/330=120 Hc:ha取1：2 Hc＝353mm ha＝706mm 阳树脂高取360mm,阴树脂高取720mm
mg N/L mg N/L mg N/L mg/L
度 μs/cm mg/L mg/L
单位
mg/L mg/L mg/L mg/L Mmol/L mg/L mg/L mmol/L mmol/L mg/L Mmol/L mg/L 度 μs/cm mg/L mg/L
0.09~0.17 0.015~0.14 0.13~0.25
Vc2=×k1=×1.20=5.71m3
Vc2＝Π/4×D2×h强酸＝3.14/4*32* h弱酸=5.71m3
H强酸=0.81m
取850mm
3. 阳床再生用酸量(HCl)
G1=(Vc1*E1+Vc2*E2)*q*10-3 =(4.81×1800+5.71×1000)×50×10-3
=718.4Kg
A1===0.518g/l 24.排放碱性废水PH值 PH＝14-lg=14- lg=12.11 25.体外管系接口规范
进、出水口管径计算
Q＝u*Π/4×D2=2×3600×3.14×D2/4=330 D=242mm 取250mm 反洗进水、排水管管径计算 Q＝10Π/4×2.82=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2 D=121mm 取150mm 进碱管管径计算 Q＝5Π/4×2.82=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2 D=85mm 取100mm
7.筒体高度计算 反洗膨胀率50%，直筒高度h=(1.3+1.6)×(1+50%)/90%=4.83m
三、阳双室双层浮动床
阳双室双层浮动床直径取ф3000，采用D113-Ⅲ弱酸离子交换树脂和
001×7强酸阳离子交换树脂,运行周期取120h。
1. 弱酸阳树脂量计算 Vc1=×K1=×1.15=4.81m3 Vc1＝Π/4×D2×h弱酸＝3.14/4×32×h弱酸=4.81m3 h弱酸=0.68m 取700mm 2. 强酸阳树脂量计算
进碱管：
DN100，PN1.0MPa
进酸管： 26.筒体高度计算
反洗膨胀率50%，直筒高度h= (0.36+0.72)×(1+50%)/80%=2.05m
DN100，PN1.0MPa
二、阴双室双层浮动床 阴双室双层浮动床直径取ф3000，采用D301弱碱阳离子交换树脂和 201×7强碱阳离子交换树脂,运行周期取120h。
3.阴床再生用碱量 G2=(Va1*E1+Va2*E2)*q*10-3 =(11.138×850+9.372×400)×60×10-3
=793Kg
30%NaOH一次投加体积 V2===1.99m3
4%NaOH一次投加体积 V2===19.25m3
4.每周期碱排放量计算 G2=V*E(N-N1)*10-3=(10.125×850+8.52×400)×(65-40)×10-
Va4= Va3- Va1=6587.2-735.9=5851.3L 17.30%NaOH的平均月耗量
Ba2=30×24×Ba1/T=30×24×916/120=5496Kg/月 18. 30%NaOH的平均年耗量
Ba3=Ba2×12＝65952Kg/年=65.95吨/年 19.离子交换器酸废水排放量 G1`=V*E(N-N1)*10-3=2.154×550×(150-36.5)×10-3=134.5Kg/周 期 20.离子交换器碱废水排放量 G2`=V*E(N-N1)*10-3=4.038×250×(250-40)×10-3=212Kg/周期 21.废碱液中能被废酸液中和的部分的酸量 G3===147.4Kg/周期 22.剩余碱量 G4= G2`- G3=212-147.4=64.6Kg/周期 23.中和后碱性废水排放量 Q=V1+V2+V3+V4 =23.08+3.16+3.16+92.32=121.7m3 23.碱性废水浓度
5.阳树脂再生一次耗用30%盐酸量
Bc1=Vcbc/30%=2.22×75/30%=523.6Kg/次 6.阳树脂再生一次耗用30%盐酸体积
Vc1=Bc1/rc1==524.6/1.149=455.7L/次 7.盐酸计量槽的容积
Vc2=1.2Vc1=1.2×455.7=546.8L 8.稀释至5%盐酸溶液的体积
8~24 5~78 44~432
分析结果 7.99 3.44 3.88 1.25 0 0.342 0.37 0.206 0.104 0.31 -
1.2出水水质
PH(25℃)
硬度
μmol/L
电导率
μs/cm (25°C)
铁
μg/L
铜
μg/L
SiO22-
2处理水量
处理水量为：900m3/h
30%HCl一次投加体积
V2===2.09m3 4%NaOH一次投加体积
V2===17.56m3 4.离子交换器酸废水排放量
G2`=V*E(N-N1)*10-3=(4.93×1800+5.61×1000)×(5036.5)×10-3
=195Kg/周期
5.酸性废水排放体积
Q2=V1+V2+V3+V4 =11.8+17.7+42.39+19.12=91.1m3 6.剩余碱量
1.弱碱阴树脂量计算 Va1=×k1=×1.20=11.138m3 Va1＝Π/4×D2×h弱碱＝3.14/4*32* h弱碱=11.138m3 h弱酸=1.568m 取1600mm
2.强碱阴树脂量计算 Va2=×k2=×1.10=9.372m3 Va2＝Π/4×D2×h弱碱＝3.14/4*32* h弱碱=9.372m3 h弱酸=1.309m 取1300mm
μg/L
6～7 ≈0 ≤0.2 ≤20 ≤3 ≤20
设备选型计算
一、混床 处理水量为：900m3/h，考虑系统自用水量10%，混床处理能力为990 m3/h，采用多孔强碱I型201×7＃阴树脂和001×7＃阳树脂，混合树脂的 单位周期制水量取6000m3/m3,
1. 混床总面积 F＝Q/U=990/48=18.75 (U取48m/h) 2. 混床计算台数 n=F/0.785d2=18.75/0.785×2.82=3台（ф2800mm） 一台再生一台备用，共5台
G4= 300-=300-213.7=86.3Kg/周期 7.中和后碱性废水排放量
Ba1= Va*ba/30%=4.43*70/30%=916Kg/次 13. 阴树脂再生一次耗用30%NaOH体积
Va1= Ba1/ra1=916/1.328=735.9L 14.NaOH计量槽的容积
Va2= Va1×1.2=735.9×1.2=885L 15.稀释至4%NaOH溶液的体积
Va3= Va×ba/4%ra2=3.926×70/4%*1.043=6587.2L 16.阴树脂再生一次稀释用除盐水量
0 20~42.1 1.01~3.02 12.48~14.48 0.06~0.09
Mg2+ 总铁 总硬度 溶解氧 浑浊度 电导率 总悬浮固体 总溶解固体
经净化水场后的水质指标 分析项目 PH值 SO42CLNO3CO32HCO3游离CO2
硅酸根（SiO2计） 1/2 Ca2+ 1/2 Mg2+ 总铁 总硬度 溶解氧 浑浊度 电导率 总悬浮固体 总溶解固体
（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。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900 吨/小时除盐水。
设计进水水质及出水水质
1进水水质
1.1 除盐水物流特性
本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
分析项目 PH值 SO42CLNO3CO32HCO3-
游离CO2 硅酸根（SiO2计）
Ca2+
单位
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg N/L
分析结果 6.98~7.58 1.8~3.51 2.87~14.85 0.42~1.28
排水管：
DN200，PN1.0Mpa
正洗进水管：
DN100，PN1.0Mpa
正洗出水管：
DN150，PN1.0Mpa
排气管：
DN40，PN1.0Mpa
上部进树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
下部进树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
上部排树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
下部排树脂口：
DN100，PN1.0Mpa
D=129mm 取150mm
进碱管管径计算
Q＝5Π/4×32=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2 D=91mm 取100mm
进水管：
DN250，PN1.0MPa
出水管：
DN250, PN1.0Mpa
再生液进水管：
DN100，PN1.0Mpa
再生液出水管：
DN100，PN1.0Mpa
Vc3=Vc*bc/5%*rc2=3070.5L/次 9.阳树脂再生一次释用除水用量
Vc4=Vc3-Vc1=3070.5-455.7=2614.8L/次 10.30%盐酸的平均月耗量
Bc2=30×24*Bc1/T=30×24×523.6/120=3141.7Kg/月 11.30%盐酸的平均年耗用量
Bc3=12*Bc1=37699/年=37.7吨/年 12.阴树脂再生一次耗用30%NaOH量
混合离子交换器
详 细 设 计 计 算 书
（内部资料）
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-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经 过除 CO2 器除去 重碳酸根后，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：
进水管：
DN250，PN1.0MPa
源自文库
出水管：
DN250, PN1.0MPa
中间排水管：
DN100, PN1.0MPa
反洗进水管：
DN150，PN1.0MPa
反洗排水管：
DN150，PN1.0MPa
正洗排水管：
DN100，PN1.0MPa
进气管：
DN65，PN1.0MPa
排气管：
DN40，PN1.0MPa
3=300.4Kg
5.碱性废水排放体积 Q1= V2+V3+V4 =17.5+38.86+37.28=93.6m3
6.体外管系接口规范 Q＝u*Π/4×D2=2×3600×3.14×D2/4=330
D=242mm 取250mm
反洗进水、排水管管径计算 Q＝10Π/4×32=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2
3.实际正常运行流速 单台混床处理量为930/3＝330m3/h U＝Q/F=4×330/(3.14×2.82)=53.62m/h
4.树脂高度计算 阳树脂体积Vc＝Π/4×D2×h阳 阴树脂体积Va＝Π/4×D2×h阴 混床运行周期选取为5天合120小时 T=6000(V阳+ V阴) /Q=[6000Π/4×D2×(h阳+h阴) ]/330=120 Hc:ha取1：2 Hc＝353mm ha＝706mm 阳树脂高取360mm,阴树脂高取720mm
mg N/L mg N/L mg N/L mg/L
度 μs/cm mg/L mg/L
单位
mg/L mg/L mg/L mg/L Mmol/L mg/L mg/L mmol/L mmol/L mg/L Mmol/L mg/L 度 μs/cm mg/L mg/L
0.09~0.17 0.015~0.14 0.13~0.25
Vc2=×k1=×1.20=5.71m3
Vc2＝Π/4×D2×h强酸＝3.14/4*32* h弱酸=5.71m3
H强酸=0.81m
取850mm
3. 阳床再生用酸量(HCl)
G1=(Vc1*E1+Vc2*E2)*q*10-3 =(4.81×1800+5.71×1000)×50×10-3
=718.4Kg
A1===0.518g/l 24.排放碱性废水PH值 PH＝14-lg=14- lg=12.11 25.体外管系接口规范
进、出水口管径计算
Q＝u*Π/4×D2=2×3600×3.14×D2/4=330 D=242mm 取250mm 反洗进水、排水管管径计算 Q＝10Π/4×2.82=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2 D=121mm 取150mm 进碱管管径计算 Q＝5Π/4×2.82=u*Π/4×D2=1.5×3600×3.14/4×D2 D=85mm 取100mm
7.筒体高度计算 反洗膨胀率50%，直筒高度h=(1.3+1.6)×(1+50%)/90%=4.83m
三、阳双室双层浮动床
阳双室双层浮动床直径取ф3000，采用D113-Ⅲ弱酸离子交换树脂和
001×7强酸阳离子交换树脂,运行周期取120h。
1. 弱酸阳树脂量计算 Vc1=×K1=×1.15=4.81m3 Vc1＝Π/4×D2×h弱酸＝3.14/4×32×h弱酸=4.81m3 h弱酸=0.68m 取700mm 2. 强酸阳树脂量计算
进碱管：
DN100，PN1.0MPa
进酸管： 26.筒体高度计算
反洗膨胀率50%，直筒高度h= (0.36+0.72)×(1+50%)/80%=2.05m
DN100，PN1.0MPa
二、阴双室双层浮动床 阴双室双层浮动床直径取ф3000，采用D301弱碱阳离子交换树脂和 201×7强碱阳离子交换树脂,运行周期取120h。
3.阴床再生用碱量 G2=(Va1*E1+Va2*E2)*q*10-3 =(11.138×850+9.372×400)×60×10-3
=793Kg
30%NaOH一次投加体积 V2===1.99m3
4%NaOH一次投加体积 V2===19.25m3
4.每周期碱排放量计算 G2=V*E(N-N1)*10-3=(10.125×850+8.52×400)×(65-40)×10-
Va4= Va3- Va1=6587.2-735.9=5851.3L 17.30%NaOH的平均月耗量
Ba2=30×24×Ba1/T=30×24×916/120=5496Kg/月 18. 30%NaOH的平均年耗量
Ba3=Ba2×12＝65952Kg/年=65.95吨/年 19.离子交换器酸废水排放量 G1`=V*E(N-N1)*10-3=2.154×550×(150-36.5)×10-3=134.5Kg/周 期 20.离子交换器碱废水排放量 G2`=V*E(N-N1)*10-3=4.038×250×(250-40)×10-3=212Kg/周期 21.废碱液中能被废酸液中和的部分的酸量 G3===147.4Kg/周期 22.剩余碱量 G4= G2`- G3=212-147.4=64.6Kg/周期 23.中和后碱性废水排放量 Q=V1+V2+V3+V4 =23.08+3.16+3.16+92.32=121.7m3 23.碱性废水浓度
5.阳树脂再生一次耗用30%盐酸量
Bc1=Vcbc/30%=2.22×75/30%=523.6Kg/次 6.阳树脂再生一次耗用30%盐酸体积
Vc1=Bc1/rc1==524.6/1.149=455.7L/次 7.盐酸计量槽的容积
Vc2=1.2Vc1=1.2×455.7=546.8L 8.稀释至5%盐酸溶液的体积