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。

单台混床工作截面积：F′=162/42=3.857m2

混床工作直径：D′=1.1284×3.8570.5=2.216m，整圆后取D=2.2m，工作积：F=3.8m2。

实际运行流速：v Z=162/3.8=42.6m/h。

单台混床进水流量Q HJ= 162m3/h时运行流速：

●树脂装填量：

选用001MB和201MB混床专用树脂；阳树脂层高H R1 =500mm，钠型湿视密度γ1=820Kg/m3，真密度γ1′=1290Kg/m3，盐酸再生，工作交换容量E H1=500mmol/L；阴树脂层高H R2 =1600mm，氯型湿视密度γ2 =700Kg/m3，真密度γ2′=1100Kg/m3，氢氧化钠再生，工作交换容量E H2=250mmol/L。

单台混床树脂装填情况见下表：

●制水周期

（1）原水为淡化海水

淡化海水反渗透出水中离子含量：

阳离子mg/L mmol/L 阴离子mg/L mmol/L

1 NH4+0.03 0.0017 1 HCO3 - 3.03 0.0497

2 K+0.5

3 0.0136 2 NO3 - 0.78 0.0126

3 Na+ 2.1 0.0913 3 Cl - 1.77 0.0499

4 Mg2+0.0

5 0.0042 4 F_0.01 0.0005

5 Ca2+0.04 0.0020 5 SO42 -0.07 0.0015

6 CO2 1.48 0.0673

7 硼 1.94

∑C1 2.75 0.113 ∑A17.14 0.182

其浓水反渗透出水中离子含量：

阳离子mg/L mmol/L 阴离子mg/L mmol/L

1 NH4+0.11 0.00611 1 HCO3 -8.4

2 0.138

2 K 1.76 0.0451 2 NO

3 - 2.49 0.040

3 Na 7.57 0.329 3 Cl -7.41 0.209

4 Mg 0.17 0.0142 4 F_0.0

5 0.00263

5 Ca 0.0

6 0.003 5 SO42 -0.24 0.005

6 硼 4.23 0.00

7 CO2 3.88 0.18

∑C29.67 0.4 ∑A226.72 0.575

反渗透出水pH值呈酸性（5.51），有一定量的H+ 离子存在，出水溶解盐类中阴离子比阳离子多是正常的（这也是阴树脂装填量比常规配比2∶1多的原因）；考虑地表水中有溶硅存在（水质化验中未显示）及水质波动变化等因素，取反渗透出水中总阳离子量

∑C=( ∑C1×Q 1+ ∑C2×Q2)/ Q=( 0.113×135+ 0.4×27) / 162=0.161 mmol/L

总阴离子量

∑A= ( ∑A1×Q 1+ ∑A2×Q2)/ Q =( 0.182×135+ 0.575×27) / 162=0.248mmol/L，单台混床阴树脂工作周期：

T= V R2 E H2 / ∑A Q HJ′= 6.02×250/（0.248×162）=37.5h

单台混床阳树脂工作周期：

T′= V R1 E H1 / ∑C Q HJ′= 1.9×500 /（0.161×162）=36.4h

以阳树脂工作交换终点为混床失效的工作周期，约36h。

●树脂层运行压降

运行流速v=42.6m/h，20℃时运动粘度W=1.01mm2/s，树脂平均粒径d0=0.6mm，

树脂层总高H R =2.1m，运行水温20℃时树脂层阻力：

Δh＝0.5W v H R / d02 =0.5×1.01×42.6×2.1 /0.62 =125.5kPa≈0.13MPa （2）再生工艺计算

混床出水电导率＞0.2μs/cm时停止运行，离线再生。再生前先将失效树脂进行水力分层，然后采用盐酸、烧碱液同时（或分别）流经阳、阴树脂层的体内同步（或分步）再生方法；再生时碱液从已分层的阴树脂顶面处的进碱装置进入，由设置在阴、阳树脂分层界面处的中排装置排出（上进中排），酸液双从下封头进入，由中排装置排出（下进中排）。

再生水平：盐酸比耗按4倍工作交换容量计，R S =75Kg/m3 R1（100%HCl）；氢氧化钠比耗按7倍工作交换容量计，R J =70Kg/m3 R2（100%NaOH）。

●盐酸（HCl）

阳树脂再生用工业盐酸，盐酸纯度C S=31%，密度γS=1.154，一次再生耗用31%工业盐酸重量：