浮床

浮床

浮動床水處理水藝是一種逆流再生的固定床離子交換器。它不僅具有一般逆流再生的優點,而且具有運行流速高,再生時不易亂層,操作容易,設備體積小等優點,故受到越來越多的重視。這種水處理工藝不僅可用於鈉離子交換軟化處理,也適用於陰、陽離子交換的化學除鹽。近年來,我國還將浮床工藝開發應用於自動再生離子交換器中,取得了較好的效果。

浮床工作原理


浮動床的工作是樹脂層(也稱床層)的運行和再生這兩種工況交替循環的過程,在運行狀態時,入口水由底部進入浮動床,經下部分配裝置后,均勻地進入床層,靠上升水流將整個樹脂層以密實的狀態向,上浮起至頂部(稱為成床),同時水在向上流的過程中完成離子交換反應,並經上部分配裝置引出體外。當床層失效后,利用排水或停止進水的辦法使樹脂層整體自由下落(稱為落床),於是浮動床轉入停運狀態。再生時,再生液由上部進入,經上部分配裝置后,均勻地自上而下流過床層進行再生,然後用合格的水繼續自上而下地進行清洗,至出水合格便可投入運行。一般投入運行時,應先進行成床后的向上流清洗(也稱順洗),至出水合格后才可送入給水箱。

浮動床的設備結構


浮動床的本體結構如圖所示,其殼體一般是鋼製的,出力不大時也可用環氧玻璃鋼或有機玻璃。在殼體上設有視鏡,以觀察床層的運行情況;在內部有上下分配裝置、床層、惰性樹脂(白球)層等。
浮床本體結構
浮床本體結構
(1)頂部分配裝置
小型設備仍以孔板水帽或孔板濾網式為宜,大型設備多選用弧形支管式。無論哪種形式部應符合下列條件才能取得較好的運行效果:
①出水裝置儘可能靠近頂部。
②開孔布置合理,配水均勻。
③開孔面積不宜太小,一般為出水管管截面積的3~4倍。
④在運行時,為了防止樹脂流失,出水裝置上包紮濾水網,通常採用18目窗紗,外層用50目滌綸篩網。
(2)底部進水裝置
對於直徑小於1.5 m的小型離子交換器,一般採用孔板水帽或孔板濾網式進水裝置。為了緩解進水衝力,通常在進水管出口加裝擋板。對於大型離子交換器,採用穹形孔板加石英墊層的形式。
(3)再生液分配裝置
舊設備改裝的浮床通常是出水裝置與再生液分配裝置為一體。因為浮床工作流速比再生液流速大6~10倍,同一裝置很難保證再生液分配均勻,這一點很可能造成浮床工作交換容量偏低。因此應另外專設再生液分配裝置為好,一般採用環形管開孔外包尼龍網的形式。
(4)惰性樹脂層
浮床上面填充一層形狀類似離子交換樹脂的白球,其性能穩定,機械性能好,密度小於1g/m,粒徑為1.0~1.5 mm,裝填高度一般為200~300 mm。由於惰性樹脂層比水輕,在浮床充滿水后自動浮動在頂部,不會和離子交換樹脂混層。其作用主要有:①防止碎樹脂堵塞濾網;②提高再生液分配的均勻性。

浮床的運行操作


①落床。當浮動床出水達到失效控制標準時,停止制水,樹脂層恢復原狀(落床)。落床有兩種方式:重力落床和壓力落床。重力落床:關閉進水門和出水門,靜止約2~3 min,樹脂由於自身比水重會自然沉降,適宜水墊層較低的設備。壓力落床:關閉進水門,打開下部排水門,利用出水壓力使樹脂下落約需要1 min,適宜自控控制系統。
②再生。落床后,開啟再生液進口閥和倒U形管(為防止空氣進入樹脂層而設,頂部通大氣)上的排水閥,使再生液自上而下流經床層,由倒U形管排出。
③置換和正洗。進完再生液后,關閉再生液進口閥,開啟置換水進口閥(如用噴射器輸送再生液,則只需關閉濃再生液入口閥即可)立即進行置換,此時流速應控制與再生時相同,置換時間一般為15~30 min。然後調節水的流速至10~15 m/h,進行正洗,洗至排水基本合格,時間一般需15~20 min。正洗結束后,關閉清洗水進口閥和倒u形管上的排水閥,然後進行下述操作或轉入短期備用。
④成床、順洗及制水運行。開啟下部進水閥和上部排水閥,以20~ 30 m/h的流速成床,使樹脂以密實狀整體向上浮起。然後繼續用向上流的水進行清洗,直至出水水質達到合格標準(一般僅需3~5 min)。出水合格后,即可開啟浮動床出口閥,關閉上部排水閥,投入運行。
⑤體外清洗。當陽床運行15~20個周期后,陰樹脂運行20~30周期,樹脂受到污染、破損等因素影響,運行阻力增加,出水水質變差,需要體外清洗。

浮床工藝的特徵


(1)在交換運行過程中等保持較高的上升水速。使樹脂床層托起的最低水速通常約7m/h,所以在交換運行中水速不能低於此數值,而且,為了防止在托起床層時(稱成床)發生亂層的現象,其流速應突然上升,不宜緩慢上升。在交換運行的任何時刻都不能降低水速,以避免出現宋層下落的現象。國外,有時在浮床式離子交換系統中裝備有循環用水泵,當系統出力較低時,啟動此泵,以防止因床層中樹脂顆粒下落而發生亂層的現象。
(2)在交換器內宜裝滿樹脂。為了防止在用水流托起樹脂層時發生亂層的現象,在國內常採用在交換器中裝滿樹脂的辦法,這樣在成床和落床時,由於樹脂未層移動的距離短,就不易亂層;而且由於器內充滿了樹脂,所以設備的空間利用率較高。其缺點為無法在交換器內進行反洗,因此它對進水濁度的要求較高,且必須設置體外清洗設備,以便在必要時將離子交換樹指轉移到交換器外面進行清洗.
( 3 )床層中樹脂的浮動現象。在裝滿樹脂的浮床式交換器的實際運行中,由於樹脂層破壓實和轉型等原因,在床層的底部會出現不大的水墊層,並有一小部分樹脂呈翻滾的浮動狀。這對於出水水質的影響通常是不大的,因為在床層的上部,水流出口端的大部分樹脂沒有亂層,而且這些浮動態樹脂大都量失效的型態。另一種浮床設備是在交換器中保留有反洗空間,因此可以進行反洗,由於這一空間的存在,交換運行中必然會出現部分樹指發生浮動的現象,在此種設備的運行中,至少應保持有40%的樹脂在上部配水裝置上暈壓實的狀態,方能保證出水水質良好。
浮床除了具有對流式工藝的優點外,還有水流通過床層的壓頭損失小的特點。這是因為它的水流方向和重力方向相反,在相同的流速下,它與水流從上至下的流向相比,樹脂層的壓實程度較小,因而水流阻力也小。同時,在浮床式工藝中樹脂受到的成力也較小。浮宋式離子交換沒備的主娶待征是在其頂部設有配水裝置,以集取出水和防止樹脂顆粒被帶出。在運行方面,浮床應有防止空氣進人設備內的措施,因為在浮宋式交換器中樹脂常是裝滿的,如果有空氣進入交換器內,就很容易混入樹脂層中,從而影響其正常運行。通常採用的辦法是,提高排水管的出口位置使它稍高於樹脂層。