广东化工2020年第23期· 108 · 第47卷总第433期双室浮动床在脱盐水中的应用 黄秀文
m901(中国轻工业广州工程有限公司第一工程设计所，广东广州511400)
[摘要]在工业生产中，对动力站锅炉补给水的水质要求较高，尤其是高压锅炉，需要用除盐水甚至超纯水。双室浮动床在脱盐水系统中常会用到，其具有负荷大、能耗低、占地小、操作简单等优势。通过对实际运行案例的分析可见，在适宜的水质中应用，可以取得明显的经济效益。 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2020)23-0108-01
Application of Two-Room Floating Beds Ion Exchange in Desalinated Water
Huang Xiuwen
(First Engineering Institute China GDE Engineering Co., Ltd, Guangzhou 511400, China) Abstract: In power station, the bolier make-up water has higher requirements on water quality. And for the high-tem
perature boilers make-up water, the demineralized water or ultra-pure water is used. The double-chamber floating bed often adopted for the demineralized water treatment system, which has the advantages of high loading, low energy cost, small footprint and easy operation. In this project, the double-chamber floating bed has a good economic effectiveness under the certain condition.
Keywords: desalinated water；two-room floating bed；ion exchange；resin
离子交换是脱盐水中常用的工艺技术。利用强弱树脂各自的特点，将他们放置在同一个离子交换器内，用一道滤水孔板来分隔强弱两种树脂，使交换器成为上下两室，下室装填弱树脂，上室装填强树脂。运行时采用上行制水，下行再生，被处理水自下而上通过交换剂层，先过下室的弱树脂层，交换水中碳酸盐硬度。由于向上水流的作用，交换剂层在水力作用下被托起在离子交换器室内的上部呈悬浮状态，这就是双室浮动床。该工艺技术具有处理负荷大、能耗低、操作简单等优点，因而在国内被迅速推广[1]。 1 双室浮动床的特点
1.1 设备少、占地面积小
双室浮动床将强弱树脂放于同一个交换器，与单室床串联系统相比，设备数量大大减少。浮动床的流
速可高达30~50 m/h[2]，约是固定床流速(20~30 m/h)的1.5倍，单台设备产水量大。此外弱树脂的工作交换容量比强树脂大(强酸阳离子树脂850~950 mol/m3·R，弱酸阳离子树脂则可达到1400~1700 mol/m3·R；强碱阴离子树脂工作交换容量在350~400 mol/m3·R之间，弱碱阴离子则达到800~850 mol/m3·R)[3]，树脂填充量比单一的强酸/强碱交换器少，因此减少了设备直径或数量，缩减了占地面积。
1.2 处理量大、投资低
由于弱树脂工作交换容量大，浮动床运行流速高，单台处理量大，节省空间，设备数量减少，因此投资成本也相应降低，尤其在大型脱盐水系统中应用时，经济性更为显著。
1.3 利用率高
双室浮动床内交换树脂(以树脂处于再生型态计)和惰性树脂的填充率为98 %~100 %，惰性树脂的高度一般为200~300 mm，处于交换树脂的上部，在再生状态时，有100 mm左右的水垫层[2]，交换器内剩余空间非常少，此外弱型树脂交换容量高，树脂填充量少，设备和树脂都有很高的利用率。
1.4 酸碱耗量少、比耗低
由于采用强弱树脂联合使用，加上逆流再生方式，再生液先接触强树脂，强树脂再生后残余的酸碱落
至下室供弱树脂再生，利用强树脂再生的废液来再生弱树脂，相当于废液重复利用，减少废液的排放，因此双室浮动床具有比逆流再生单层床再生效率高、酸碱比耗低、自耗水率低等较为突出的优点[1]。
摆平就是水平
1.5 适应性强、出水水质稳定
双室浮动床运行时，被处理的水从底部进入，先经过弱树脂，再上行经过强树脂，这样一来，水中大部分暂硬(即碳酸盐硬度)先被弱树脂交换，永硬(即非碳酸盐硬度)进入上室被强树脂交换，同时下室泄露的碳酸盐硬度也可以被强型树脂截留去除，起到最后一道屏障的作用。
广西历任主席
2 应用案例分析
2.1 云南云天化股份有限公司脱盐水站
云天化公司1988年将原DN2200单台制水量76 t/h的固定床改造为双室浮动床后，单台制水量提高至180 t/h。1995年和2002年分别新增一套DN2800制水量240 t/h的双室浮动床。改造及新增的设备均运行良好，各项技术指标(产水水质、水量、再生周期、酸碱耗量等)都达到预期要求[1]。基于此原因，2014年在新建的千万吨炼油基地配套动力站热电联产工程中，配套脱盐水站继续沿用双室浮动床工艺，配套3台DN3000的双室浮动阳床和3台同规格双室浮动阴床，总产水量3×240 t/h。
2.2 其他双室浮动床运行案例
南通某热电厂、南京化工公司、金陵石化厂、新浦化学公司等项目的脱盐水站也采用的双室浮动床工艺，各项目技术指标如表1所示：
表1 其他项目技术指标表
Tab.1 Table of technical indicators for other projects
项目南通某热电厂南京化工公司新浦化学公司金陵石化厂处理水量t/h 2×140 t/h 2×300 t/h 4×250 t/h 3×250 t/h
单台设备规格DN2200 DN3200 DN2500 DN3000 采用工艺双室浮动阳床+双室浮动阴床双室浮动阳床+双室浮动阴床双室浮动阳床+双室浮动阴床双室浮动阳床+双室浮动阴床单台周期制水量t 3800 8000 6500 7000
此外，中国石化长岭分公司动力厂除盐水站因原有3套固定床制水量低、酸碱耗量高等原因，将其就地内部改造成为双室浮动床，改造后酸耗降低了35.1 %，碱耗降低了38.7 %，每年节约药剂费将近70万元，同时还减少了一半的自耗水率，降低酸碱废水排放量。
由上述多个案例分析可看出，双室浮动床的周期制水量大，出水水质稳定，酸碱耗量低，耗水量小。
(下转第117页)
[收稿日期] 2020-10-20
[作者简介] 黄秀文(1987-)，女，广西人，本科，主要研究方向为环境保护和给排水。
2020年第23期广东化工
第47卷总第433期 · 117 ·
1.5 精密度试验
按照实验方法对焊剂标准样品(GSBJ33001-92)平行测定10次，计算各元素测定的平均值、标准偏差(SD)和相对标准偏差(RSD)，结果见表3：
表3 精密度试验(w/%)
Tab.3 Precision test(w/%)
陈潇的剩余人生店成分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均值认定值SD RSD Al2O3 5.21 5.15 5.22 5.27 5.23 5.21 5.26 5.18 5.24 5.22 5.22 5.25 0.035 0.67 MnO 35.67 35.73 35.81 35.74 35.78 35.76
35.82 35.79 35.72 35.75 35.76 35.81 0.045 0.13 SiO241.86 41.93 41.85 41.74 41.94 41.82 41.78 41.93 42.03 41.82 41.87 41.79 0.087 0.21 MgO 3.49 3.52 3.57 3.53 3.59 3.62 3.55 3.51 3.52 3.62 3.55 3.60 0.046 1.30
通过分析可知相对标准偏差(RSD)小于2 %，说明本方法具有良好的精密度。
向日葵之歌1.6 准确度试验
按照试验方法对焊剂标准样品(GSBJ33001-92)进行测定，计算各元素测定值与认定值之间的相对误差，结果见表4：
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表4 准确度试验(w/%)
Tab.4 Accuracy test(w/%)
成分测定值认定值相对偏差
Al2O3 5.22 5.25 -0.57
MnO 35.76 35.81 -0.14
SiO241.87 41.79 0.19
MgO 3.55 3.60 -1.39 选择HJ202006001样品采用本法与化学分析法(JB/T7948系列)进行结果比对，结果见表5所示。
由表5可知，分析结果满足JB/T7948系列标准规定允许差的要求，本法与化学分析法结果相符，可替代化学法分析检测。
表5 XRF分析值与化学分析值比较(w/%) Tab.5 XRF analysis values were compared with chemical
analysis values(w/%)
成分本法化学分析法国家标准允许允许差绝对偏差
Al2O3 6.80 6.66 0.20 0.14
MnO33.1133.24 0.50 0.13
SiO241.5241.29 0.50 0.23
MgO 6.43 6.58 0.30 0.15
2 结论
通过配比混合标准样品合成各种含量的标准样品，制作了满足各种分析含量需求的校准曲线，建立了X射线荧光光谱法快速检测熔炼焊剂主要化学成分的方法，与化学分析法相比，该方法操作简单，分析速度快，经精确度试验以及准确度比对试验验证，可满足快速检测焊剂中主要化学成分的需求。
参考文献
[1]马宝界．焊剂中P、TiO2、MgO的快速分析[J]．焊管，1996，19(2)：44-47．
(本文文献格式：贾友禄，李勇，刘佳兴．X射线荧光光谱法快速检测熔炼焊剂化学成分的探讨[J]．广东化工，2020，47(23)：116-117)
(上接第108页)
3 双室浮动床的局限性
由于树脂基本填满交换器内空间，双室浮动床不能在体内进行反洗，需配套体外反洗罐。
弱酸树脂只能去除水中的碳酸盐硬度如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2，弱碱树脂只能去除强酸阴离子，
如Cl-、SO42-、NO3-等[4]，当原水中碳酸盐硬度和强酸阴离子太低，弱树脂填充高度小于0.5 m时，容易穿透，泄漏量增大，不易发挥弱树脂的价值，采用双室浮动床则起不到明显的经济效果。
当原水碳酸盐硬度大于2 mmol/L、硬碱比为1.0~1.5之间，强酸阴离子大于2 mmol/L或有机物较高时，采用双室浮动床可明显降低酸碱消耗量以及废水排放量，进而降低脱盐水和废水的运行成本，可取得较明显的经济效益。
4 结论
经由上述案例分析可知双室浮动床在适应的水质条件下具有明显优势，在实际项目设计中根据原水水质特性，在适宜的水质条件下合理选择离子交换设备形式，确保脱盐水的稳定运行的前提下提高系统的投资及运行经济性。
参考文献
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(上接第111页)
参考文献
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(本文文献格式：章洁怡，梁荣辉．吹扫捕集—气相谱/质谱法监测水质57种挥发性有机物[J]．广东化工，2020，47(23)：109-111)
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