复床的母管式组合与单元式组合

什么叫复床的母管式组合、单元式组合?各有什么特点?

    复床的母管式组合，是指从母管将原水送进各台阳床，阳床的出水又送入公共集水母管，然后再从集水母管将阳床分送各台阴床，见图4一12所示。

    母管式运行方式适用于大型水处理车间。其特点是能根据制水量、决定投入交换床的台数，加大或减小交换床的单台制水量。这样既能充分利用各台交换床的制水能力，同时当单台交换床瞬间出现出水质量“超标”，由子母管的稀释作用，又可以保证母管的出水质量不“超标”，控制也比较灵活。


    由于母管的出水是由各交换床出水混合而成，所以监测比较麻烦。对各运行床的出水质量都必须严密监测，监测项目也较多。例如，阳床出水要监测出水Na+、酸度、硬度等；而阴床出水则要监测HSiOf、碱度、电导率等。


    单元式组合是指一台阳床_一台除碳器一一台阴床，每一组复床从原水人床到一级除盐水供出都自成体系。
    单元式运行方式适用于小型水处理车间。可以根据需要水量，整单元地投入一个制水系列。而且它对水质的监控也比较简单，只要监测阴床出水质量即可。
    单元式组合的缺点是，再生时要整个单元一起进行，用阳床的出水来冲洗阴床，这就带来两个问题。一是如果再生不同期，会造成阳床或阴床的长时间冲洗；二是阳、阴床不一定同期失效，就可能致使有的交换床的交换容量不能充分利用。


    所以，要造成阳、阴床的同步(同步失效、同步再生完毕)，树脂的装填量和床子的再生操作都要有较严格的要求。
   
单元式一级除盐工艺中，为什么阴床的交换容量要比阳床大10％一15％?

    一级除盐工艺采用单元式运行时，通常是通过监督阴床的出水水质变化来判断工艺中交换床是否失效。由于工艺的特点，在单元式工艺中不管阳床失效还是阴床失效，整套装置都要停下来进行再生。从运行实践看，让阳床提前失效，对工艺“失效点”的捕捉比较有利。


  下面说明一下：
    当工艺中阳床先失效时，阳床中Na+产生“穿透”，并与阴床水中交换下来的OH一生成NaOH，由于OH一的导电性能要远远高于水中的其他离子(除H+外)，于是这些微量的NaOH会立即导致阴床出水电导率明显上升。这样就可以通过监测阴床出水电导率的变化来判断阳床是否失效。及时、准确、同时又便于监测。由于此时阴床尚未失效，故不必担心除盐水中有大量HSiO。泄漏的问题。
    反之当阴床先失效时，阴床中nsi03一产生“穿透"，但由于HSi03-是弱电解质，电导对其的响应较为迟缓，故阴床出水电导率仅“略有下降”，而此时集中在阴床底部的HSi03。已开始大量漏出。

    当阴床出水电导率开始上升并指示阴床“失效”时，除盐水中HSiOf含量已因“硅穿透”而相当可观了。
    因此从方便、及时、准确的捕捉失效点及保证除盐水工艺安全、稳定运行，用电导仪监测单元式一级除盐水工艺时，让阳床首先失效比较有利，这就是为什么在单元式一级除盐水工艺中阴床的交换容量通常比阳床大10％～15％的原因了。
  
在复床除盐工艺中，阳床为什么要放在阴床前面?

    ①阴床在酸性介质中易于交换水中的HSiOf。
    强碱OH型阴离子交换树脂对强酸阴离子的吸附能力很强，对弱酸阴离子HCOf的吸附能力很弱，对HSiOf的吸附能力就更弱了。如果原水直接通过阴床，会产生下述反应：
    ROH+NaHSiO3—_RHSi03+NaOH
    此时由于水中有大量的OH一，会使交换反应不彻底，除硅作用也往往不完全。经这样处理的水常常不能满足中、高压锅炉的需求。
    为了排除OH一的干扰，创造有利于吸附HSiOf的条件，将原水先通过阳床，使水中的各种盐类都转化成相应的无机酸。这样再用阴床处理上述酸性水时，由于交换产物是离解度很低的水，对交换反应基本无影响，就可以防止水中OH一的干扰，使除硅作用较为彻底了。
    ②可以避免难溶化合物产生。原水直接进入阴床，可能会有难溶化合物产生。


    上述反应的结果会有Mg(OH)2沉淀产生，这些化合物沉积在阴树脂中，会影响树脂对水中离子的交换，进而影响阴床出水水质和降低树脂的工作交换容量。
    ③增加阴床碱耗。原水直接进入阴床会吸收水中的使阴离子交换树脂的再生碱耗增加。而当原水先通过阳床时，水中的HCOf被交换成H2CO3，在pH低于5的情况下，水中的H2CO，大部分以C02的形式存在，可用除碳器除去。这样就减少了进入阴床的离子总量，降低了碱耗，也延长了阴床的运行周期。
    ④强碱性阴离子交换树脂。对有机物及其他有害杂质的抗污染能力也比强酸阳树脂差，所以也不宜直接将原水通入阴床。
   
复床除盐工艺为什么采用强酸阳床——强碱阴床这样的组合作为主交换工艺?

    如前所述，强酸阳离子交换树脂可以在水中电离出H’的能力最大，所以可以比较容易地与水中各种阳离子进行交换反应。同理，强碱阴离子交换树脂可以与水中各种阴离子进行交换反应。所以在复床式除盐工艺中，采用强酸阳床+强碱阴床组合，可以最大限度地除去水中的成盐离子，满足工艺对水质的需求。
    如果采用强酸一弱碱组合，由于弱碱性阴离子交换树脂处理水时，对水的pH值有一定的限制，一般只能在水的pH<9的情况下进行交换。当水的pH过大时，则可以看做是水中OH一浓度大，则限制了弱碱阴树脂的电离能力，使弱碱阴树脂不再具有交换水中阴离子的能力。这在实际使用上就受到了限制。


    同时，由于弱碱阴树脂对水中弱酸阴离子的去除能力很差，如对HCOi吸附能力很弱，而对HSiof则基本不吸附。所以采用弱碱阴树脂时除盐不完全，出水质量较差，不能满足许多工艺对水质的需求。
    同理，采用弱酸一强碱组合时，由于弱酸性阳离子交换树脂对水中的阳离子也不能完全吸附，除盐也不完全。
    基于上述原因，在复床式除盐工艺中一般都采用强酸阳床(简称“阳床”)强碱阴床(简称“阴床")组合作为主交换工艺。