过滤器离子交换设备备课.docx
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过滤器离子交换设备备课
补给水设备
流程:
原水－澄清池－过滤器－阳床－除炭器-中间水箱－阴床－混床
再生设备：
酸/碱槽车－酸/碱储罐－酸/碱计量箱－酸/碱喷射器－（阳/阴/混）再生
一过滤器
1活性炭过滤器
活性炭过滤器主要用于去除水中余氯、色度、有机物及胶体硅等，作为离子交换器前处理系统设备，可防止树脂中毒污染，保证树脂的使用寿命。
结构特点：
1）上部进水装置为母支管型式或喇叭式。
2）下部出水装置为多孔板水帽型式。
3）设备内表面的防腐采用衬胶。
4）该设备配有就地取样装置及进、出口压力表。
5）水帽为长柄水帽（水帽长柄上有长形缝隙）
主要技术参数表
设计压力（MPa）
0.6
焊缝系数
0.85
设计温度（ºC）
50
主体材料
Q235-B
设计流速（m/h）
设计出力（t/h）
设计层高（mm）
2000
容器型式
立式
反洗膨胀率%
50
反洗强度L/（m2s）
7
设计流速:
吸附有机物5-10m/h
吸附游离余氯≤20m/h
2多介质过滤器
过滤器是用于离子交换系统的预处理设备。
它是利用介质的过滤去除水中悬浮物，使出水澄清。
该设备可装载单层（细砂或无烟煤）或双层（无烟煤和石英砂）和三层（无烟煤、石英砂、矿石）滤料
结构特点：
1）上部进水装置为母支管型式或喇叭式。
2）下部出水装置为多孔板水帽型式或石英砂垫层。
3）设备内表面的防腐采用黑色环氧沥清漆或衬胶。
4）石英砂垫层进气装置为母支管型。
5）该设备配有就地取样装置及进、出口压力表。
6）水帽为长柄水帽
主要技术参数表
设计压力（MPa）
0.6
焊缝系数
0.85
设计温度（ºC）
50
主体材料
Q235-B
设计流速（m/h）
8单/12双/20三
设计出力（t/h）
设计层高（mm）
1200/2000
容器型式
立式
反洗膨胀率%
50
反洗强度L/（m2s）
10-12细砂
10-12无烟煤
13-16双层
16-18三层
3设备结构图（附图）
多介质过滤器
活性炭过滤器
4压力式过滤器的操作程序
序号
操作程序
阀门开关（0—开）
备注
1
2
3
4
5
6
7
1
运行
0
0
2
反洗
0
0
0
如气水合洗需开6
3
正洗
0
0
0
气排尽后关闭7
4
运行
0
0
注：
1—进水阀2—出水阀3—反洗进水阀
4—反洗排水阀5—正洗排水阀6—进压缩空阀
7—排气阀
操作步骤及工艺参数
1）设备运行
压力式过滤器的运行，应按规范要求进行，并与所采用的滤料和进水浊度等因素有关，运行期间，应定期测定出、入口水浊度，当出口水浊度超过规定或压差增大（一般为0.05Mpa），应停止运行（否则压差过大,是必要提高工作压力,滤层会因而出现龟裂,或使介质结块）进行反洗，如果水的浊度较小时，可通过试验，适当提高运行流速。
2）设备反洗
反洗时，应按规定的反洗强度进行。
为了提高清洗效果，可对滤料进行气水合洗（双层过滤器需气水合洗），水强度为10—12L/m2.S气强度为10—15L/m2.S，时间控制在5—10分钟，然后再按规定的反洗强度用水进行反洗，以带走擦洗下来的杂质，此时要从反洗排水门取样检查，水中不应有滤料,当排水与反洗入口水浊度相同时，反洗停止。
3）设备反洗和投入运行（备用）
当反洗完毕后，按操作程序，应进行正洗，正洗时流速可控制在不大于正常运行流速，当出水浊度小于5mg/L时正洗合格,按操作程序投入运行或备用,投入运行时的压差，一般为0.02Mpa。
5计算
遵循GB150钢制压力容器
1）设备厚度计算
a筒体厚度
（钢板负偏差+腐蚀裕量）
b封头厚度
（钢板负偏差+腐蚀裕量+封头加工减薄量）
2）设备高度计算
多孔板水帽型式（上部进水）
设备高度=支腿高度+下封头高度+多孔板厚度+滤料层高+膨胀高度+300（窥孔工艺高度）+上封头高度+103（接管高度带垫片厚度）+弯头高度
如：
DN2000过滤器，反洗膨胀率50%，滤料层高2000mm,上部进水（进水DN200），封头厚度10mm，筒体厚度8mm。
多孔板厚度26mm。
设备总高=支腿高度（500）+下封头高度（550）+多孔板厚度（26）+滤料层高（2000）+膨胀高度（1000）+300（窥孔工艺高度）+上封头高度（550）+103（接管高度带垫片厚度）+弯头高度（305）=5334（mm）
3）水帽数量计算
水帽材质有两种，不锈钢（304，316等）和ABS，结构分单流速和双流速，双流速水帽反洗时流量大（>运行流量的三倍），运行时流量小。
故水帽数量按反洗时流量计算。
如：
DN2000细砂过滤器
设计流速8（m/h）反洗强度按10L/（m2s）
反洗流速为36m/h反洗流量为113m3/h
水帽材质不锈钢（流量为1.5m3/h）考虑水帽间距不宜过大，一般在180-240mm间，不锈钢水帽（单流量为1.5m3/h）27个/m2。
所以取水帽数量为85个。
85个水帽流量为127.5m3/h。
（满足反洗流量）
6结构选用
如果用户没有结构要求的前提下，上部进水装置选用喇叭式，下部出水装置选用石英砂垫层，如下部出选用水多孔板水帽型式（水帽ABS）。
7单层过滤器与双层过滤器对比
1）一般单层过滤器不需气水合洗，反洗前先进气，进气强度为（细砂：
27—33L/m2.S无烟煤：
10L/m2.S石英砂：
20L/m2.S），因单层过滤器过滤膜在表面（滤层上小下大），进气就能将滤膜松动散开，随后进行反洗将杂质反洗出去。
只靠表层过滤的设备运行周期短，制水量少，经济性差。
为克服上述缺点应使过滤作用尽可能在更深的床层中进行，以加大滤速、提高截污能力、延长周期时间。
理想的深床过滤使水流方向由粗砂到细砂。
（可使絮凝物在滤床中穿透的更深些）
2）双层过滤器需气水合洗，进气强度为（10—15L/m2.S），进水强度为（8—10L/m2.S），因双层过滤器过滤膜在滤层中（上层滤料颗粒较大，密度小，下层滤料颗粒较小，密度大），因此双层滤料的截污能力较单层滤料约高一倍以上。
在相同流速下，工作周期增长，在相同工作周期下，流速可提高0.5-1倍.。
双层滤料:
无烟煤d=0.8-1.8mm石英砂d=0.5-1.2mm
滤速v=12-16m/h
多层滤料是在双层滤料基础上发展起来的，一般为三层滤料。
不仅滤速提高，截污能力大，且下层重质细滤料对防止杂质穿透有很大作用。
8三层滤料过滤器:
上层无烟煤d=0.8-1.8mm中层石英砂d=0.5-0.8mm.下层磁铁矿d=0.25-0.5mm.滤速v=20-25m/h
多层滤料过滤器不宜使用空气擦洗，以免打乱滤层。
9双室双流活性炭过滤器（附图）
双室双流活性炭过滤器占地面积小，出力大是单室两倍。
（适应设备改造或场地限制）
10叠加卧式双滤料过滤器（附图）
叠加卧式双滤料过滤器占地面积小，出力大，相当于多个单室出力总和。
（适应石油或化工等企业）
双室双流活性炭过滤器
叠加卧式双滤料过滤器
二离子交换设备
一）分类
1运行方式分类
a.固定床—设备运行时树脂层固定不动（运行时水从上向下）。
如：
逆流再生阳离子交换器、双室逆流再生阳离子交换器、顺流阳离子交换器、阳阴混合离子交换器等。
b.浮动床—设备运行时树脂层上浮（运行时水从下向上）。
如：
浮动阳离子交换器、双室浮动阳离子交换器等
2再生方式分类
a.逆流再生—再生时再生液与运行时水流方向相反。
如：
浮动阳离子交换器、逆流再生阳离子交换器等
b.顺流再生—再生时再生液与运行时水流方向一致。
如：
顺流再生阳离子交换器等
3树脂分类
如：
阳离子交换器、阴离子交换器、阳阴混合阴离子交换器
4设备结构分类
a.单室床—设备树脂在同一空间。
如：
逆流再生阳离子交换器、顺流阳离子交换器、浮动阳离子交换器、阳阴混合离子交换器等。
b.双室床—设备树脂不在同一空间，分为上下两室（孔板隔离）
如：
双室浮动阳离子交换器、双室逆流再生阳离子交换器等
c.三层床—设备树脂三种（阴树脂、惰性树脂、阳树脂）
如：
三层阳阴混合离子交换器
d.双流离子交换器（上下进水，中间出水）
如：
双流阳阴混合离子交换器，顺流再生双流离子交换器。
二）逆流再生阳（阴）离子交换器（单室床、双室床）
1设备结构简介
1）单室床（有顶压或无顶压）
概述：
阴、阳离子交换器是用于水处理的高度纯化设备。
根据不同工业用水的水质要求，天然水通过混凝、澄清、过滤等一般处理后，还需进行软化、除盐以及其它处理。
当原水含盐在500毫克/升以下时，通过阳、阴离子交换器可使其含盐量降低至5～10毫克/升以下（亦即相当于水的导电度为10微姆/厘米左右），可以作为电力、无线电、医药、造纸、化工、原子能等工业用纯水。
当原水含盐量在1000毫克/升以上时，可与其它方法如电渗析、反渗透等联合使用，离子交换器作为补充处理。
如果水质要求更高，可在阳、阴离子交换器后再设置第二级阳、阴离子交换器或阴阳离子混合交换器。
阳、阴离子交换器的工作原理是用阳离子交换剂中的氢离子置换水中的盐类的阳离子（如Fe2+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+等），用阴离子交换剂中的氢氧根离子置换水中盐类的阴离子（如SO-2、Cl-、SiO-2、NO-等），从而生成HO使水纯化。
如原水中重碳酸盐含量较高，可在阳离子交换器后设置除二氧化碳器，去除经氢离子交换器后产生的二氧化碳气。
a.交换剂层高度：
本厂产品有1600、2000、2500毫米三种规格（还可以根据用户要求确定交换剂高度）。
b.树脂反洗膨胀高度：
本厂逆流离子交换器树脂反洗膨胀高度，阳阴离子交换器均按70设计（还可以根据用户要求确树脂反洗膨胀高度）。
c.进水装置：
采用钢衬胶穹形多孔板（也可以按用户要求做成母支管式）。
d.出水装置：
为石英砂垫层及钢衬胶穹形多孔板集水装置（也可以按用户要求做成多孔板水帽结构）。
e.中排装置为母管支管形式，材质为（304或316L）不锈钢。
f.离子交换器的内部衬橡胶防腐。
g.阴、阳离子交换器阀门管系命名
1──运行进水；2──运行出水；3──定期反洗进水；
4──定期反洗表层反洗排水；5──再生液进口；
6──再生液出口；7──表层进行小反洗；
8──正洗排水；9──放空气；
10──顶压用空气进口（采用无顶压再生时，无此阀门）
h.阴、阳离子交换器阀门操作程序
离子交换设备的操作步骤分为运行、反洗、再生、正洗等阶段。
运行流速20-30m/h，小反洗流速5-10m/h
再生流速3-5m/h，正洗流速10-15m/h
逆流再生阴、阳离子交换器操作程序
序号
操作程序
阀门启闭
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
运行
2
停运
×
3
表层放水
×
4
器顶进压缩空气顶压
5
逆流再生
6
置换
7
小逆洗
8
正洗
9
正洗结束投入运行
注：
──开；×──调节
g.设备结构图（附图）
逆流再生阴、阳离子交换器（多孔板）
逆流再生阴、阳离子交换器（石英砂垫层）
2）双室床
概述：
双室逆流阳阴离子交换器主要是利用弱酸或弱碱树脂工作交换容量高，再生比耗低和抗有机污染性能好的特点。
工作时弱酸树脂能与原水中的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2起作用。
将其转换成H2CO3。
而弱碱树脂主要是与水中的强酸阳离子起作用，这样可使换容量低的强碱树脂主要用来置换水中少量的SiO2和游离碳酸，提高了强碱性树脂的交换容量和出水品质。
双室逆流阳阴离子交换器是用于水处理的高纯化设备。
当原水含盐量在500mg/l左右时，适应的水质经双室逆流阳阴离子交换器后,可使其出水导电度小于5微姆/厘米。
可以做为电力、无线电、医药、造纸、化工、原子能等工业用水。
当原水含盐量在1000mg/l以上时，可与电渗析或反渗透装置等联合使用。
离子交换器作为补给水处理。
如果水质要求更高，可再增设阳阴混合离子交换器来实现。
a.交换剂层高度：
强、弱树脂高度（根据用户水质要求确定交换剂高度）。
b.进水装置：
采用母支管形式，材质为（304或316L）不锈钢。
c.出水装置：
为石英砂垫层及钢衬胶穹形多孔板集水装置（也可以按用户要求做成多孔板水帽结构）。
d.强、弱树脂之间用多孔板水帽分隔开（双头水帽），多孔板为钢衬胶，水帽材料为ABS（或根据用户要求作成不锈钢）。
e.离子交换器的内部衬橡胶防腐
f.操作步骤及有关参数：
离子交换设备的操作步骤分为运行、反洗、再生、正洗等阶段
运行流速20-30m/h，反洗流速5-10m/h
再生流速3-5m/h，正洗流速10-15m/h
双室床的操作程序:
序
操作
阀门启闭
号
程序
进水门
出水门
正洗排水门
排再生液门
进再生液门
1
运行
O
O
2
再生
O
O
3
置换
O
O
4
正洗
O
O
5
运行
O
O
注:
O--开
g.设备结构图（附图）
双室逆流再生阴、阳离子交换器（多孔板）
3结构选用（如果用户没有结构要求的前提下）
单室床
a上部进水装置选用穹形多孔板，下部出水装置选用石英砂垫层，如下部出选用多孔板水帽型式（水帽ABS）。
b中排装置为母管支管形式（支管多孔管包网），阳床材质选用316L，阴床材质选用304。
双室床
a上部进水装置为母管支管形式（支管多孔管包网），阳床材质选用316L，阴床材质选用304。
b下部出水装置选用石英砂垫层，如下部出选用多孔板水帽型式（水帽ABS）。
c空气出口必须有排气装置（多孔管包网，以免树脂排出）
4计算
遵循GB150钢制压力容器
1）设备厚度计算
a筒体厚度
（钢板负偏差+腐蚀裕量）
b封头厚度
（钢板负偏差+腐蚀裕量+封头加工减薄量）
2）设备高度计算
a.多孔板水帽型式（单室）
设备总高=支腿高度+下封头高度+多孔板厚度+树脂层高+膨胀高度（压脂层为白球）+300（窥孔工艺高度）+上封头高度+103（接管高度带垫片厚度）+弯头高度
如：
DN2000逆流再生阳离子交换器，反洗膨胀率70%，树脂层高2000mm（压脂层为白球）,进出水管（DN150），封头厚度10mm，筒体厚度8mm。
多孔板厚度22mm。
设备总高=支腿高度（500）+下封头高度（550）+多孔板厚度（22）+树脂层高（2000）+膨胀高度（1400）+300（窥孔工艺高度）+上封头高度（550）+接管高度带垫片厚度（103）+弯头高度（230）=5655（mm）
b.多孔板水帽型式（双室）
设备总高=支腿高度+下封头高度+多孔板厚度+强树脂层高+压脂层（白球）+多孔板厚度+弱树脂层高+250-350（进水管中心到上封头焊缝间高度）+上封头高度+103（接管高度带垫片厚度）+9（排气装置发兰厚度）+空气管弯头高度
如：
DN2000双室逆流再生阳离子交换器，弱树脂层高1000mm，强树脂层高1600mm，压脂层300mm（白球）,进出水管（DN150），封头厚度10mm，筒体厚度8mm。
多孔板厚度22（26）mm。
设备总高=支腿高度（500）+下封头高度（550）+多孔板厚度（22）+强树脂层高（1600）+压脂层高度（300）+多孔板厚度（26）+弱树脂层高（1000）+进水管中心到上封头焊缝间高度（250）+上封头高度（550）+接管高度带垫片厚度（103）+排气装置发兰厚度（9）+空气管弯头高度（210）
=5122（mm）
3）水帽数量计算
水帽材质有两种，不锈钢（304，316等）和ABS，不锈钢水帽每只流量1-1.3m3/h，ABS水帽每只流量0.5-0.8m3/h。
水帽杆径为24。
如：
DN2000逆流再生阳离子交换器
最大运行流速为30m/h流量为94m3/h
水帽材质不锈钢（流量为1.0m3/h）考虑水帽间距不宜过大，一般在100-160mm间，不锈钢水帽（流量为1m3/h）40个/m2。
所以取水帽数量为126个。
126个水帽流量为126m3/h。
（高于最大流量的30%，满足要求）
三）浮动阳（阴）离子交换器（单室床、双室床）
1设备结构简介
概述：
阳、阴浮动床的工作原理是用阳浮床内的阳离子交换剂中的氢离子置换原水中盐类的阳离子（如Fe+3、Ca+2、Na+1、K+1等）用阴浮动床内的阴离子交换剂中的氢氧根离子置换水中的阴离子（如SO4‐2、CI‐1、SIO3‐2、No3‐1）从而使水中的盐类变成H2O，使水得到纯化，当原水含盐量在500PPm以下时，通过强酸和强碱离子交换阳阴浮动床后，可使其含盐量降低至5~10PPm以下，如果对水质要求更高时，可以设置第二级或通过混合离子交换器来实现。
由于该设备采用了逆流再生工艺，使其出水质量明显优于一般的顺流再生离子交换器，再生剂的利用率高，树脂工作交换容量也相应提高，因此它是一种先进的水处理设备。
1）单室浮床
a.交换剂层高度：
本厂产品有2000、2500、2800、3200毫米四种规格（还可以根据用户要求确定交换剂高度）。
b.进水装置：
为石英砂垫层及钢衬胶穹形多孔板集水装置（也可以按用户要求做成多孔板水帽结构）。
c.出水装置：
采用多孔板水帽结构。
d.离子交换器的内部衬橡胶防腐。
e.阴、阳离子交换器操作步骤及工艺参数
运行
浮动床的运行流速与进水水质，出水水质要求及制水量等因素有关，一般可选用30-40m/h、瞬时50m/h、最低7-10m/h。
落床
当浮动床出水水质超过控制标准时，应停止运行，使交换剂落下一般需2-5分钟，操作时要使出、入口门同时关闭，防止落床时交换剂乱层。
再生
再生的目的是为了恢复交换剂的交换能力。
阳床的再生剂选用1.5-5%浓度的HCI。
阴床的再生剂选用1-3%浓度的NaOH。
为了使离子交换反应尽量完全，充分利用再生剂，再生时需维持适当的流速和保证充分的接触时间。
置换
置换是再生过程的延续，即在再生剂全部送入浮动床后，继续用与再生流速相同的速度进水，至再生液被顶出为止。
正洗
打开正洗门，关闭进再生液门，加大流量自上而下正洗。
.顺洗
打开进水门和排水门，控制流速小于运行流速，进行自下而上的顺洗，待出水水质达到标准后，即可投入运行。
阳、阴浮动床的操作程序
序号
操作程序
阀门开关（0—开）
备注
K1
K2
K3
K4
K5
K6
1
运行
0
0
2
落床
3
进再生液
0
0
4
置换
0
0
5
正洗（自上而下）
0
0
6
顺洗（自下而上）
0
0
7
运行
0
0
注：
K1—进水门K2—出水门K3—上排门
K4—进再生液门K5—排液门K6—正洗门
f.设备结构图（附图）
设备外部有导U管，保证再生时液面位置。
（再生液从导U管排出）
浮动阴、阳离子交换器（多孔板）
双室浮动阴、阳离子交换器（多孔板）
2）双室浮床
概述：
双室浮床阳阴离子交换器主要是利用弱酸或弱碱树脂工作交换容量高，再生比耗低和抗有机污染性能好的特点。
工作时弱酸树脂能与原水中的Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2起作用。
将其转换成H2CO3。
而弱碱树脂主要是与水中的强酸阳离子起作用，这样可使换容量低的强碱树脂主要用来置换水中少量的SiO2和游离碳酸，提高了强碱性树脂的交换容量和出水品质。
双室浮床阳阴离子交换器是用于水处理的高纯化设备。
当原水含盐量在500mg/l左右时，适应的水质经双室浮床阳阴离子交换器后,可使其出水导电度小于5微姆/厘米。
可以做为电力、无线电、医药、造纸、化工、原子能等工业用水。
当原水含盐量在1000mg/l以上时，可与电渗析或反渗透装置等联合使用。
离子交换器作为补给水处理。
如果水质要求更高，可再增设阳阴混合离子交换器来实现。
a.交换剂层高度：
强、弱树脂高度（根据用户水质要求确定交换剂高度）。
b.进水装置：
为石英砂垫层及钢衬胶穹形多孔板集水装置（也可以按用户要求做成多孔板水帽结构）。
c.出水装置：
多孔板水帽形式，多孔板为钢衬胶，水帽材质为ABS（或根据用户要求作成不锈钢）。
d.强、弱树脂之间用多孔板水帽分隔开（双头水帽），多孔板为钢衬胶，水帽材料为ABS（或根据用户要求作成不锈钢）。
e.空气出口必须有排气装置（多孔管包网，以免树脂排出）
f.离子交换器的内部衬橡胶防腐
g.操作步骤及有关参数：
阴、阳离子交换器阀门操作程序
序号
操作程序
阀门启闭
进水门
出水门
正洗门
药液排水门
进酸碱液门
上水门
1
运行
O
O
2
落床
3
再生
O
O
4
置换
O
O
5
正洗
O
O
O
6
顺洗
O
O
7
运行
O
O
注：
O──开
2.设备结构图（附图）
3结构选用（如果用户没有结构要求的前提下）
单室浮床
a下部进水装置选用穹形多孔板石英砂垫层，如下部出选用多孔板水帽型式（水帽ABS）。
b上部出水装置选用多孔板水帽型式（水帽ABS）。
双室浮床
a下部进水装置选用穹形多孔板石英砂垫层，如下部出选用多孔板水帽型式（水帽ABS）。
b上部出水装置选用多孔板水帽型式（水帽ABS）。
c空气出口必须有排气装置（多孔管包网，以免树脂排出）
4计算
遵循GB150钢制压力容器
1）设备厚度计算
a筒体厚度
（钢板负偏差+腐蚀裕量）
b封头厚度
（钢板负偏差+腐蚀裕量+封头加工减薄量）
2）设备高度计算
a.多孔板水帽型式（单室浮床）
设备总高=支腿高度+下封头高度+多孔板厚度+树脂层高+压脂层高度（白球）+水垫层高度（200）+多孔板厚度+上封头高度+103（
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