浅层气浮技术文档格式.docx
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连在旋转行走装置上的刮板将池底和池壁上的沉泥刮到泥斗6
中，定期排放。
另外一项重要的改进就是固定在旋转行走架10上相互之间有一定间距的一组同心锥形板装置15，与配水部分一起沿气浮池同步旋转。
每相邻两块锥形板组成一个倾斜的环行气浮区域16，该区域内水时刻处于层流状态，加速了颗粒杂质随微气泡的上升速度。
浅层气浮装置还包括一对并联运行的溶气管20（简称ADT’S），进水泵17的压力较低，只需202.6kPa。
进水首先通过与两个ADT’S连接的三通阀18，ADT’S的另一端布置溶气出水口。
压缩空气也
经过一个三通阀19与压力水在同一端进入ADT’S，压缩空气的压力
一般为707.8kPa。
所有的三通阀靠一只调节器联动，正常运行时，
一只ADT的进、出水口均被打开释放溶气水，而进气口被关闭；
同时
另一只ADT的进水口和出水口被关闭，压缩空气通过20～40μm的
微孔不锈钢板进入ADT，靠压缩空气的压力将空气溶于水中，而不是
靠水的压力。
水沿着切线方向高速进入ADT中，流速可达10m/s，
压力水在ADT中呈螺旋状前进，达995r/min，进水口可以调节，以便控制流量和流速。
2浅层气浮与传统气浮装置的比较
①传统气浮装置中，池深一般为2.0～2.5m，这是因为设备是静止的，水体是运动的。
水体从反应室进入接触区时会产生流向的改变和流速的重新分布，即把水流转变成均匀向上的流动，这就需要有
一定的时间和高度来完成这一变化，其高度一般不低于1.5m。
而浅层气浮由于“零速度”原理的应用，实现了设备是运动的，水体是静
止的，消除了由于水体的扰动对悬浮颗粒与水分离的影响，降低了对高度的要求；
另外在传统气浮装置中，难免有泥砂或絮粒沉于池底，为防止带出池底的泥砂，出水管一般悬高300mm，而在浅层气浮装
置中，由于池底设置了刮泥装置，因此不需设置悬高段。
通过以上分
析，浅层气浮装置的有效水深一般为400～500mm。
②传统气浮装置中，水体的停留时间一般控制在10～20min；
而浅层气浮装置中，停留时间只需2～3min
③传统气浮装置中，溶气系统配备的是溶气罐，若按溶气罐的实际容积来计算，其水力停留时间为2～4min；
而浅层气浮装置中，溶气系统采用的是溶气管，取消了填料，使溶气管的容积利用率达100%，其水力停留时间只有10～15s。
④在传统气浮装置中，刮渣器定期对浮渣层进行清除，无法根据浮渣的浮起时间进行有选择性的清理，因此不但对水体有较大的扰
动，而且浮渣的含水率也较大；
在浅层气浮装置中，螺旋撇渣器安装
在配水系统的前部，清除的浮渣总是气浮池内浮起时间最长（2～3
min）的浮渣，即固液分离最彻底、含水率最小的浮渣。
通过以上分析和比较，浅层气浮装置和传统气浮装置有本质的区别，其优越的技术性能已逐渐受到国内用户和环保界人士的重视。
如果能加快该技术的引进并使之国产化，必将带来巨大的经济效益和社
会效益。
浅除盐技术介绍
浅除盐水处理技术就是根据工艺要求,不完全处理水中盐类物
质的一种新技术,具体地说就是对水质影响不大的SiO32-不作处理。
这种技术特别适用于工业锅炉的水处理（工业锅炉的给水一般只作软化处理）,与常规的软化处理相比工艺系统相近,但运行费用可大幅降低,在有氨源的企业特别适合,它是在原来的软化处理系统基础上进行改造,具有投资省、改造工程量小的特点,能使水质由软化水提质为浅除盐水。
下面将对该项技术做详细介绍：
1、浅除盐技术工艺特点
（1）浅除盐技术为局部脱盐工艺。
所谓“浅除盐水”为:
处理后水质导电率为10～100μs/cm（含盐量5～60mg/L）,比除盐水（含
盐量在1～5mg/L）稍差。
除盐水的脱盐率为98%左右,浅除盐水
为90%～95%,浅除盐属于部分脱盐。
（2）出水具有一定的酸度。
常用的浅除盐工艺为:
前置阳床（弱
酸树脂）→阳床→阴床（弱碱树脂）→除碳器→浅除盐水箱。
由此可
见,
浅除盐只能除去水中的强酸性阴离子
（SO
2-
、Cl
-
而水
、NO）,
4
3
）
则不变,
因此,
出水呈酸性,
这是
中的弱酸阴离子（HSiO3
、HCO3
由弱碱树脂的特性所决定的。
（3）工作交换容量高,系统运行周期长。
浅除盐使用交换容量高的弱酸树脂（前置阳床）和弱碱树脂。
制水时,前置阳床处理碳酸盐硬度,减轻了阳床负担,阴床内为特种弱碱树脂,这样能充分发挥弱型树脂交换容量高的优点,使系统运行周期长,水质稳定。
（4）强酸树脂的再生废液再生弱酸树脂,再生比耗低,废酸排放量少,经济性好。
前置阳床与阳床一同串联再生。
再生时,全部再生液首先通过阳床,再进入前置床,对阳床中的强酸树脂来说为过
量再生（再生比耗215～310）,再生度大大提高,而整个阳床、前置床的比耗仅为110,比较经济。
同时,废酸排放浓度低,排放量少,有利于防止环境污染和降低废液的处理成本。
（5）阴床一般采用低浓度氨水或化肥生产中的废碳铵液再生,这对具有氨源的化肥生产企业比较适合,可实现原料自给,并可有
效利用化肥生产过程产生的废碳铵液解决了废碳铵液出路及污染问
题,变废为宝,经济效益、环保效益明显。
（6）系统简单、操作方便、运行可靠。
2、应用浅除盐技术对原有软化水处理系统进行改造
2.1改造前的水处理（软化）工艺流程图（见图1）
图1二级钠离子交换软化水处理工艺流程图
工业水经氢离子交换器和Ⅰ、Ⅱ级钠离子交换器处理后,软化水的硬度10μg-N/L。
软化水进入锅炉汽包后,经蒸发浓缩使锅炉炉水的碱度增高,增加了金属苛性脆化的可能性,需增大排污率;
另外
+
水中的Ca
、Mg等金属离子由Na取代,软水中的阳离子主要是
2
Na+,而阴离子如SO42-
、Cl-等未处理,使处理水中的总固形物比原
水有所增加,
总含盐量有所增加。
因而在蒸汽中溶解度较大的
NaCl、
Na2SO4就成为蒸汽溶解携带的主要物质。
携带量随压力的提高而增大,
形成了蒸汽污染导致蒸汽用户化肥系统触媒结块、活性降低,管道堵塞和腐蚀。
针对上述问题,采用浅除盐水处理新技术,以原有的软化水处理系统为基础进行改造,成功地解决了水质差的问题,使给水由软化水提质为浅除盐水,满足了工艺要求,并对系统再生排废酸的问题进行完善,使给水成本大幅度降低。
2.2改造后的浅除盐水处理系统
2.2.1图2给出了改造后浅除盐系统工艺流程图。
经过上述系统有效处理,水中的阳离子、阴离子（硅酸盐离子除
外）均得到有效处理,出水的硬度≤5μg-N/L、电导率≤15μ
s/cm。
2.2.2改造说明
①将原有系统的Ⅰ级钠离子交换器,经防腐处理后改造成阴床,
内装徐州水处理研究所专利产品大孔型特种弱碱树脂,四台阴床,
二开二备。
阴床再生用合成氨分厂的废铵液作再生剂,其氨浓度应保
持1%（质量分数）左右。
②脱碳器后置。
按常规设计,脱碳器应在阴床前,但是阳床前加了前置阳床,而工业水压力仅0.2MPa,满足不了工艺要求,因而将脱碳器放在联床后,其原有的中间水箱与除盐水箱连通。
③阳床不作改动。
④增设前置床。
将原有的三台级钠床拆除,更新为三台52000的
阳床,内装D113大孔型弱酸树脂。
⑤阴床再生仍用硫酸再生。
因为原有的阳床用2%的硫酸溶液再
生,其再生酸比耗2.5,即有60%的pH值在1～2之间的废酸排放,造成很大浪费;
另外排出的废酸虽经中和池中的萤石处理,但是仍达不到排放标准,对排水管道设施造成严重腐蚀,废酸水渗漏使排出线管网及周围多处地基下沉,设备倾斜,给公司生产造成很大的损失和许多不安全隐患。
设置前置阳床后,阳床再生后的废液经前置床再生吸收利用,由于前置阳床内装的树脂的特性,可以使排出废液
接近中性,达到不排酸,既使阳床再生用的硫酸溶液得到充分利用,又保证了前置阳床的再生,提高了系统的经济性,满足环保要求。
2.2.3改造前后水质指标比较见表2。
表2改造前后水质指标比较
3应用中注意事项
虽然浅除盐水处理技术在一些中小型氮肥厂得到推广,但有些单位采用该技术后系统运行并不十分理想,主要原因是没有很好掌握浅除盐技术的特点,对浅除盐出水水质、应用范围认识不足。
在实际应用中,应重点注意以下几方面的问题。
3.1浅除盐水处理出水呈酸性
阳床酸性来水经弱碱阴床后,水中的强酸阴离子被除去,而
H2CO3、H2SiO3不变,再经除碳器除去大部分CO2后,出水仍呈酸性。
阴床出水pH值一般在5.0左右,经脱碳（脱除二氧化碳）后,出水pH值
在6.5左右,这样的水腐蚀相当厉害,无法单独使用。
所以,浅除盐系统必须采取在除碳器后加氨水或氢氧化钠来调节pH值,保证浅除盐水pH值在8.5～9.2范围,满足锅炉及化工设备水质要求。
3.2锅炉炉水pH值偏低
浅除盐属局部除盐,含盐量相对较高,它含各种杂质,特别是
这种工艺硅化物基本不除,除盐水中还可能有离子交换树脂的碎片
等有机物。
这些杂质进入锅炉后,在炉内高温高压下分解形成无机强
酸和低分子有机酸,使炉水的pH值下降。
虽然浅除盐工艺采用加氨水来调节给水pH值,保护供水管网,但氨水是挥发性弱碱,进入锅炉后,氨受热又挥发到蒸汽中,使炉水pH值下降。
炉水pH值一般在8.5～9.0之间,有的甚至更低。
许多单位没有注意到采用浅除盐后
炉水pH值的变化,未采取有效措施,造成锅炉酸性腐蚀。
3.3蒸汽中硅含量的控制
该技术不除硅。
浅除盐水作为锅炉补水,当锅炉浓缩倍率提高,排污减少时,炉水的含硅量也随着升高,使蒸汽含硅量超标。
所以,必须通过试验,确定合理的锅炉排污率,控制炉水中硅含量在一定范围,防止锅炉形成硅垢。
当原水中硅含量较高且对水质要求高时,要考虑进一步除硅。
一般情况下,该技术对中、低压锅炉,特别是以供热为主,冷凝液回收量少或不回收的工业锅炉都适用。
3.4合理应用前置床水处理技术
目前,在浅除盐工艺中,为减轻阳床负担,提高周期产水量,大部分设有前置阳床。
前置阳床内树脂一般为D113弱酸阳离子交换树脂,这样可以发挥弱酸树脂工作交换容量大、易再生的优点,但在使用中要注意以下几点。
（1）弱酸树脂只能除去碳酸盐,不能除去非碳酸盐,因此,该工艺适宜于碳酸盐硬度高,非碳酸盐硬度低的原水。
一般认为,碳酸
盐硬度与总阳离子的比值大于0.5时经济效益最好。
实际使用中,虽然不在这一范围,但只要碳酸盐硬度≥200mg/L（以CaCO3计）,效益也很好。
（2）弱酸树脂的再生用强酸树脂再生排出的酸再生,因此,对流再生和顺流再生的工作交换容量相差不大,宜采用顺流串联再生,
这样使系统简单,操作方便。
3.5防止油污染树脂
采用浅除盐技术的许多单位,利用尿素生产过程中产生的废碳
铵液作为阴床再生的再生液。
但由于废碳铵液中杂质较多,有油、铁
的腐蚀产物、尿液等,会对树脂造成污染。
特别是油,它会使树脂结
块,交换容量下降,水质变差。
实际应用中,除对尿素生产工艺加强控制,降低碳铵液中杂质外,还需采取有效的除油措施。
我公司利用粒焦对废碳铵液进行过滤处理,处理后油含量可降至5mg/L以下,
除油率达70%～80%,同时,还能去除碳铵液中一些铁的腐蚀产物,好地满足了再生需要。
3.6阴床再生排氨氮问题
阴床用氨水或废碳铵液再生时,再生排水中含有一定量的氨氮。
为限制氨氮的排放量,满足环保要求,阴床再生时,要控制再生液氨水浓度及用量,氨水浓度控制在1%左右,用量可根据详细计算确
定,避免超浓度和超量排放;
阴床的正洗排水可回收作为锅炉除尘或冲渣用水,或结合全公司的氨氮统一治理。
4结论
浅除盐技术工艺简单,操作方便,在中小型氮肥厂的水处理系统中得到推广。
但是,浅除盐技术有它自身的特点,在实际应用中,要注意掌握。
一般情况下,当进水中碳酸盐硬度、强酸性阴离子含量较高,且二氧化硅含量低时该技术应用效果尤佳。
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