【文章內(nèi)容簡介】 時 ， 表面層的交換劑已不能與水中的離子進(jìn)行交換 ， 交換作用就移動到下一層的交換劑 。此后 ， 整個交換劑層分為三個區(qū)域 。 上部是已失效的交換劑層 ， 稱為失效層 (也叫飽和層 )。 在它下面的一層稱為工作層 。 ? 由于離子交換反應(yīng)速度較小 ， 水中的離子不可能馬上被交換 ， 未交換的離子繼續(xù)向下移動 ， 直至達(dá)到交換平衡 ， 從而形成一定厚度的工作層 。 工作層的厚度取決于交換反應(yīng)速度和相應(yīng)的離子供給速度的大小 。 最下部的交換劑層是未參加反應(yīng)的一層 ， 因?yàn)橥ㄟ^工作層后的水質(zhì)已達(dá)到與離子交換劑呈平衡的狀態(tài) ， 該層樹脂層不參與交換 ， 僅起保護(hù)作用 。 ? 固定床離子交換的運(yùn)行方式是以離子交換劑為濾料 ，對水進(jìn)行過濾 。 因此 ， 常用作固定床的離子交換器和壓力式過濾器結(jié)構(gòu)相似 ， 只是在離子交換器中設(shè)有進(jìn)再生液的裝置 。 固定床離子交換按其再生運(yùn)行方式不同 ， 可分為順流 、 逆流和分流三種 。 ? 一、順流再生固定床離子交換裝置 ? 順流式是指再生時再生液流動的方向和運(yùn)行時的水流方向是一致的，通常都是由上向下流動 (以下簡稱下流 )。 順流再生離子交換器結(jié)構(gòu)圖 1— 放空氣管； 2— 進(jìn)水裝置； 3— 進(jìn)再生液裝置； 4— 出水裝置 交換器管路系統(tǒng) ? 交換器的運(yùn)行 ? 順流式固定床離子交換器的運(yùn)行分為四個步驟 . ? (1)反洗 ? 交換器中的交換劑失效后 ， 在再生以前常先用水自下而上對交換劑進(jìn)行短時間的強(qiáng)烈沖洗 。 ? 反洗的目的是： ? 1) 松動交換劑層 ? 在交換過程中 ， 帶有一定壓力的水自上而下地通過交換劑層 ，故交換劑層被壓得很緊 。 為了使再生液在交換劑層中均勻分布 ， 使交換劑得到充分再生 ， 所以在再生前進(jìn)行反洗 ， 使交換劑層得以充分松動 。 ? 2) 清除交換劑上層中的懸浮物 、 碎粒和氣泡 ? 在交換過程中 ， 交換劑上層還起著過濾作用 ， 水中的懸浮物被截留在這部分交換劑層中 ， 這不僅使水通過交換劑層的壓降增大 ， 還可使交換劑結(jié)塊 ， 造成交換容量不能充分發(fā)揮 。此外 ， 在運(yùn)行中產(chǎn)生的交換劑碎粒 ， 也會使壓降增加 ， 水流分布不均勻 。 反洗不僅可以清除這些懸浮物和碎粒 ， 還可排除交換劑層中的氣泡 。 ? (2) 再生 ? 再生的目的是恢復(fù)交換劑的交換能力 ， 這是固定床離子交換器運(yùn)行操作中很重要的一環(huán) 。 影響再生效果的因素很多 ， 如：再生操作的方式 、 再生劑的種類 、 濃度 、 純度 、 用量 ， 再生液的流速 、 溫度 ， 交換劑的類型 ， 等等 。 ? 順流式再生的優(yōu)點(diǎn)是 ， 裝置簡單 、 操作方便；缺點(diǎn)是再生效果不理想 。 ? 再生液在流動過程中 ， 首先接觸到的是上部完全失效的交換劑 ， 這一部分可得到較好的再生 。 再生液繼續(xù)往下流 ， 當(dāng)與交換器底部交換劑接觸時 ， 再生液中已積累了相當(dāng)數(shù)量的反離子 ， 嚴(yán)重地影響了離子交換劑的再生 ， 也就是說這一部分交換劑得到的再生程度較低 。 而這部分交換劑再生得不好 ，又直接影響到出水水質(zhì) 。 如果要提高這一部分交換劑的再生程度 ， 就要增加再生劑的用量 ， 那么再生的經(jīng)濟(jì)性就要下降 。 ? (3) 正洗 ? 陽離子交換器經(jīng)再生后 ， 為了清除其中過剩的再生劑和再生產(chǎn)物 ， 應(yīng)用清洗水按再生液通過交換劑層的方向進(jìn)行清洗 。 開始時可用 3～ 5m/h的小流速清洗約 15min左右 ， 這主要是為了能充分利用仍然存留在交換劑層中的再生液 。 然后加大流速至 6～ 10m/h。一般清洗 25～ 30min即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) 。 ? (4) 交換 ? 清洗合格的陽離子交換器即可投入交換運(yùn)行 ， 一級陽離子交換器運(yùn)行的流速一般控制在 20～ 30m/h。 此流速與進(jìn)水水質(zhì) 、 交換劑的性質(zhì)有關(guān) ， 如進(jìn)水中要除去的離子濃度愈大 ， 則流速應(yīng)控制得愈小 。 每個離子交換器的最優(yōu)運(yùn)行條件可通過調(diào)整試驗(yàn)來確定 。 ? 二、逆流再生固定床離子交換裝置 ? 為了克服順流再生方式中底層交換劑再生程度低的缺陷 ， 現(xiàn)在廣泛采用對流再生方式 ， 即運(yùn)行時水流方向和再生時再生液流動方向相反的水處理工藝 。習(xí)慣上將運(yùn)行時水流向下流動 、 再生時再生液向上流動的對流水處理工藝稱逆流再生工藝 ， 將運(yùn)行時水流向上流動 ， 再生時再生液向下流動的對流水處理工藝稱浮動床水處理工藝 。 逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)圖 1— 進(jìn)氣管； 2— 進(jìn)水管； 3— 中間排液； 4— 出水管； 5— 進(jìn)再生液管； 6— 穹形多孔扳 氣頂壓逆流再生離子交換器管路系統(tǒng) ? 為了防止再生液和清洗水上流時發(fā)生亂層 ， 逆流再生式離子交換器的結(jié)構(gòu)和順流離子交換器結(jié)構(gòu)不同的地方是 ， 在交換劑層的表面部分設(shè)有中間排水裝置 ， 在中間排水裝置之上 ， 交換劑層上加一層厚約為 150～ 200mm的粒狀物質(zhì)作為壓脂層 ， 使向上流動的再生液或沖洗水能均勻地從中間排水裝置中排走 ，不會因?yàn)橛兴髁飨蚪粨Q劑層上面的空間 ， 而將交換劑層松動 。 壓脂層的材料可以采用密度比樹脂小的聚苯乙烯白球 (20～ 30目 )、 泡沫塑料球或離子交換樹脂 。 ? 交換器的運(yùn)行 ? 在逆流再生離子交換器的運(yùn)行操作中 ， 交換過程和順流式的沒有區(qū)別 。 再生操作隨防止亂層措施的不同而不同 。 ? （ 1） 小反洗 :交換器運(yùn)行到失效時 ， 停止交換運(yùn)行 ， 將反洗水從中間排水管引進(jìn) ， 對中間排水管上面的壓脂層進(jìn)行反洗 ，以沖去運(yùn)行時積聚在表面層和中間排水裝置上的污物 ， 然后由上部排走 。 沖洗流速應(yīng)使壓脂層能充分松動 ， 但又不至將正常的顆粒沖走 ， 反洗一直進(jìn)行到出水澄清 。 這一步操作 ，不一定每次再生時都要進(jìn)行 ， 視壓脂層的污染狀況而定 . ? （ 2） 放水 :小反洗后 ， 待交換劑顆粒下降后 ， 放掉交換器內(nèi)中間排水裝置上部的水 ， 以便進(jìn)行再生 。 ? （ 3） 頂壓 :待交換器內(nèi)中間排水裝置上部的水放掉后 ， 從交換器頂部送入壓縮空氣 ， 使氣壓維持在 30～ 50kPa的范圍內(nèi) ，這樣可以防止再生時交換劑亂層 。 用來頂壓的空氣應(yīng)經(jīng)除油凈化處理 。 ) ? （ 4） 再生 :啟動再生水泵 ， 開啟再生用噴射器進(jìn)水門 ， 流量控制在 10～ 15t/h（