加药装置

自来水    原水箱     原水泵      机械过滤器     活性碳过滤器    

纯水箱    精密滤器        混床         阴床         阳床

                                一用一备        一用一备     一用一备

                           酸碱储槽       NaOH储槽     HCl储槽 

      纯水泵       用水点

工艺流程说明

本工艺包括原水预处理部分、复床除盐部分、混床深度除盐部分、及电气控制部分。

原水预处理部分

    城市管网供水中含有多种杂质，如悬浮物、胶体、有机物和无机盐等，为保证本系统中离子交换除盐部分的正常运转，则必须先去除水中的悬浮物、胶体、有机物等，下游树脂的进水达到要求，故本系统设置原水预处理部分。原水预处理部分包括多介质过滤器、活性炭过滤器和加药装置。

（1）、多介质过滤器（砂缸）是为去除水中的悬浮物而设置的，同时为了去除水中更细小的胶体物，在此之前投加高效絮凝剂，破坏胶体的稳定性，使悬浮物和胶体有效去除。

（2）、活性炭吸附器是为了去除水中的有机物和异味，并吸附自来水中的余氯，防止下游离子交换树脂被氧化。

离子交换除盐部分

离子交换除盐水处理是指水中所含的各种离子和离子交换树脂进行离子交换反应而被除去的过程，又称为化学除盐处理。

随着工艺要求的提高，工业过程对水品质的要求。因此，要求工艺用水必须除盐。

目前在我国已经应用的水的除盐工艺方法，有化学除盐（即离子交换除盐水处理）、膜分离技术和蒸馏法出除盐水处理等。除盐水处理工艺的确定是根据原水的含盐量的要求。离子交换除盐水处理可使水的含盐量达到几乎不含离子的纯净程度，即它可作为深度的化学除盐方法，但它亦可的用作部分化学除盐的方法，目前反渗透作为预除盐已经被广泛采用。

由于离子交换是遵循等物质量规则，当原水的含盐量过高时，单纯采用离子交换除盐方法会使制水成本过高，为此，需技术经济比较后，采用化学除盐法和其它除盐方法联用，或单独选用其它除盐方法。在这里主要介绍离子交换除盐水处理。

一、离子交换除盐水处理的原理

当水中的各种阳离子和阳离子交换树脂反应后，水中就只含一种从阳离子树脂上被交换下来的阳离子；当水中的各种阴离子和阴离子交换树脂反应后，水中就只含一种从阴离子树脂上被交换下来的阴离子。若水中仅存在的这种阳离子和这种阴离子能结合成水，则就能实现水的离子交换除盐，显然这种阳离子和阴离子一定分别是氢离子和氢氧根离子，所用的阳树脂一定是氢型的，而所用的阴树脂一定是氢氧型的。这就是离子交换除盐水处理的原理。

（一）氢型阳树脂和氢氧型阴树脂的交换反应

1、氢型阳树脂的交换反应（阳床交换反应）

H型强酸性阳树脂与原水中阳离子的交换反应为

Ca²⁺+2RH      R₂ Ca+2H⁺

Mg²⁺+2RH      R₂ Mg+2H⁺

Na⁺+RH      R Na+H⁺

2、氢氧型阴树脂的交换反应（阴床交换反应）

OH型强酸碱性阴树脂与原水中阴离子的交换反应为

Cl^-+ROH      R Cl+ OH^-

HSO₄^-+ROH      R HSO₄+ OH^-

SO₄^2-+2ROH      R₂ SO₄+2OH^-

HCO₃^-+ROH      R HSO₃+ OH^-

HSiO₃^-+ROH      R HSiO₃+ OH^-

OH型弱碱性阴树脂的交换反应为

Cl^-+ H⁺ +RNHOH      RNHCl+H₂O

HSO₄^-+ H⁺ +2RNHOH      （RNH）₂ SO₄+2H₂O

SO₄^2-+2 H⁺ +2RNHOH      （RNH）₂ SO₄+2H₂O

由上述交换反应可见，水中的阳离子和阴离子各自与H型阳树值和OH型阴树脂反应，分别形成的H⁺和OH^-结合成水，反应如下

 H⁺ + OH^-        H₂O

（二）混合床离子交换器中的离子交换反应

混合床离子交换器是指阳关、阴离子交换树脂按一定比例混合装填于同一交换器内的离子交换器。简称为混合床。

在混合床离子交换器内，由于阴阳离子交换树脂放在同一交换器内且是均匀混合的，所以，在离子交换运行时，水中的阴、阳离子几乎同时发生交换反应：

            Ca²⁺                              Ca  

R（SO₃H）₂+Mg²⁺                   R（SO ₃）₂    Mg 

           2Na⁺                                     Na2

                                               +2H₂O

         SO₄^2-                            SO₄

         2Cl^-                             Cl2 

R（≡NOH）₂+2HCO₃^-                     R（≡N）₂     （HCO₃）₂

        2 HSiO₃^-                         （HSiO₃）₂

由上面的反应可见，经氢型阳树脂交换反应生成的H⁺和经氢氧型阴树脂交换反应生成的OH^-，在混合床离子交换器内立即得到中和并生成水，不存在反离子的干扰，因此，离子交换反应进行得十分彻底，其出水水质纯度很高。

（一）复床离子交换除盐水处理系统

复床离子交换除盐或复床除盐，一般指原水相继地通过H型强酸性阳离子交换器（阳床）和OH型强碱性阴离子交换器（阴床）的除盐处理。典型的复床除盐系统，它包括H型强酸性阳离子交换器、除碳器（除二氧化碳器）和OH型强碱性阳离子交换器，并构成串联系统，也就是一个阳离子交换单元，一个除碳单元和一个阴离子交换单元所组成的最简单的除盐系统。

1、复床除盐的原理

原水经H型强酸性阳离子树脂交换后，除去水中所有的阳离子，被交换下来的H⁺与水中的阴离子基团结合形成相应的酸，原水中的HCO^-，则变成了游离CO₂，其反应为

       H⁺ +HCO₃^-      CO₂ + H₂O

形成的游离CO₂与原水中含有的CO₂很容易用除碳器去除，这样有免去了OH^-强碱性阴树脂用于交换HCO^-而消耗其交换容量，也降低了再生剂消耗，而OH型强碱性阳树脂对进水中以酸形式存在的阴离子（包括 H₂SO₃ ）很容易进行交换反应，除去水中所含的阴离子，从而得到除盐水。

     因此，在复床除盐水处理时，为了除去水中除H⁺以外的所有阳离子，要求当H型强酸性阳离子交换器出水有硅漏出时，立即停止运行，用酸进行再生；同样，当OH型强碱性阴离子交换器出水有硅漏时，立即停止运行，用NaOH进行再生，这样便能保证复床除盐水的水质。

2、复床除盐水的出水水质

电导率（25^°C）低于10μｓ/cm，水中硅酸含量（以 SiO₂）可低于100μg/L。

混合床简称混床，为了满足电子工业等生产工艺和高参数锅炉用水的水质要求，为了得到更纯的水，人们采用混合床离子交换除盐水处理系统。混合床离子交换器是以阳、阴两种离子交换树脂按一定比例均匀混合后装填于同一交换器内，相当于一个多级的除盐系统，其中经H型强酸性阳树脂与水中阳离子交换后形成的H⁺，经过OH型强碱性的阴树脂与水中阴离子交换后形成的OH^-相结合，形成电离度很小的水，使交换过程中形成的H⁺和OH^-不能积累，从而消除了反离子对交换过程的干扰，使离子交换反应完全。因此混合床出水的水质好，一般出水可达10MΩ.cm以上，常用的复床加混合床除盐水处理系统如工艺图所示。

混合床树脂失效后，可利用其H型强酸性阳树脂的湿真密度与OH型强碱性阴树脂的湿真密度不同，用水力反洗法将两种树脂分开，然后用酸和碱液分别对其进行再生，再生后用除盐水正洗至合格，再用压缩空气将空气将两种树脂混合，即可投入进行。