水处理系统设计

2.1.2.3 再生周期计算

一般地，离子交换柱的装填量为柱高的2/3左右，即可得本阳离子交换树脂装填高度约为1000 mm,相应装填量为0.033 m3。按照式（3）进行该床再生周期的核算。

T=（ V树脂×K×0.6 ）÷ ( q×λ÷ 50) （3）

式中：

T —再生周期，h V树脂—树脂体积，m3

K —树脂工作交换容量，mmol/L q —处理能力(进水流量)，m3/h λ—进水电导率，μS/cm

即T1=（0.033×1000×0.6）÷ ( 1×1.2 ÷ 50) =825 h

可见，阳离子床的再生周期为825 h,即约5周需再生一次，较为合适。从另外一个角度讲，去离子柱每运行一个周期即可将水池内的水净化约30次。

2.1.3 阴离子柱设计计算

阴阳离子交换树脂中的OH-、H+通过与池水中的各种阴阳离子交换后而进入水中。考虑到池水的内杂质离子种类等具体情况，理论上进行交换的这两种离子的物质的量是相等的，即进入水中OH-的摩尔数与进入水中H+的摩尔数相等。同时，由于阳离子树脂的工作交换

容量较大，通常是阴离子树脂交换容量的2倍，因此，对于一级复床，阴离子柱的树脂装填量是阳离子柱的2倍才比较匹配。本设计中，阳离子柱的树脂装填量为0.033 m3，故阴离子柱的树脂装填量应为：

0.033 m3×2 =0.066 m3。

设计中，阴阳柱及混合柱的规格型号及内装树脂量相同的情况很常见。但考虑到为适当延长阴离子树脂柱的更换周期，本规格书采用阴离子柱的树脂装填量是阳离子柱的2倍的方案，即适当放大阴离子交换柱。

2.1.3.1 柱内径D内2计算

运行过程中，进水在该树脂床中的运行流速范围为10～45m/h。本设计取进水流速为20 m/h。由处理能力1.0 m3/h，结合式（1）可得：

S=Q/v

=1.0 m3/h÷20m/h =0.05 m2

再由S=0.785D内2得： D内2=252 mm

为便于管道选取，设计中， D内2取250 mm，选用φ273×7的无缝不锈钢管。

2.1.3.2 柱高H2计算

由阴离子柱的树脂装填量，即0.066 m3及D内2为250 mm，可求得阴离子交换柱树脂装填高度约为1300 mm。考虑到离子交换柱的装填量为柱高的2/3左右，即可得阴离子交换柱高H2为1950 mm。本设计中，H2取2000 mm。 2.1.3.3 再生周期计算

按照式（3）进行该床再生周期的核算，即： T2=（0.066×500×0.6）÷ ( 1×1.2 ÷ 50) =825 h

可见，其再生周期同阳离子床。

2.1.4 混合交换柱设计计算

由于系统的进水电导率较低，又通过一级复床进行除盐处理，因此，混床的进水电导率极低。结合以上情况，混床的设计参照阴离子交换柱的设计，内径取250 mm，高度取2000 mm，树脂装填高度取1300 mm。另外，由于混床的进水电导率极低，相应地会延长混床的再生周期，这样会减少树脂更换次数。

该床是把一定比例的阴、阳离子交换树脂混合装填于同一个交换柱中，以进行离子交换。一般来讲，阳离子树脂的比重比阴离子树脂大。因此，在混床内阴离子树脂在阳离子树脂上。阴、阳离子树脂的装填比例一般为2：1，即阴、阳离子树脂的装填高度分别为870 mm、

430 mm。

综上，该一级复床加混床系统各柱主要设计参数见表1。

表1 复床加混床系统各柱主要设计参数

设计参数 阳床 阴床 混床 柱高/mm 1600 2000 2000 内径/mm 200 250 250 装填高度/mm 1000 1300 1300 树脂种类 001×7 201×7 201×7MB、001×7MB 2.2 过滤器设计计算

2.2.1 活性炭过滤器

活性炭过滤器内装填活性炭，是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。

据文献《火电厂水处理及水质控制》(北京：中国电力出版社，2008)，活性炭过滤器的水流速度v一般为5～15m/h，活性炭床的层高H一般在1000～2500mm，一般不低于1000mm。本设计中取水流流速为12m/h, 高H取1200mm。即由式（1）得：

S=q/v

=1m3/h÷12m/h =0.083 m2

再由S=0.785D内32得：