基于PLC能控制的水处理系统的设计讲解

辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文

交换器周期（T）为 T=T运+T再

式中T再---------再生时间，一般取2h。 (五) 再生剂用量和再生时间

单台交换器的再生剂需要量（GR）可以按下式计算 GR=WR·E工·KC/1000

式中KC--------再生剂盐耗，g/mol，或KC=n·N；

N--------再生剂的摩尔值，g/mol；(NNAOH=40、NH2SO4=49、NHCL=36.5、NNACL=58.5)

n--------一般取2；

G再--------纯度100%食盐用量。

若折算成市售纯度的食盐用量（G`再），则 G`再=G再/b

式中b--------市售的纯度。 若配制成溶液，其体积Q再为 Q再=G`再/d·C

式中d--------相对密度； C--------溶液浓度，%。

2.2 离子交换树脂

(一) 离子交换定义及离子交换树脂

固体物质在水中结合了某种离子,而本身释放出等摩尔的另一种离子,这个过程称为离子交换。在离子交换过程中,固体物质的结构没有发生变化。

凡是能够起到离子交换作用的固体物质就成为离子交换剂。离子交换剂除了能够等摩尔的进行离子交换外，还必须时刻逆的，否则没有使用价值。如钠离子树脂，就是一种常用的离子交换剂。

(二) 离子交换剂的分类

离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型，从结构上分还有大孔型、凝胶型等。

1．无机质：天然的、人造的。

2．有机质：碳质的、有机合成离子交换剂。 (三) 离子交换树脂的结构

离子交换树脂主要是有以下三个部分组成：

1.单体：它是能聚合成高分子化合物的低分子有机物，也是离子交换树脂

第7页

辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文

的主要成分，例如苯乙烯、甲基丙烯酸。

2.交联剂：它是固定树脂形状和增强树脂机械强度的成分。常用的交联剂是二已烯苯。交联剂在离子交换树脂内的百分含量，称为交联度。锅炉水处理应用的离子交换树脂的交联度一般为7%。

3.交换集团：它是联接在单体上的具有活性离子的集团。它可以由有点解能力的低分子，如硫酸H2SO4有机胺N(CH3)3，通过化学反应接到树脂内，也可以由带有离解集团的高分子电解质如甲基丙烯酸直接聚合。为了书写方便，除了离子交换树脂中交换集团以外的部分，都用符号“R”表示。

2.3 离子交换器的工作过程

(一) 阳离子交换法

在离子交换过程中，只与水中的阳离子进行交换的水处理方法，称为阳离子交换法。常见的有钠型阳离子交换和氢型阳离子交换。注汽锅炉水质处理方法即钠型阳离子交换法。当原水经过由钠型树脂制成的树脂层时，水中的阳离子钙、镁等和树脂中的钠离子要进行离子交换，结果使出口水中的钙、镁离子的浓度大大降低而成为软化水。

(二) 交换过程（除硬过程） 交换过程可用下列反映方程式表示： 出碳酸盐硬度（暂时硬度） Ca(HCO3)2+2NaR

CR2+2NaHCO3

Mg(HCO3)2+2NaR MgR2+2NaHCO3 除非碳酸盐硬度（永久硬度） CaSO4+2NaR CaCL2+2NaR MgSO4+2NaR MgCL2+2NaR

CaR2+Na2SO4 CaR2+NaCL MgR2+Na2SO4 MgR2+NaCL

根据以上交换过程，可以分析出钠离子交换水处理后的水质特点。

１．总硬度降低或消除：交换后的水质，钙、镁离子含量明显降低，低压锅炉给水的硬度控制到0.03mmol/L就可以了。

２．总碱度不能降低：交换后的水质，由于碳酸盐硬度等摩尔地转成了重碳酸盐，所以并不能使原水的总碱度降低。

３．含盐量略有增加：置换后的水质，只有钙、镁离子等摩尔地转成了钠盐，使软后的水质，其含盐量要比原水略高。

(三) 再生过程

第8页

辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文

随着离子交换的继续，当如氨水中出现了钙、镁离子时或总硬度超过标准时，说明钠型离子交换树脂部分失效。为了恢复其交换能力使水质符合要求，就需要对该树脂进行再生。

所谓再生，就是使含有大量浓度钠离子的氯化钠溶液或硫酸钠溶液，通过失效的树脂，将其中的钙、镁离子交换下来并排到废液中去，而钠离子重新交换吸附到树脂中来，使树脂重新恢复了交换能力。实际生产中，再生剂大多是工业用的食盐溶液。再生过程可用下式来表示。

CaR2+2NaCL MgR2+2NaCL 2NaR+CaCL2 2NaR+MgCL2

第9页

辽河石油职业技术学院高职学生毕业论文

3 水处理的辅助设备

注汽锅炉的水处理设备是不断地向锅炉供给符合水质标准的水，并将所产生的蒸汽（或热水）分送到各用热的部门系统。注汽锅炉汽水工艺流程辅助设备主要由给水泵和锅炉控制件等组成。

3.1离心泵

离心泵是叶片式泵的一种。由于这种泵主要是靠一个人或多个叶轮旋转时产生的离心力来输送液体，所以称之为离心泵。它具有结构简单、质量轻、体积小、供水均匀和安装方便等优点。

(一) 离心泵结构

离心泵的外形如图 ：其主要结构由泵体，泵壳、泵轴、叶轮和填料等几部分组成。

1．叶轮：叶轮是离心泵工作的主要部件。它从电动机中获得能量并传给液体。它由前盖板、后盖板、叶片及轮毂组成。

２．泵壳：泵壳在离心泵中起着多方面的作用。它把水引入叶轮，汇集从叶轮中甩出来的水。泵壳的形状呈蜗壳状。

３．填料箱（俗称密封箱）：它用来封闭泵轴与泵壳间的间隙，防止水从泵内流出（出水侧）和空气漏人泵内（吸水侧），同时也支持、润滑和冷却泵轴的作用。

(二) 工作原理

离心泵是利用泵壳内由电动机带动作高速旋转的叶轮产生的离心力而工作的一种压力泵。叶轮的旋转将泵内的水压向叶轮的外

周，并以较高的速度沿着外壳向出口流出。当叶轮不断地旋转时，轮心部分的水不断地被压出，同时又不断地被补充。离心泵就是这样将水从低压处源源不断地送到高压处。因锅炉内存在压力，水泵必须具有较高的压头才能把水压入锅炉，所以离心泵要有相当高的扬程，为此在离心泵的轴上往往串联几个相同的叶轮以形成多级泵。在多级泵中，水在顺次流往各级叶轮的同时逐级被加压，泵的扬程也因此增大，这样就可以把水压入锅炉。

(三) 基本参数

第10页