貴州純水設(shè)備，如何提高陽床、陰床的再生效果
離子交換法在化學(xué)除鹽、制取純水方面占有重要的地位，是一種不可或缺的方法。陽床與陰床中的樹脂在工作過程中，交換容量逐漸達(dá)到飽和，失去對離子的交換能力。失效的樹脂需要再生，其再生水平是提高水質(zhì)，增加出水量，延長樹脂使用壽命的重要環(huán)節(jié)。介紹影響樹脂再生效果的相關(guān)因素，在此基礎(chǔ)上，分析和比較不同的樹脂再生方法及提高再生效果的措施。
1 引言
電廠使用原水中，含有大量的Ca2+、Fe3+等陽離子以及Cl-、SO42-等陰離子。這些有害成分進(jìn)入鍋爐后，會在其表面結(jié)垢，并產(chǎn)生腐蝕作用，縮短了設(shè)備的使用壽命，也給機(jī)組的運行帶來安全隱患。因此，原水必須在除鹽凈化之后才能投入使用。離子交換法是應(yīng)用為廣泛也為重要的除鹽方法。原水依次通過填裝陽離子交換樹脂的陽床和陰離子交換樹脂的陰床后，水中的有害離子可絕大部分地被脫去，達(dá)到凈化的目的。但是，在工作過程中，陽床、陰床的樹脂都會逐漸耗盡，加上原水中有機(jī)物、微生物和膠體等成分的污染，樹脂會失去除鹽功能。此時，需要對樹脂分別進(jìn)行再生。研究表明，無論是陽樹脂還是陰樹脂，其再生度越高，則再生后，樹脂中殘留的有害離子含量越少，出水中離子泄漏量越低，而出水量也隨之升高。由此可見，好的再生效果可以保證除鹽系統(tǒng)的正常運行，延長制水時間，提高制水量和出水品質(zhì)。因此，研究如何提高樹脂的再生效果，具有重要的現(xiàn)實意義。
2再生機(jī)理及再生效果影響因素
2.1 樹脂再生基本原理
離子交換樹脂工作時，分別通過陽樹脂中的H+和陰樹脂中的OH-將進(jìn)水中的陽離子和陰離子置換出來。這個過程是可逆的，再生即是除鹽的逆過程。也就是分別用一定量的酸和堿與失效的樹脂反應(yīng)，H+和OH-將樹脂吸附的離子重新置換出來，自身再一次與樹脂結(jié)合，使樹脂恢復(fù)交換能力，可以繼續(xù)工作。顯然，再生反應(yīng)進(jìn)行的越徹底，再生效果越好。其反應(yīng)式具體如下：
2.2 樹脂再生效果的影響因素
樹脂的再生是一個復(fù)雜的過程，從再生劑的選取、再生劑的質(zhì)量到再生樹脂的沖洗等等，每一個環(huán)節(jié)都可能影響到樹脂終的再生效果。分析影響再生的各種因素，有助于我們在實際操作中分析和采用合理工藝，從而盡可能的提高樹脂再生效果。
2.2.1再生劑種類
HCl和NaOH作為傳統(tǒng)的再生劑，被廣泛應(yīng)用于樹脂的再生過程。雖然HCl的價格較貴，但其再生度高，可延長制水時間，提高制水量，節(jié)約制水成本。而NaOH既可作為強(qiáng)堿陰樹脂的再生劑又可作為弱堿陰樹脂的再生劑，適用范圍相當(dāng)廣。除此之外，在某些特定的場合與環(huán)境下，也可用其它酸堿作為再生劑，但前提是選用再生劑可以滿足再生質(zhì)量和出水品質(zhì)的要求。
2.2.2再生劑溫度
再生液溫度的升高會促使樹脂中離子的擴(kuò)散速度加快，有利于再生，尤其對于陰樹脂的再生，其效果更加明顯。因此，在條件允許的情況下，可以將再生液預(yù)熱，適當(dāng)?shù)靥岣咂錅囟?。但是，要保證升溫在一定的范圍之內(nèi)，通常控制在35～40℃附近。過高的溫度會導(dǎo)致樹脂內(nèi)部基團(tuán)的分解，影響樹脂的正常使用，縮短壽命。
2.2.3再生劑濃度
再生劑濃度在很大程度上影響樹脂的再生度和破碎率。對于陽樹脂，隨著再生劑濃度的增加，再生度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。這是因為在低濃度區(qū)，H+隨再生液濃度的增加而增多，置換的離子也相應(yīng)增多，再生度提高。當(dāng)濃度增加到一定程度，進(jìn)入高濃度區(qū)，此時，高濃度的再生劑使樹脂發(fā)生破碎，再生度反而降低。再生液濃度對陰樹脂的影響也呈現(xiàn)類似的規(guī)律。只是在高濃度區(qū)再生度增長緩慢而非呈現(xiàn)下降趨勢。
2.2.4沖洗水質(zhì)
失效樹脂經(jīng)過離子交換再生后，需要用水沖去多余的酸和雜質(zhì)離子。如果沖洗不徹底，殘留的離子會增加循環(huán)系統(tǒng)中有害離子的成分，同時減少樹脂的交換容量，不能達(dá)到理想的再生效果。有研究指出，用大于等于10M -cm的水沖洗陰陽樹脂后，樹脂的再生度、交換容量均要高于自來水沖洗效果，且殘留的有害離子明顯減少。
此外，再生液純度和流速，更換次數(shù)等也都對樹脂的再生效果產(chǎn)生或多或少的影響。在日常再生過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮各個因素的綜合作用，擇優(yōu)選取的再生方案。

一、超濾設(shè)備概述：
超濾是利用多孔材料的能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒。在壓力驅(qū)動下，溶液中水、有機(jī)低分子、無機(jī)離子等尺寸小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機(jī)大分子等大尺寸物質(zhì)則不能透過纖維壁而被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同組分的目的。該過程為常溫操作，無相態(tài)變化，不產(chǎn)生二次污染。
中空纖維超濾膜是超濾技術(shù)中為成熟與的一種形式。中空纖維外徑0.5-2.0mm，內(nèi)徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質(zhì)的分子量表達(dá)，截留分子量可達(dá)幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側(cè)或內(nèi)腔加壓流動，分別構(gòu)成外壓式與內(nèi)壓式。超濾是動態(tài)過濾過程，被截留物質(zhì)可隨濃縮小排除，不致堵塞膜表面，可長期連續(xù)運行。
二、超濾設(shè)備工作原理：
超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在0.005-0.01μm范圍內(nèi)， 可有效去除水中的微粒、膠體、、熱源及高分子有機(jī)物質(zhì)?？蓮V泛應(yīng)用于物質(zhì)的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉(zhuǎn)化，常溫下操作，對熱敏性物質(zhì)的分離尤為適宜，并具有良好的耐溫、耐酸堿和耐氧化性能，能在60℃ 以下，pH為2-11的條件下長期連續(xù)使用。

說明：
純化水設(shè)備是用于滿足各行業(yè)需求制取純化水的設(shè)備，多用于、生物化學(xué)化工、等行業(yè)，整個系統(tǒng)都由SUS304L或SUS316L全不銹鋼材質(zhì)組合而成，而且在用水點之前都必須裝備紫外線及臭氧殺菌裝置（部分國家不允許使用臭氧，故而系統(tǒng)采用巴氏消毒）。純化水設(shè)備核心技術(shù)采用反滲透、EDI等工藝，比較有針對性地設(shè)計出成套高純水處理工藝，以滿足藥廠、的純化水制取、大輸液制取的用水要求。
純化水產(chǎn)水指標(biāo)
化學(xué)指標(biāo)：符合中國藥典2010版制藥純化水要求
衛(wèi)生學(xué)檢查：微生物 10CFU/100ml
內(nèi) 0.25EU/ml
電導(dǎo)率 ≤2μS/cm ( 電阻率 ≥ 0.5 M Ω CM)
自動控制，操作簡單方便;(2)整套設(shè)備全不銹材質(zhì)，水箱采用全不銹鋼水箱;
(3)配備軟水器，保證RO系統(tǒng)及EDI系統(tǒng)因硬度的影響穩(wěn)定運行;
(4)采用進(jìn)口海德能壓反滲透，脫鹽率高，使用壽命長，運行穩(wěn)定，能耗低降低20%;
(5)反滲透系統(tǒng)采用全自動方式控制，主要元件采用進(jìn)口元件，穩(wěn)定性高，操作簡單方便;
(6)EDI系統(tǒng)采用了恒壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，確保水質(zhì)穩(wěn)定;
(7)采用正宗原裝進(jìn)口膜堆，性能穩(wěn)定，使用壽命長，并通過技術(shù)，確保EDI系統(tǒng)短時停機(jī)或長時間停機(jī)時水質(zhì)保持穩(wěn)定;
(8)EDI計采用進(jìn)口計，可預(yù)防因濃水通道堵塞或其他設(shè)備故障引起的無濃水產(chǎn)水而對膜堆造成的損壞;
(9)EDI系統(tǒng)配有紫外線殺菌和膜濾器,確保EDI產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定;
(10)具有無水保護(hù)和高、低壓力保護(hù)等多種裝置安全功能;
(11)所有水箱采用純化水和水箱，并配備帶壓力式液位計，旋轉(zhuǎn)噴淋清洗及空氣呼吸裝置;
(12)配備有臭氧殺菌保質(zhì)保量，并按配置設(shè)計。
GMP對制藥用純化水制備裝置的要求
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)簡單、可靠、拆裝簡便。
2、為便于拆裝、更換、清洗零件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計盡量采用的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系統(tǒng)化零部件。
3、設(shè)備內(nèi)外壁表面，要求光滑平整、無死角，容易清洗、滅菌。零件表面應(yīng)做鍍鉻等表面處理，以耐腐蝕，防止生銹。設(shè)備外面避免用油漆，以防剝落。
4、制備純化水設(shè)備應(yīng)采用低碳不銹鋼或其他經(jīng)驗證不污染水質(zhì)的材料。制備純化水的設(shè)備應(yīng)定期清洗，并對清洗效果驗證。
5、用水接觸的材料必須是低碳不銹鋼或其他經(jīng)驗證不對水質(zhì)產(chǎn)生污染的 材料。制備用水的設(shè)備應(yīng)定期清洗，并對清洗效果驗證。
6、純化水儲存周期不宜大于，其儲罐宜采用不銹鋼材料或經(jīng)驗證無毒，耐腐蝕，不滲出污染離子的其他材料制作。保護(hù)其通氣口應(yīng)安裝不脫落纖維的疏水性除菌濾器。儲罐內(nèi)壁應(yīng)光滑，接管和焊縫不應(yīng)有死角和沙眼。應(yīng)采用不會形成滯水污染的顯示液面、溫度壓力等參數(shù)的傳感器。對儲罐要定期清洗、消毒滅菌，并對清洗、滅菌效果驗證。
7、制藥用水的輸送
1）純化水和制藥用水宜采用易拆卸清洗、消毒的不銹鋼泵輸送。在需用壓縮空氣或氮氣壓送的純化水和用水的場合，壓縮空氣和氮氣須凈化處理。
2）純化水宜采用循環(huán)管路輸送。管路設(shè)計應(yīng)簡潔，應(yīng)避免盲管和死角。管路應(yīng)采用不銹鋼管或經(jīng)驗證無毒、耐腐蝕、不滲出污染離子的其他管材。閥門宜采用無死角的衛(wèi)生級閥門，輸送純化水應(yīng)標(biāo)明流向。
3）輸送純化水和用水的管道、輸送泵應(yīng)定期清洗、消毒滅菌，驗證合格后方可投入使用。
8、壓力容器的設(shè)計，須由有許可證的單位及合格人員承擔(dān)，須按*共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼制壓力容器》（GB150-80）及"壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程"的有關(guān)規(guī)定辦理。

目前市場上純凈水的供給主要以瓶裝和罐裝為主，雖然其具有便捷、運輸方便等優(yōu)點，但從造價成本方面來考慮，管網(wǎng)供水不失為一種更經(jīng)濟(jì)、方便的供水方式。由于目前國內(nèi)還沒有關(guān)于純凈水管網(wǎng)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，現(xiàn)綜合筆者對多個純凈水工程的設(shè)計經(jīng)驗和體會，針對純凈水管路設(shè)計總結(jié)了幾點看法，敬請同行提出寶貴意見和建議，共同交流。
1　管網(wǎng)布置
為避免形成管路二次污染及“死水”現(xiàn)象，整個供水管網(wǎng)應(yīng)布置成同程式循環(huán)管路，圖1是筆者常采用的幾種布置方式。圖1(a)適用于高度<50 m、立管數(shù)較少的建筑物。
(b)適用于高度>50 m、立管數(shù)較多的高層建筑。
(c)適用于單幢小高層或高層建筑。前者的循環(huán)泵既可放在屋頂，也可放在地面設(shè)備間;后者的循環(huán)泵應(yīng)放在地面，而且管路中要考慮減壓問題。
(d)適用于多幢多層或小區(qū)建筑。
(e)適用于高、多層的群體建筑。
無論采用哪種管網(wǎng)形式，都必須進(jìn)行管網(wǎng)平差，否則仍然有可能存在回水不暢、“死水”的問題。
3　供水方式
總的來說，管道純凈水的主要供水設(shè)備有循環(huán)泵、變頻泵、電磁閥等，供水方式也不外乎以上設(shè)備的幾種組合。
循環(huán)泵可根據(jù)建筑物的規(guī)模及具體情況而設(shè)置，這種方式要求循環(huán)泵定時循環(huán)且應(yīng)避開用水高峰以延長水泵的使用壽命。泵啟停次數(shù)不宜過繁，不要超過6次/h，循環(huán)按給水的80%計。此供水方式的優(yōu)點是既可保證水量、水壓的要求，又可節(jié)能。缺點是：制水設(shè)備只能放在屋頂，對建筑的要求很高而且給安裝維修、管理帶來不便。
②變頻供水
a.變頻泵+循環(huán)泵+電磁閥聯(lián)合供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)所示，白天電磁閥關(guān)閉，變頻泵根據(jù)用戶用水情況自動變頻供水。夜間變頻泵停止工作，電磁閥打開，循環(huán)泵工作。循環(huán)水量可按給水量的計，循環(huán)時間一般為2 h，這樣既可保證白天水量的供應(yīng)又可節(jié)約電能，缺點是使用了變頻設(shè)備造價較高。
b.變頻泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，這樣供水系統(tǒng)中有兩臺變頻泵(一用一備)，互為備用。控制變頻泵的小為總用水量的40%為循環(huán)(A)，當(dāng)無用戶用水時，變頻泵的循環(huán)為A;當(dāng)用戶用水量A時，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的改變，變頻泵隨用戶水量的變化進(jìn)行變頻供水，此時回水管中循環(huán)回水為零。如果把變頻泵的小設(shè)定得很小的話，管路中循環(huán)流速就很小，效率低，節(jié)能不顯著;而若把變頻泵的小設(shè)定得>總用水量的40%，流速就會很大，水質(zhì)不能保證，因此把變頻泵的小控制在總用水量的40%為宜。與方法a相比，在用水量
c.變頻泵+循環(huán)泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，制水量定為用水量的1.5倍，不論有無用戶用水，循環(huán)回水都按制水量的1/3倍循環(huán)，變頻泵則根據(jù)用戶用水量的變化進(jìn)行變頻供水。與方法b相比，循環(huán)管路保持常循環(huán)狀態(tài)，但制水設(shè)備增加，投資，占地較大，耗電多。
4　供水管材
幾種常用的純凈水管材如下：
①不銹鋼管。優(yōu)點：抗高壓能力強(qiáng)、抗腐蝕、抗銹能力強(qiáng);缺點：造價高。
②硬聚氯乙烯管(UPVC)。優(yōu)點：抗銹、內(nèi)壁光滑、水力條件好、易于粘合、價廉;缺點：粘接接口易老化、承高壓能力較差。
③交聯(lián)聚乙烯管(PEX)。優(yōu)點：耐溫性好、耐壓，耐穩(wěn)定性和持久性好;缺點：只能用金屬連接件、價高。
④鋁塑復(fù)合管(PE—Al—PE，PEX—Al—PEX)。優(yōu)點：保留了聚乙烯管和鋁管的優(yōu)點，又避免了各自缺點，易彎曲、耐高壓、線性膨脹系數(shù)小;缺點：整體壁厚不均，影響管件連接質(zhì)量，采用銅接頭，價格較貴。
⑤聚丙烯管。優(yōu)點：耐溫、耐寒、耐高壓，價廉;缺點：易龜裂，同等壓力溫度小，管壁厚。
綜上可看出，各種管材各有優(yōu)缺點，用戶應(yīng)從實際出發(fā)合理選用，但必須保證所選管材不會給純凈水帶來管道的二次污染。從筆者做過的多個管道純凈水的管路設(shè)計來看，大部分運行良好，沒有出現(xiàn)明顯的給、回水不暢，“死水”等問題。
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