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1、水处理再生废液中和处理的计算与设计 杨麟 ( 广州市锅炉压力容器监察检验所) 摘要本文对除盐系统酸、碱再生废液的中和处理的计算公式进行了推导，用理论分析和 数理推导的方法，论证了除盐系统酸、碱再生废液混合后仍显酸性，并以此提出了再生废液中和处 理新工艺，设计了新颖实用、符合环保要求的处理方案。 主题词酸碱再生废液中和处理喷射器 0 前言 的作用是除去水中大鄂分H C 0 3 一，因此，进入阴 除盐系统酸、碱再生废液的中和处理，常常 床的阴离子的总量小于进入阳床的阳离子总 不被人们所重视，在国家及行业颁布的设计规 量，根据等一价基本单元物质量的交换规则，在 范中，均未规定再生废液中和处理的设计与
2、计 阴、阳床同时失效的情况下，阴床中的阴树脂总 算。酸、碱废液中和处理并不难，但要到达操作 的工作交换容量势必小于阳床中的阳树脂总的 简便、运行可靠、节省酸碱消耗的目的，也不是 工作交换容量，再生时所用酸的摩尔质量就会 件很容易的事情，笔者根据理论分析和计算，建 高于碱的摩尔质量。 立了除盐系统酸、碱再生废液混合后酸碱性的 根据上诉理论分析，得出的结论是除盐系 数学模式，推导出了计算公式，根据调查统计的 统再生废液混合后，仍显酸性。 结果，也验证了计算公式的合理性。根据计算 1 2 数学模式的推导 得出的结论，设计了一种简单易行的中和处理 设除盐系统阴床与阳床同时失效，也就是 新工艺，为再生废
3、液的中和处理开辟了新的途 说阴床与阳床运行周期及周期制水量基本相 径，对再生废液达标排放起到了积极的作用。 同，因此，可以得出除盐系统再生一次废酸、废 慧謦潲生废液混合后酸碱性删薹篓羹釜鼢 H v E ( n A _ 1 ) 啪l 式l 的判断及计算 一“一一u 一“” ”、 11硼论公女I 废碱排放量：c B = V B E B ( n B 一1 ) t o o l式2 “磊二= 1 ：葆立系统总的排放废液而言，总的 式中：C 一一阳床再生时废酸排放量，单位为 排放酸量高乏竺雯霓篓冀纛：禁等皇翟：前“姒v一阳床树脂的装填体积，单位为m3；111 由于阳床设计必须放在阴床之前， 一“”“ 阳床
4、的截留悬浮物的跫必然高于阴床，阳床的 E A 一阳树脂的工作交换容量，单位为m 。l ， 大反洗次数或体外清洗次数也就远高于阴床， m 3 ； 根据统计阳床的大反洗次数( 或体外清洗次数) n 一阳树脂的再生比耗，在对流再生设备 一般是阴床的二倍，而每次大反洗( 或体外清 中一般取I 5 ； 洗) 后，为了达到再生度的要求。再生剂的用量 c e 一阴床再生时废碱排放量，单位为m o l ； 要比平时增加1 倍左右，阕此，酸再生剂的用量 V 。一阴床树脂的装填体积，单位为m 3 ； 远高于碱再生剂的用量。E B 一阴树脂的工作交换容量，单位为m o l l i 1 2 阴床之前都设置有除碳器，除
5、碳器m 3 ； n B 一阴树脂的再生比耗，在对流再生设备不合格的情况，甚至有一些企业，由于排水p H 中n B 一般取1 6 。值较低，监督管理不善，导致酸性废水将厂房地 设为废液混合后酸碱性判断系数，那么：基洗穿、掏空，厂房严重倾斜的重大事故。2 1 ，C 。 V E 。n 一1 ) 士。 石灰石过滤器法。酸、碱再生排放废液经过 一C e V 。E B ( n 一1 ) “。 充分混合后，再通过装有石灰石颗粒的过滤器 当K 1 时，废液混合后显酸性；进行中和反应，中和反应产生的大量C 0 2 气体， 当K = 1 时，废液混合后显中性；通过曝气池除去。这种方法的缺点如下： 当K 1 9 时
6、，K 1 ； 排放。这种方法的缺点如下： 当原水中J D M ，= 1 9 时，K = 1 ； 不易操作控制，很难达到1 0 0 合格排 当原水中皿M ， 1 9 时，K I 。放。 但由于H C O ，一是天然淡水中的主要成分， 处理费用高，能耗较大。 其在阴离子中占的百分比一般为2 5 。6 0 ，大 由于中和池较大，很难混合均匀，所取水 于1 9 ，K 也就必然大于1 ，因此，可证明除盐 样一般不具有代表性，除非多点取样。 系统再生酸碱排放废液混合后一般均显酸性。 加碱时如混合不均匀或监测不及时会发 无论是理论分析还是数理推倒均证明了除 生加氢氧化钠过量的现象，此时又要重新加酸 盐系统再
7、生酸碱排放废液混合后仍显酸性。 进行中和，造成浪费。 2 除盐系统再生废液处理现状 3除盐系统酸、碱再生废液中和处理新工艺 目前，除盐系统再生废液处理通常采用石根据理论分析和数理推倒均证明了除盐系 灰石过滤器法和加苛性钠中和法。这两种方法统再生酸碱排放废液混合后仍显酸性这一特 都存在不易操作控制，不同程度发生排水水质点。笔者在多处除盐系统再生酸碱废液中和处 1 7 4 理设计时，采用了阳床再生废液单独排至酸性 水调节池，而阳床反洗、正洗排水及阴床、棍床 各种排水排至碱性水调节池，然后用泵抽取碱 性水调节池中的碱性废水经过水泵加压后通 过喷射器，喷射器形成负压时抽吸酸性水调节 池的酸性废水。酸、
8、碱废水在喷射器内混合，通 过调节喷射器进承流量和抽吸流量，可以一步 达标排放。其控制及工艺流程如图1 。 在这种处理工艺中。酸性水调节池内废水 p H 值为1 左右，碱性水调节池内废水p H 值为 1 2 左右，只要喷射器效率能达1 0 通过调节 喷射器进水流量和抽吸流量，控制酸性废水和 碱性废水的混合比例，就很容易使酸、碱废水在 喷射器内混合达标。喷射器出口安装一台口H 在线监测仪表，p H 值合格仪表给排水闽控制 器信号，排水阀自动打开排放，若p H 值不合格， 需调节喷射器进水流量和抽吸流量时仪表发 出信号，排水阀自动关闭，循环回流阀自动打 开，喷射器出口水又回流到碱性承调节池中。 既保
9、证了废水排放的百分之百合格，又基本实 现了自动化。但由于再生废酸排出量要多于废 碱排出量，随着时间的推移酸性水调节池内废 酸就会越积越多，当酸性水调节池内废酸积存 达到一定数量时，就可一次性增加阴床碱的再 生剂量，将积存的废酸中和后排放。这种中和 处理工艺的特点是： 排放水的p H 值合格率可达1 0 0 。 省时省电，不需要配备专门操作人员由 水处理工兼管即可。 处理费用低，每次中和处理不用向废液 1 7 5 中加新鲜的碱液。 操作简单，可以实现自动控制。 增压水泵抽取的是p H 值为1 2 左右的碱 性废水不存在腐蚀问题，设备易维护保养。 4 新型中和处理( 喷射器混台法 设计计算实例 4
10、1 原水水质厦水处理设备概况 原水为市政供水( 自来水) ，承质如下： 阳离子总和= 30 2 一o l L ；阴离子总和 B = 2 9 9 一o l L ；【H C O 】J = 1 3 0 m m o l L 。 阳床、嬲床均为无顶压逆流再生固定床。 阳床设备直径吼= 20 m ，截面积S = 31 4m 2 阳树脂装填高度H = 20 m ，树脂装填体积V = 6 2 8m 3 阳树脂工交E = 8 0 0 m o l o ；阴床设备 直径= 2 5 m ，截面积s B = 4 9m 2 ，阴树脂装填 高度H = 2 0 m ，树脂装填体积V 。= 98 矗阴 树脂工交E B = 3
11、0 0 t o o l m ，；腺碳器出口 c 0 2 = 5 m L 。除碳器除 c 0 2 效率1 = 9 13 ；混床设 备直径f 。= 16 m 混床阳树脂装填体积V 。= 10 d 、朋树脂装填体积V 。= 20 M 。除盐系统 出力q = 6 0o h ，再生剂分别用盐酸和氢氧化 钠。 42 喷射器混合法中和处理设计计算 中和处理设计计算见表1 。 混床大约1 5 天再生一次，每次再生废液排 放体积约4 0 一换床所有的再生废液都排至碱 性水调节池由于混床再生碱再生比耗要比酸 再生比耗高。酸、碱废液混合后显碱性经计算 O H 。多余量约为8 0 0 t o o l 。但1 5 天内
12、阴、阳床再 生次数约1 5 次可用中和后H + 剩余量的废酸 将其中和。酸性水词节池大概1 5 天左右就可 能蓄满此时可一次性增加阴床再生剂量，以达 到中和酸性水调节池内积存的废酸的目的，同 时也可一定程度上提高阴树脂的再生度。 4 3 中和处理运行费用估算 全年中和药剂费用。全年废水排放量约 为4 0 6 8 0 ，。全年阴、阳床再生废液混合后剩余 的废酸量c 。+ = 7 8 7 2 0t o o l ，混床再生后剩余的 废碱量c 。一= 2 0 0 0 0t o o l ，废酸、废碱相抵后还需 加药中和的废酸量为5 8 7 2 0t o o l ，需消耗固体氢 氧化量约为2 5 吨，药剂
13、费用约为方4 5 0 0 元，每 吨水中和处理药剂费用约为0 1 l 元。 电费。全年用电量约5 3 8 0 K w h ，电费约 4 3 0 0 元，每吨水所用电费约为0 I 元。 设备折旧费。设备总投资约1 2 万元，按 2 0 年折旧，每年设备折I E t 费0 6 万元，处理每田 水设备折旧费约为0 1 5 元 人工费。由于此法处理操作简单，不需 设专门操作人员，可由水处理操作工兼管，区 此，可不计人工费。 喷射器混合法中和处理费用为：O 3 6 元o 表1中和处理工艺计算 计算项目 阳床阴床备注 Q 。= V 。E 。一( B 周期制水量( m 3 )Q = V E = 1 6 6
14、0 r H C 0 3 一) = 1 6 3 0 运行周期( h ) T = Q q = 2 7 7T B = Q B q = 2 7 2 每次纯再生剂用量( I ( g )c A = 0 0 3 6 5 V E 1 3 = 2 5 6G B = 0 0 4 V B E B r l B = 1 8 8 1 2 = i 4 ，r l B = 1 6 每次废酸碱排量( t 0 0 1 )C = v E ( n 一1 ) = 2 0 1 0C B = V B E B ( n B 一1 ) = 1 7 6 4 各步 小反洗V F = I S t t = 7 8 5 V B F = I S B t I
15、= 1 2 2 5Fl O m h ，t l = 0 2 5 h 骤废再生 V A z = G e = 8 5 3V 吃= G ，= 6 2 7为再生刑浓度= 3 液排 置换 V I Im - - 2 S t 2 = 7 8 5V B H = 2 S t 2 = 1 2 2 5i = 5 m h ，t 2 = 0 5 h 放量 小正洗V A x = 3 S t 3 = 7 8 5 V 肽= 3 S t 3 = 1 2 2 5于1 5 m h ，t 2 = 0 1 6 h ( m 3 ) 正洗V D = a V = 1 8 8 4 V 叻= a v = 2 9 4a=3m 3 m 再生一次废液总排量( 矗) 1 2 3 3 4 再生一次酸性水调节 V s = V Z + V H = 1 6 3 8 阳床再生废液、置换排水 池进水量( m 3 ) 再生一次碱性水调节V J2V 幢+ V x + V D + V B F + V B z + V 删+ V B x 其余所有排水 池进水量( m 3 ) + V 肋= 1 0 6 9 6 碱性水调节池中碱 O H 一 = G B V J = 1 6 5 的含量( m m o l L ) 酸性水调节池中酸 H + = C V s =
