离子交换设计计算书

1、混合离子交换器详细设计计算书宜兴市华电环保设备有限公司1工艺流程的设计由于原水水质较好，水中TD的量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，具出水水质完全满足设备采购方出水要求。为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L2工艺流程总述2.1 工艺流程：由净化水场

2、来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO含量为20-42.1mg/L,为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除CO2器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排歹I，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，增加运行时间。工艺如下：（原水箱）原水泵多介质过滤器-阳离子交换器-脱塔碳中间水箱一

3、阴离子交换器一混合离子交换器一除盐水箱一除盐水泵一使用点2.2 为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行，一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括：10台150吨/小时的纤维球过滤器（？2600mg5套300吨/小时阳离子交换器（？3000mm,5套300吨/小时阴离子交换器（？3000mm,5套300吨/小时混合离子交换器（？2800mm及其它辅助设备等组成。2.3 本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。设计进水水质及出水水质1进水水质1.1除盐水物流特性本项目的原水来自于菱溪水库，其水质（供参考）为:分析项目单位分析结

4、果PH值6.987.58SO42-mg/L1.83.51CL-mg/L2.8714.85NO3-mg/L0.421.28CO32-mg/L0HCO3-mg/L2042.1游离CO2mg/L1.013.02硅酸根（SiO2计）mg/L12.4814.48Ca2+mgN/L0.060.09Mg2+mgN/L0.090.17总铁mgN/L0.0150.14总硬度mgN/L0.130.25溶解氧mg/L6.3713浑浊度度0.44.0电导率as/cm8-24总悬浮固体mg/L5-78总溶解固体mg/L44432经净化水场后的水质指标分析项目单位分析结果PH值7.99SO42-mg/L3.44CL-mg

5、/L3.88NO3-mg/L1.25CO32-mg/L0HCO3-Mmol/L0.342游离CO2mg/L-硅酸根（SiO2计）mg/L0.371/2Ca2+mmol/L0.2061/2Mg2+mmol/L0.104总铁mg/L-总硬度Mmol/L0.31溶解氧mg/L-浑浊度度-电导率as/cm-总悬浮固体mg/L-总溶解固体mg/L-1.2出水水质PH(25C)67硬度amol/L0电导率ss/cm(250C)<0.2铁gg/L<20铜gg/L<3SO2一gg/L<202处理水量处理水量为：900n3/h设备选型计算一、混床处理水量为：900n3/h,考虑系统自用水

6、量10%混床处理能力为990ni/h,采用多孔强碱I型201X7#阴树脂和001X7#阳树脂，混合树脂的单位周期制水量取6000n3/m3,1 .混床总面积F=Q/U=990/48=18.75（U取48m/h）2 .混床计算台数n=F/0.785d2=18.75/0.785X2.82=3台（62800mm一台再生一台备用，共5台3 .实际正常运行流速单台混床处理量为930/3=330nVhU=Q/F=4X330/（3.14乂2.82）=53.62m/h4 .树脂高度计算阳树脂体积M=H/4XD2Xh阳阴树脂体积M=n/4XD2Xh阴混床运行周期选取为5天合120小时T=6000（V阳+V阴）/

7、Q=6000口/4XC2X（h阳+h阴）/330=120H:ha取1:2H=353mmh=706mm阳树脂高取360mm阴树脂高取720mm5 .阳树脂再生一次耗用30啾酸量Bci=VCbc/30%=2.22乂75/30%=523.6Kg/次6 .阳树脂再生一次耗用30啾酸体积Mi=Bi/rci=524.6/1.149=455.7L/次7 .盐酸计量槽的容积VC2=1.2Vci=1.2X455.7=546.8L8 .稀释至5啾酸溶液的体积S=V*bc/5%*rc2=3070.5L/次9 .阳树脂再生一次释用除水用量M4=V3-Vci=3070.5-455.7=2614.8L/次10 .30%t

8、k酸的平均月耗量Bc2=30X24*Bci/T=30乂24X523.6/120=3141.7Kg/月11 .30%tk酸的平均年耗用量Bc3=12*Ri=37699/年=37.7吨/年12 .阴树脂再生一次耗用30%NaOHBai=Va*ba/30%=4.43*70/30%=916Kg/次13 .阴树脂再生一次耗用30%NaO体积Vai=Bai/rai=916/1.328=735.9L14 .NaOHi+量槽的容积Va2=VaiX1.2=735.9X1.2=885L15 .稀释至4%NaOH液的体积Va3=VaXba/4%ra2=3.926乂70/4%*1.043=6587.2L16 .阴树脂

9、再生一次稀释用除盐水量Va4=Va3-Vai=6587.2735.9=5851.3L17 .30%NaO的平均月耗量Ba2=30X24XBai/T=30乂24X916/120=5496Kg/月18 .30%NaOH勺平均年耗量R3=B2Xl2=65952Kg/年=65.95吨/年19 .离子交换器酸废水排放量G=V*E(N-Ni)*10-3=2.154X550X(150-36.5)乂10-3=134.5Kg/周期20 .离子交换器碱废水排放量G'=V*E(N-N)*10-3=4.038乂250X(250-40)乂10-3=212Kg/周期21 .废碱液中能被废酸液中和的部分的酸量G=G

10、iJ40=134.540=147.4Kg/周期N136.522 .剩余碱量G=G2'-G3=212-147.4=64.6Kg/周期23 .中和后碱性废水排放量Q=V+V2+M+V4=23.08+3.16+3.16+92.32=121.7m324 .碱性废水浓度A1=G1=646=0.518g/lQ124.725 .排放碱性废水PH值Pk14-lgA1=14-lg0.518=12.11404026 .体外管系接口规范进、出水口管径计算Q=u*n/4X6=2X3600X3.14X6/4=330D=242mm取250mm反洗进水、排水管管径计算Q=10H/4X2.82=u*n/4X6=1.5

11、X3600X3.14/4XD2D=121mm取150mm进碱管管径计算0=5H/4X2.82=u*n/4xc>=1.5X3600X3.14/4XD2D=85mm取100mm进水管：DN250,PN1.0MPa出水管：DN250,PN1.0MPa中间排水管：DN100,PN1.0MPa反洗进水管：DN150,PN1.0MPa反洗排水管：DN150,PN1.0MPa正洗排水管：DN100,PN1.0MPa进气管：DN65,PN1.0MPa排气管：DN40,PN1.0MPa进碱管：DN100,PN1.0MPa进酸管：DN100,PN1.0MPa26.筒体高度计算反洗膨胀率50%直筒高度h=(0

12、.36+0.72)X(1+50%)/80%=2.05m、阴双室双层浮动床阴双室双层浮动床直径取力3000,采用D301弱碱阳离子交换树脂和201X7强碱阳离子交换树脂，运行周期取120h。Va1=S1QT义k1=0.199330120X1.20=11.138m3E1850Va1=n/4XD2Xh弱碱=3.14/4*32*h弱碱=11.138m3h弱酸=1.568m取1600mm一S2QT0.0863301203Va2=xk2=x1.10=9.372mE2400H/4XD2Xh弱碱=3.14/4*32*h弱碱=9.372m3h弱酸=1.309m取1300mm3.阴床再生用碱量G=(Va1*E1+

13、U2*E2)*q*10-3=(11.138X850+9.372X400)X60X10-3=793Kg30%NaOH次投加体积V2=G2=793=1.99m31000*C2*r2100030%1.3284%NaOH次投加体积V2=G2=793=19.25m31000*C2*r210004%1.0434 .每周期碱排放量计算G=V*E(N-N)*10-3=(10.125X850+8.52X400)X(65-40)X10-3=300.4Kg5 .碱性废水排放体积Q1=V2+V3+V4=17.5+38.86+37.28=93.6m36 .体外管系接口规范Q=u*n/4X6=2X3600X3.14X6/

14、4=330D=242mm取250mm反洗进水、排水管管径计算0=10H/4X32=u*H/4XD>=1.5X3600X3.14/4XD2D=129mm取150mm进碱管管径计算0=5H/4X32=u*n/4X.5X3600X3.14/4XDD=91mm取100mm进水管：DN250,PN1.0MPa出水管：DN250,PN1.0Mpa再生液进水管：DN100,PN1.0Mpa再生液出水管：DN100,PN1.0Mpa排水管：DN200,PN1.0Mpa正洗进水管：DN100,PN1.0Mpa正洗出水管：DN150,PN1.0Mpa排气管：DN40,PN1.0Mpa上部进树脂口:DN100

15、,PN1.0Mpa卜部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa上部排树脂口:DN100,PN1.0Mpa卜部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa7.筒体高度计算反洗膨胀率50%直筒高度h=(1.3+1.6)X(1+50%)/90%=4.83m三、阳双室双层浮动床阳双室双层浮动床直径取力3000,采用D113-IH弱酸离子交换树脂和001X7强酸阳离子交换树脂，运行周期取120ho1 .弱酸阳树脂量计算一(Hz-a2T/(0.34-0.15)3301203V；1=-XKi=-X1.15=4.81mE11800Mi=H/4XD2Xh弱酸=3.14/4X32Xh弱酸=4.81m3h弱酸=0.68m取

16、700mm2 .强酸阳树脂量计算“S2QT.(0.31-0.19)3301203W=xk1=-Lx1.20=5.71mE11000M2=H/4XD2Xh强酸=3.14/4*32*h弱-5.71m3H强酸=0.81m取850mm3 .阳床再生用酸量(HCl)G1=(V1*E1+W*E2)*q*10-3=(4.81X1800+5.71X1000)X50X10-3=718.4Kg30%HCL次投加体积V2=G2718.4=2.09m31000*C2*r2100030%1.1494%NaOH次投加体积V2=G21000*C2*r2二718.410004%1.023=17.56m34 .离子交换器酸废水

17、排放量G'=V*E(N-Ni)*10-3=(4.93X1800+5.61X1000)X(50-36.5)X10-3=195Kg/周期5 .酸性废水排放体积q2=V+V+M+V4=11.8+17.7+42.39+19.12=91.1m36 .剩余碱量G=300-195-40=300-213.7=86.3Kg/周期36.57 .中和后碱性废水排放量Q=Q+Q=93.6+91.1=184.7m38 .碱性废水浓度八G486.34=0.467g/lQ184.79 .排放碱性废水PH值Pk14-lgA1=14-lg0467=12.07404010 .体外管系接口规范Q=u*n/4XD2=2X36

18、00X3.14X6/4=330D=242mm取250mm反洗进水、排水管管径计算Q=10H/4X32=u*H/4XD>=1.5X3600X3.14/4XD2D=129mm取150mm进碱管管径计算Q=5n/4X32=u*n/4XE2=1.5X3600X3.14/4XD2D=91mm取100mm进水管：DN250,PN1.0MPa出水管：DN250,PN1.0Mpa再生液进水管：DN100,PN1.0Mpa再生液出水管：DN100,PN1.0Mpa排出管：DN200,PN1.0Mpa正洗进水管：DN100,PN1.0Mpa正洗出水管：DN150,PN1.0Mpa排气管：DN40,PN1.0

19、Mpa上部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa卜部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa上部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa卜部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa11.筒体高度计算反洗膨胀率50%直筒高度h=(0.7+0.85)X(1+50%)/90%=2.60m四、纤维球过滤器型号：WQJ-2800过滤器直径：，2800mm过滤器高度：4106mm过滤面积：6.154m2处理能力：165m3/h滤速：30m/h进水压力：<0.6Mpa过滤器阻力损失：<0.10Mpa反洗压力：<0.2Mpa反洗强度：36m3/m2.h反洗水泵221m3/.h扬程：32m功率：30

20、Kw反洗器阻力损失：<0.15Mpa反洗历时：20-30min3/m2.h<10mg/L<0.2mm纤维球/30mm小900mm台35m气洗强度：150m滤后水质：SS粒径：滤料：电机功率：22KW桨叶直径：数量：10反洗水泵流量计算反洗强度为36n3Zm3hQ=36X3.14xl.42=221n3Zh反洗水泵扬程:体外管系接口规范进、出水口管径计算Q=u*n/4义E2=2X3600X3.14X6/4=165D=185mm取200mm反洗进水、排水管管径计算Q=u*n/4XD>=1.5X3600X3.14/4XD2=36X3.14/4X3.2D=169mm取200mm(

21、1)过滤进水、反洗出水管：DN200,PN1.0MPa(2)过滤出水、反洗进水管：DN200,PN1.0MPa(3)排气管：DN40,PN1.0MPa(4)溢流管：DN15,PN1.0MPa五、脱气塔中间水箱和脱气塔为一体化布置，脱气塔置于中间水箱上1 .脱气塔的横截面积f=Q=330=6.6m2q502 .脱气塔的直径D=1.13"=1.13J6.6=1.13X2.45=2.77m取脱气塔直径2.8m3 .脱气塔填料表面积gQ(C1-C2)=330(0.342-0.08)_0110001000cC1-C2-30.342-0.08-3-3：C=*10=*10=0.185X102.44

22、lgC1C22.44lg0.3420.08KJ.0"Re0.86”'1.026.37小.一严Pr=0.36X10-2u=0.36X10-2P1_41.7910T=10.16.3710Re"0.36gd102u0.36600.0152554-=5.5X102.7910一F=0.10.790.185102-3=1684rn-34 .脱气塔填料高度V=F=1684=7.14S236一V7.14H=2=1.46mE3.14/42.82取1500mm5 .鼓风机选择计算L=1.1*g*Q*K*K1*K22735=1.1X20X330X1X273X1.6=11968rfVh6

23、.风机的风压P=1.2*(A*H+Ah)*K*K1'=1.2X(294X1.8+392)2735273=1125Pa7 .体外管系接口规范进、出水口管径计算Ou*n/4XD2=2X3600X3.14XD2/4=330D=242mm进口取250mm出口取300mm8 .配套风机数量：5台型号：CQ20-J风量：Q=9612-14418m3/h风压：H=1.96KPa电源电压：380V电机功率：P=15kW转速：2900r/min生产厂家：湖北鼓风机有限公司9 .中间水箱型式：方形数量：5台容积：100m3外形尺寸：L4500mmXB4500mmH5000mm六、树脂清洗罐阳树脂清洗罐设备

24、规范及数量:?3000mm1台设备直径(外径、壁厚)：3024设计压力：0.6MPa试验压力：0.75MPa工作温度：设备高度(1)树脂层高1600mm(2)膨胀高度1600mm(3)器体高度(不包括支腿)5550mm(4)总高度6200mm包括支腿)。阴树脂清洗罐设备规范及数量：设备直径(外径、壁厚)：设计压力：试验压力：工作温度：设备高度(1)树脂层高1000mm。(2)膨胀高度1000mm(3)器体高度(不包括支腿)4730mm(4)总高度5380mm包括支腿)。七、其它1.原水箱mm12mm±、下封头厚度14mm圆形最低：5c最高：60C?3000mm1台12mm±

25、、下封头厚度14mm。最低：5c最高：60C3024mm0.6MPa0.75MPa型式：数量：2台容积：500m3直径：8000mm高度：H=10700mm2.脱盐水箱型式：圆形数量：2台容积：500m3直径：小10000mm高度：H=6400mm3.酸碱再生系统2套，混床一套，阳、阴床一套贮存罐装置酸贮存罐(D数量：2台(2)容积：50m3(3)尺寸和壁厚尺寸：3024X7805mm直筒壁厚：12mm封头厚度：14mm(4)体外管系接口规范进水管：DN50,PN1.0MPa进液管：DN150,PN1.0MPa出液管：备用管：排污管：排气管：人孔：碱液贮存罐(1)数量：(2)容积：(3)直径和

26、壁厚直径：直筒壁厚：封头厚度：(4)体外管系接口规范进水管：进液管：出液管：备用管：排污管：排气管：人孔：DN80,PN1.0MPaDN50,PN1.0MPaDN50DN80250m12mm14mmDN50DN150,PN1.0MPaDN80,PN1.0MPaDN50,PN1.0MPaDN50DN80,PN1.0MPa,PN1.0MPa数量：2,规格500台33024X7805mm,PN1.0MPa,PN1.0MPa,PN1.0MPa数量：2，规格：500计量装置酸计量箱(1)数量：1台(2)容积：4.0m3(3)尺寸尺寸：1612X2340mm壁厚：8mm(4)体外管系接口规范进水管：DN3

27、2,PN1.0MPa进液管：DN50,PN1.0MPa排污管：DN32,PN1.0MPa排气管：DN25,PN1.0MPa出液管：DN32,PN1.0MPa碱同箱(1)数量:1台(2)容积：4.0m3(3)尺寸直径：1612X2340mm壁厚：8mm(4)体外管系接口规范进水管：DN32,PN1.0MPa进液管：DN50,PN1.0MPa排污管：DN32,PN1.0MPa排气管：DN25,PN1.0MPa出液管：DN32,PN1.0MPa酸雾吸收器(1)数量：i台(2)设计压力：<0.1MPa(3)设计温度：50C(4)直径：500mm(5)壳体材料/厚度：Q235A/6mm(6)设备高

28、度：1100mm(7)填料名称/高度：塑料多面空心球/500mm(8)填料直径：50mm喷射器阳床喷射器(Da#：40m3/h(2)再生液出口压力：0.2MPa(3)材质：PTFE(4)数量：1台阴床喷射器(Da#：40m3/h(2)再生液出口压力：0.2MPa(3)材质：Q235A(4)数量：1台混尿酸喷射器(Da#：35m3/h(2)再生液出口压力：0.2MPa(4)数量：1台混床碱喷射器(Da#：35m3/h(2)再生液出口压力：0.2MPa(3)材质：Q235A(4)数量：1台(3)材质:PTFE卸酸泵(1)数量：1台(2)流量：15m3/h(3)压力：0.15Mpa(4)功率：1.5KW(5)材质：HDPE虹吸酸罐(1)数量:1台(2)容积：10.0m3(3)尺寸2000X3200mm6.中间水泵型号：离心泵数量：10台规格：Q=330m3/h,P=0.50MPa材料(1)泵壳：CS(2)叶轮：304电机(1)功率：75kW(3)厂家：原装制造商及产地：上泵集团7.脱盐水提升泵型号