[科普中國]-浮床

浮動床水處理水藝是一種逆流再生的固定床離子交換器。它不僅具有一般逆流再生的優(yōu)點(diǎn)，而且具有運(yùn)行流速高，再生時不易亂層，操作容易，設(shè)備體積小等優(yōu)點(diǎn)，故受到越來越多的重視。這種水處理工藝不僅可用于鈉離子交換軟化處理，也適用于陰、陽離子交換的化學(xué)除鹽。近年來，我國還將浮床工藝開發(fā)應(yīng)用于自動再生離子交換器中，取得了較好的效果。

浮床工作原理浮動床的工作是樹脂層（也稱床層）的運(yùn)行和再生這兩種工況交替循環(huán)的過程，在運(yùn)行狀態(tài)時，入口水由底部進(jìn)入浮動床，經(jīng)下部分配裝置后，均勻地進(jìn)入床層，靠上升水流將整個樹脂層以密實(shí)的狀態(tài)向，上浮起至頂部（稱為成床），同時水在向上流的過程中完成離子交換反應(yīng)，并經(jīng)上部分配裝置引出體外。當(dāng)床層失效后，利用排水或停止進(jìn)水的辦法使樹脂層整體自由下落（稱為落床），于是浮動床轉(zhuǎn)入停運(yùn)狀態(tài)。再生時，再生液由上部進(jìn)入，經(jīng)上部分配裝置后，均勻地自上而下流過床層進(jìn)行再生，然后用合格的水繼續(xù)自上而下地進(jìn)行清洗，至出水合格便可投入運(yùn)行。一般投入運(yùn)行時，應(yīng)先進(jìn)行成床后的向上流清洗（也稱順洗），至出水合格后才可送入給水箱。1

浮動床的設(shè)備結(jié)構(gòu)浮動床的本體結(jié)構(gòu)如圖所示，其殼體一般是鋼制的，出力不大時也可用環(huán)氧玻璃鋼或有機(jī)玻璃。在殼體上設(shè)有視鏡，以觀察床層的運(yùn)行情況；在內(nèi)部有上下分配裝置、床層、惰性樹脂(白球)層等。

(1)頂部分配裝置

小型設(shè)備仍以孔板水帽或孔板濾網(wǎng)式為宜，大型設(shè)備多選用弧形支管式。無論哪種形式部應(yīng)符合下列條件才能取得較好的運(yùn)行效果：

①出水裝置盡可能靠近頂部。

②開孔布置合理，配水均勻。

③開孔面積不宜太小，一般為出水管管截面積的3～4倍。

④在運(yùn)行時，為了防止樹脂流失，出水裝置上包扎濾水網(wǎng)，通常采用18目窗紗，外層用50目滌綸篩網(wǎng)。

(2)底部進(jìn)水裝置

對于直徑小于1.5 m的小型離子交換器，一般采用孔板水帽或孔板濾網(wǎng)式進(jìn)水裝置。為了緩解進(jìn)水沖力，通常在進(jìn)水管出口加裝擋板。對于大型離子交換器，采用穹形孔板加石英墊層的形式。

(3)再生液分配裝置

舊設(shè)備改裝的浮床通常是出水裝置與再生液分配裝置為一體。因?yàn)楦〈补ぷ髁魉俦仍偕毫魉俅?~10倍，同一裝置很難保證再生液分配均勻，這一點(diǎn)很可能造成浮床工作交換容量偏低。因此應(yīng)另外專設(shè)再生液分配裝置為好，一般采用環(huán)形管開孔外包尼龍網(wǎng)的形式。

(4)惰性樹脂層

浮床上面填充一層形狀類似離子交換樹脂的白球，其性能穩(wěn)定，機(jī)械性能好，密度小于1g/m3，粒徑為1.0~1.5 mm，裝填高度一般為200~300 mm。由于惰性樹脂層比水輕，在浮床充滿水后自動浮動在頂部，不會和離子交換樹脂混層。其作用主要有：①防止碎樹脂堵塞濾網(wǎng)；②提高再生液分配的均勻性。1

浮床的運(yùn)行操作①落床。當(dāng)浮動床出水達(dá)到失效控制標(biāo)準(zhǔn)時，停止制水，樹脂層恢復(fù)原狀(落床)。落床有兩種方式：重力落床和壓力落床。重力落床：關(guān)閉進(jìn)水門和出水門，靜止約2~3 min，樹脂由于自身比水重會自然沉降，適宜水墊層較低的設(shè)備。壓力落床：關(guān)閉進(jìn)水門，打開下部排水門，利用出水壓力使樹脂下落約需要1 min，適宜自控控制系統(tǒng)。

②再生。落床后，開啟再生液進(jìn)口閥和倒U形管（為防止空氣進(jìn)入樹脂層而設(shè)，頂部通大氣）上的排水閥，使再生液自上而下流經(jīng)床層，由倒U形管排出。

③置換和正洗。進(jìn)完再生液后，關(guān)閉再生液進(jìn)口閥，開啟置換水進(jìn)口閥（如用噴射器輸送再生液，則只需關(guān)閉濃再生液入口閥即可）立即進(jìn)行置換，此時流速應(yīng)控制與再生時相同，置換時間一般為15~30 min。然后調(diào)節(jié)水的流速至10~15 m/h，進(jìn)行正洗，洗至排水基本合格，時間一般需15~20 min。正洗結(jié)束后，關(guān)閉清洗水進(jìn)口閥和倒u形管上的排水閥，然后進(jìn)行下述操作或轉(zhuǎn)入短期備用。

④成床、順洗及制水運(yùn)行。開啟下部進(jìn)水閥和上部排水閥，以20~ 30 m/h的流速成床，使樹脂以密實(shí)狀整體向上浮起。然后繼續(xù)用向上流的水進(jìn)行清洗，直至出水水質(zhì)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)(一般僅需3~5 min)。出水合格后，即可開啟浮動床出口閥，關(guān)閉上部排水閥，投入運(yùn)行。

⑤體外清洗。當(dāng)陽床運(yùn)行15~20個周期后，陰樹脂運(yùn)行20~30周期，樹脂受到污染、破損等因素影響，運(yùn)行阻力增加，出水水質(zhì)變差，需要體外清洗。1

浮床工藝的特征(1)在交換運(yùn)行過程中等保持較高的上升水速。使樹脂床層托起的最低水速通常約7m/h，所以在交換運(yùn)行中水速不能低于此數(shù)值，而且，為了防止在托起床層時(稱成床)發(fā)生亂層的現(xiàn)象，其流速應(yīng)突然上升，不宜緩慢上升。在交換運(yùn)行的任何時刻都不能降低水速，以避免出現(xiàn)宋層下落的現(xiàn)象。國外，有時在浮床式離子交換系統(tǒng)中裝備有循環(huán)用水泵，當(dāng)系統(tǒng)出力較低時，啟動此泵，以防止因床層中樹脂顆粒下落而發(fā)生亂層的現(xiàn)象。

(2)在交換器內(nèi)宜裝滿樹脂。為了防止在用水流托起樹脂層時發(fā)生亂層的現(xiàn)象，在國內(nèi)常采用在交換器中裝滿樹脂的辦法，這樣在成床和落床時， 由于樹脂未層移動的距離短，就不易亂層；而且由于器內(nèi)充滿了樹脂，所以設(shè)備的空間利用率較高。其缺點(diǎn)為無法在交換器內(nèi)進(jìn)行反洗，因此它對進(jìn)水濁度的要求較高，且必須設(shè)置體外清洗設(shè)備， 以便在必要時將離子交換樹指轉(zhuǎn)移到交換器外面進(jìn)行清洗.

( 3 )床層中樹脂的浮動現(xiàn)象。在裝滿樹脂的浮床式交換器的實(shí)際運(yùn)行中， 由于樹脂層破壓實(shí)和轉(zhuǎn)型等原因，在床層的底部會出現(xiàn)不大的水墊層，并有一小部分樹脂呈翻滾的浮動狀。這對于出水水質(zhì)的影響通常是不大的，因?yàn)樵诖矊拥纳喜?，水流出口端的大部分樹脂沒有亂層， 而且這些浮動態(tài)樹脂大都量失效的型態(tài)。另一種浮床設(shè)備是在交換器中保留有反洗空間，因此可以進(jìn)行反洗，由于這一空間的存在， 交換運(yùn)行中必然會出現(xiàn)部分樹指發(fā)生浮動的現(xiàn)象，在此種設(shè)備的運(yùn)行中， 至少應(yīng)保持有40%的樹脂在上部配水裝置上暈壓實(shí)的狀態(tài)，方能保證出水水質(zhì)良好。

浮床除了具有對流式工藝的優(yōu)點(diǎn)外， 還有水流通過床層的壓頭損失小的特點(diǎn)。這是因?yàn)樗乃鞣较蚝椭亓Ψ较蛳喾?，在相同的流速下，它與水流從上至下的流向相比，樹脂層的壓實(shí)程度較小，因而水流阻力也小。 同時，在浮床式工藝中樹脂受到的成力也較小。浮宋式離子交換沒備的主娶待征是在其頂部設(shè)有配水裝置，以集取出水和防止樹脂顆粒被帶出。在運(yùn)行方面，浮床應(yīng)有防止空氣進(jìn)人設(shè)備內(nèi)的措施，因?yàn)樵诟∷问浇粨Q器中樹脂常是裝滿的， 如果有空氣進(jìn)入交換器內(nèi)，就很容易混入樹脂層中，從而影響其正常運(yùn)行。通常采用的辦法是，提高排水管的出口位置使它稍高于樹脂層。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張靜 - 副教授 - 西南大學(xué)