貴州純水設備，如何提高陽床、陰床的再生效果
離子交換法在化學除鹽、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，增加出水量，延長樹脂使用壽命的重要環節。介紹影響樹脂再生效果的相關因素，在此基礎上，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。這些有害成分進入鍋爐后，會在其表面結垢，并產生腐蝕作用，縮短了設備的使用壽命，也給機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的正常運行，延長制水時間，提高制水量和出水品質。因此，研究如何提高樹脂的再生效果，具有重要的現實意義。
2再生機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，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合，使樹脂恢復交換能力，可以繼續工作。顯然，再生反應進行的越徹底，再生效果越好。其反應式具體如下：
2.2 樹脂再生效果的影響因素
樹脂的再生是一個復雜的過程，從再生劑的選取、再生劑的質量到再生樹脂的沖洗等等，每一個環節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作為傳統的再生劑，被廣泛應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，節約制水成本。而NaOH既可作為強堿陰樹脂的再生劑又可作為弱堿陰樹脂的再生劑，適用范圍相當廣。除此之外，在某些特定的場合與環境下，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量和出水品質的要求。
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，可以將再生液預熱，適當地提高其溫度。但是，要保證升溫在一定的范圍之內，通常控制在35～40℃附近。過高的溫度會導致樹脂內部基團的分解，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，再生度呈現先上升后下降的趨勢。這是因為在低濃度區，H+隨再生液濃度的增加而增多，置換的離子也相應增多，再生度提高。當濃度增加到一定程度，進入高濃度區，此時，高濃度的再生劑使樹脂發生破碎，再生度反而降低。再生液濃度對陰樹脂的影響也呈現類似的規律。只是在高濃度區再生度增長緩慢而非呈現下降趨勢。
2.2.4沖洗水質
失效樹脂經過離子交換再生后，需要用水沖去多余的酸和雜質離子。如果沖洗不徹底，殘留的離子會增加循環系統中有害離子的成分，同時減少樹脂的交換容量，不能達到理想的再生效果。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，更換次數等也都對樹脂的再生效果產生或多或少的影響。在日常再生過程中，應當充分考慮各個因素的綜合作用，擇優選取的再生方案。

一、超濾設備概述：
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顆粒。在壓力驅動下，溶液中水、有機低分子、無機離子等尺寸小的物質可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側，溶液中菌體、膠體、顆粒物、有機大分子等大尺寸物質則不能透過纖維壁而被截留，從而達到篩分溶液中不同組分的目的。該過程為常溫操作，無相態變化，不產生二次污染。
中空纖維超濾膜是超濾技術中為成熟與的一種形式。中空纖維外徑0.5-2.0mm，內徑0.3-1.4mm，中空纖維管壁上布滿微孔，孔徑以能截留物質的分子量表達，截留分子量可達幾千至幾十萬。原水在中空纖維外側或內腔加壓流動，分別構成外壓式與內壓式。超濾是動態過濾過程，被截留物質可隨濃縮小排除，不致堵塞膜表面，可長期連續運行。
二、超濾設備工作原理：
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， 可有效去除水中的微粒、膠體、、熱源及高分子有機物質?？蓮V泛應用于物質的分離、濃縮、提純。超濾過程無相轉化，常溫下操作，對熱敏性物質的分離尤為適宜，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的條件下長期連續使用。

說明：
純化水設備是用于滿足各行業需求制取純化水的設備，多用于、生物化學化工、等行業，整個系統都由SUS304L或SUS316L全不銹鋼材質組合而成，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，故而系統采用巴氏消毒）。純化水設備核心技術采用反滲透、EDI等工藝，比較有針對性地設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。
純化水產水指標
化學指標：符合中國藥典2010版制藥純化水要求
衛生學檢查：微生物 10CFU/100ml
內 0.25EU/ml
電導率 ≤2μS/cm ( 電阻率 ≥ 0.5 M Ω CM)
自動控制，操作簡單方便;(2)整套設備全不銹材質，水箱采用全不銹鋼水箱;
(3)配備軟水器，保證RO系統及EDI系統因硬度的影響穩定運行;
(4)采用進口海德能壓反滲透，脫鹽率高，使用壽命長，運行穩定，能耗低降低20%;
(5)反滲透系統采用全自動方式控制，主要元件采用進口元件，穩定性高，操作簡單方便;
(6)EDI系統采用了恒壓調節系統，確保水質穩定;
(7)采用正宗原裝進口膜堆，性能穩定，使用壽命長，并通過技術，確保EDI系統短時停機或長時間停機時水質保持穩定;
(8)EDI計采用進口計，可預防因濃水通道堵塞或其他設備故障引起的無濃水產水而對膜堆造成的損壞;
(9)EDI系統配有紫外線殺菌和膜濾器,確保EDI產水水質穩定;
(10)具有無水保護和高、低壓力保護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，旋轉噴淋清洗及空氣呼吸裝置;
(12)配備有臭氧殺菌保質保量，并按配置設計。
GMP對制藥用純化水制備裝置的要求
1、結構設計應簡單、可靠、拆裝簡便。
2、為便于拆裝、更換、清洗零件，執行機構的設計盡量采用的標準化、通用化、系統化零部件。
3、設備內外壁表面，要求光滑平整、無死角，容易清洗、滅菌。零件表面應做鍍鉻等表面處理，以耐腐蝕，防止生銹。設備外面避免用油漆，以防剝落。
4、制備純化水設備應采用低碳不銹鋼或其他經驗證不污染水質的材料。制備純化水的設備應定期清洗，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驗證不對水質產生污染的 材料。制備用水的設備應定期清洗，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驗證無毒，耐腐蝕，不滲出污染離子的其他材料制作。保護其通氣口應安裝不脫落纖維的疏水性除菌濾器。儲罐內壁應光滑，接管和焊縫不應有死角和沙眼。應采用不會形成滯水污染的顯示液面、溫度壓力等參數的傳感器。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）純化水宜采用循環管路輸送。管路設計應簡潔，應避免盲管和死角。管路應采用不銹鋼管或經驗證無毒、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生級閥門，輸送純化水應標明流向。
3）輸送純化水和用水的管道、輸送泵應定期清洗、消毒滅菌，驗證合格后方可投入使用。
8、壓力容器的設計，須由有許可證的單位及合格人員承擔，須按*共和國國家標準《鋼制壓力容器》（GB150-80）及"壓力容器安全技術監察規程"的有關規定辦理。

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、運輸方便等優點，但從造價成本方面來考慮，管網供水不失為一種更經濟、方便的供水方式。由于目前國內還沒有關于純凈水管網設計的標準、規范，現綜合筆者對多個純凈水工程的設計經驗和體會，針對純凈水管路設計總結了幾點看法，敬請同行提出寶貴意見和建議，共同交流。
1　管網布置
為避免形成管路二次污染及“死水”現象，整個供水管網應布置成同程式循環管路，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、立管數較少的建筑物。
(b)適用于高度>50 m、立管數較多的高層建筑。
(c)適用于單幢小高層或高層建筑。前者的循環泵既可放在屋頂，也可放在地面設備間;后者的循環泵應放在地面，而且管路中要考慮減壓問題。
(d)適用于多幢多層或小區建筑。
(e)適用于高、多層的群體建筑。
無論采用哪種管網形式，都必須進行管網平差，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備有循環泵、變頻泵、電磁閥等，供水方式也不外乎以上設備的幾種組合。
循環泵可根據建筑物的規模及具體情況而設置，這種方式要求循環泵定時循環且應避開用水高峰以延長水泵的使用壽命。泵啟停次數不宜過繁，不要超過6次/h，循環按給水的80%計。此供水方式的優點是既可保證水量、水壓的要求，又可節能。缺點是：制水設備只能放在屋頂，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+循環泵+電磁閥聯合供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)所示，白天電磁閥關閉，變頻泵根據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，循環泵工作。循環水量可按給水量的計，循環時間一般為2 h，這樣既可保證白天水量的供應又可節約電能，缺點是使用了變頻設備造價較高。
b.變頻泵供水
如圖1中的(a)、(b)、(d)、(e)，把其中的電磁閥去掉，這樣供水系統中有兩臺變頻泵(一用一備)，互為備用?？刂谱冾l泵的小為總用水量的40%為循環(A)，當無用戶用水時，變頻泵的循環為A;當用戶用水量A時，隨著電機轉速的改變，變頻泵隨用戶水量的變化進行變頻供水，此時回水管中循環回水為零。如果把變頻泵的小設定得很小的話，管路中循環流速就很小，效率低，節能不顯著;而若把變頻泵的小設定得>總用水量的40%，流速就會很大，水質不能保證，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，循環回水都按制水量的1/3倍循環，變頻泵則根據用戶用水量的變化進行變頻供水。與方法b相比，循環管路保持常循環狀態，但制水設備增加，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。優點：抗高壓能力強、抗腐蝕、抗銹能力強;缺點：造價高。
②硬聚氯乙烯管(UPVC)。優點：抗銹、內壁光滑、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交聯聚乙烯管(PEX)。優點：耐溫性好、耐壓，耐穩定性和持久性好;缺點：只能用金屬連接件、價高。
④鋁塑復合管(PE—Al—PE，PEX—Al—PEX)。優點：保留了聚乙烯管和鋁管的優點，又避免了各自缺點，易彎曲、耐高壓、線性膨脹系數小;缺點：整體壁厚不均，影響管件連接質量，采用銅接頭，價格較貴。
⑤聚丙烯管。優點：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，各種管材各有優缺點，用戶應從實際出發合理選用，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計來看，大部分運行良好，沒有出現明顯的給、回水不暢，“死水”等問題。
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