离子交换器除盐系统优化运行的方法.pdf

一种离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于，利用酸碱度检测装置测得阳床进水碱度s1和阴床进水酸度s3，利用硬度检测装置获取原水硬度g，并得到阳床合理制水量N1和阴床合理制水量N2；通过N1和N2的比值确定基础判断参数d；判断d是否小于1，如果d小于1，进入以阳床为基础进行检测的步骤，确定阳床单次再生用酸量M1和阴床单次再生用碱量M

1、  一种离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
步骤一，利用酸碱度检测装置获取阳床进水碱度s₁和阴床进水酸度s₃，利用硬度检测装置获取原水硬度g，利用硅表获取原水活性硅含量均值w；
步骤二，确定基础床，按照以下几步进行：
第一步，确定阳床树脂容量V₁，其表达式为：V1=π(r12)2h1,]]>其中，r₁为阳床直径，h₁为有效阳床树脂层高度；确定阴床树脂容量V₂，其表达式为：V2=π(r22)2h2,]]>其中，r₂为阴床直径，h₂为有效阴床树脂层高度；
第二步，确定阳床负荷f₁，其表达式为：f₁＝s₁+s₃；确定阴床负荷f₂，其表达式为：f₂＝s₃+0.23+w/30；
第三步，确定阳树脂合理工交常数j_1合理，其表达式为：j_1合理＝1320-375g/f₁；确定阴树脂合理工交常数j_2合理，其表达式为：j_2合理＝300-15f₂；
第四步，确定阳床合理制水量N₁，其表达式为：N₁＝V₁j_1合理/f₁；确定阴床合理制水量N₂，其表达式为：N₂＝V₂j_2合理/f₂；
第五步，确定基础判断参数d，其表达式为：d＝N₁/N₂；
第六步，判断d是否小于1，如果d小于1，则阳床作为基础床，进入以阳床为基础进行检测的步骤；如果d等于或大于1，则阴床作为基础床，进入以阴床为基础进行检测的步骤；
步骤三A，所述以阳床为基础进行检测，按照以下几步进行：
第一步，确定阳床单次再生用酸量M₁，其表达式为：M₁＝V₁j_1合理k₁，其中，k₁为阳树脂再生剂分子量；
第二步，确定阴树脂实际工交常数j_2实际，其表达式为：其中，y为阴床系数；
第三步，确定阴床负荷修正值f_2修正，其表达式为：f_2修正＝20(4-s₃)；
第四步，确定阴树脂工交基数j₂’，其值为：j₂’＝220；
第五步，确定阴树脂工交修正值c₂，其表达式为：c₂＝j_2实际-j₂′-f_2修正，其中，c₂≥0；
第六步，判断阴树脂工交修正值c₂是否等于0，如果阴树脂工交修正值c₂等于0，则进入确定当阴树脂工交修正值c₂为0时的阴床单次再生用碱量M_2a的步骤；如果阴树脂工交修正值c₂不等于0，则进入确定当阴树脂工交修正值c₂不为0时的阴床单次再生用碱量M_2b的步骤；
第七步A，所述确定当阴树脂工交修正值c₂为0时的阴床单次再生用碱量M_2a，其表达式为：M_2a＝12V₂；
第七步B，所述确定当阴树脂工交修正值c₂不为0时的阴床单次再生用碱量M_2b，其表达式为：M_2b＝V₂(c₂/8.3+12)；
步骤三B，所述以阴床为基础进行检测，按照以下几步进行：
第一步，确定阴床单次再生用碱量M₂，其表达式为：M₂＝V₂j_2合理k₂，其中，k₂为阴树脂再生剂分子量；
第二步，确定阳树脂实际工交常数j_1实际，其表达式为：
第三步，确定阳床负荷修正值f_1修正，其表达式为：

第四步，确定阳树脂工交基数j₁’，其值为：j₁’＝855；
第五步，确定阳树脂工交修正值c₁，其表达式为：c₁＝j_1实际-j₁′-f_1修正，其中，c₁≥0；
第六步，判断阳树脂工交修正值c₁是否等于0，如果阳树脂工交修正值c₁等于0，则进入确定当阳树脂工交修正值c₁为0时的阳床单次再生用酸量M_1a的步骤；如果阳树脂工交修正值c₁不等于0，则进入确定当阳树脂工交修正值c₁不为0时的阳床单次再生用酸量M_1b的步骤；
第七步A，所述确定当阳树脂工交修正值c₁为0时的阳床单次再生用酸量M_1a，其表达式为：M_1a＝12V₁；
第七步B，所述确定当阳树脂工交修正值c₁不为0时的阳床单次再生用酸量M_1b，其表达式为：M_1b＝V₁(c₁/8.3+12)。

2、  根据权利要求1所述的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于：所述酸碱度检测装置是酸碱度检测仪。

3、  根据权利要求1所述的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于：所述酸碱度检测装置是化学滴定装置。

4、  根据权利要求1所述的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于：所述硬度检测装置是硬度分析仪。

5、  根据权利要求1所述的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于：所述硬度检测装置是化学滴定装置。

6、  根据权利要求1所述的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于：所述以阳床为基础进行检测的步骤，所述阳床进水碱度s₁与阴床进水酸度s₃之和等于原水阳离子总数。

7、  根据权利要求1所述的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于：所述以阴床为基础进行检测的步骤，所述阴床进水酸度s₃、阳床出水CO2的含量0.23和原水活性硅含量之和等于进阴床阴离子总数。

8、  根据权利要求1所述的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其特征在于：所述阴床进水酸度s₃与强碱阴离子总数相等。

离子交换器除盐系统优化运行的方法
技术领域
本发明属于离子交换制水系统检测方法领域，具体是一种可实时诊断阴阳床失效终点并能获得科学合理再生剂消耗量的离子交换器除盐系统优化运行的方法。
背景技术
离子交换制水系统因其制水水质效果稳定，技术成熟，在各领域企业得以广泛运用。系统制水消耗与原水水质有关，原水水质又随季节及温度等外部条件的变化而发生较大波动变化，进而影响系统制水的效果。由于目前单元制离子交换除盐系统通常采用相对固定的运行数据进行再生，一般采取阴床电导率或阴床漏硅监控的方法，依靠周期制水量及产水量粗略的判断系统运行工况，其缺陷是原运行方法不能充分适应原水含盐量、系统树脂状况的变化导致的运行工况变化，从而不能及时对再生剂消耗进行调整，不能及时对由于水质变化引起由阴床先失效导致系统失效的产水硅的泄漏进行有效控制，这为正常的生产活动带来非常大的困难。
现有离子交换制水系统运行检测方法的缺点：不能实时诊断，再生剂消耗量控制不合理，资源浪费，运行成本高，产水易漏硅，再生污水量大，中和再生废水消耗高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能实时诊断、合理控制再生剂消耗量、运行成本较低、能有效控制制水漏硅的离子交换器除盐系统优化运行的方法。
为达到上述目的，本发明所涉及的离子交换器除盐系统优化运行的方法，其关键在于，按照以下步骤进行：
步骤一，利用酸碱度检测装置获取阳床进水碱度s₁和阴床进水酸度s₃，利用硬度检测装置获取原水硬度g；利用硅表获取原水活性硅含量均值w；
其中，阳床进水碱度s₁由碱度检测仪或化学滴定装置测得，阴床进水酸度s₃由酸度检测仪或化学滴定装置测得，原水硬度g由硬度分析仪或化学滴定装置测得。阴床进水酸度s₃与强碱阴离子总数相等。
对阳床进水碱度s₁、阴床进水酸度s₃和原水硬度g的实时检测，为后续对原水含盐量数值特性的判断奠定基础，保证对系统运行缺陷的快速及时诊断。
步骤二，确定基础床，按照以下几步进行：
第一步，确定阳床树脂容量V₁，其表达式为：V1=π(r12)2h1,]]>其中，r₁为阳床直径，h₁为有效阳床树脂层高度，可通过测量获得；确定阴床树脂容量V₂，其表达式为：V2=π(r22)2h2,]]>其中，r₂为阴床直径，h₂为有效阴床树脂层高度，可通过测量获得；
第二步，确定阳床负荷f₁，其表达式为：f₁＝s₁+s₃；确定阴床负荷f₂，其表达式为：f₂＝s₃+0.23+w/30；
第三步，确定阳树脂合理工交常数j_1合理，其表达式为：j_1合理＝1320-375g/f₁；确定阴树脂合理工交常数j_2合理，其表达式为：j_2合理＝300-15f₂；
第四步，确定阳床合理制水量N₁，其表达式为：N₁＝V₁j_1合理/f₁；确定阴床合理制水量N₂，其表达式为：N₂＝V₂j_2合理/f₂；
以阴阳床合理制水量基本相等作为标准，能够快速、准确地判断出阴阳床的失效终点。
第五步，确定基础判断参数d，其表达式为：d＝N₁/N₂；
第六步，判断d是否小于1，如果d小于1，则阳床作为基础床，进入以阳床为基础进行检测的步骤；如果d等于或大于1，则阴床作为基础床，进入以阴床为基础进行检测的步骤；
在水质及树脂相同变化条件下，阴床合理制水量N₂若大于阳床合理制水量N₁，则采用阳床为基础进行相关消耗的控制调节，反之则采用阴床为基础进行相关消耗的控制调节。通过获得科学合理的再生剂消耗量，灵活控制酸碱消耗的增减，保障经济的运行合格水质。
步骤三A，所述以阳床为基础进行检测，此时阳床进水碱度s₁与阴床进水酸度s₃之和等于原水阳离子总数，按照以下几步进行：
第一步，确定阳床单次再生用酸量M₁，其表达式为：M₁＝V₁j_1合理k₁，其中，k₁为阳树脂再生剂分子量；
此方法控制下的耗酸量将伴随原水阳离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，能够起到实时调整的作用，使耗酸量合理。
第二步，确定阴树脂实际工交常数j_2实际，其表达式为：其中，y为阴床系数，其值为：y＝1.1。根据用户需要设置y的值，y越大，水质越好，能有效防止漏硅；
第三步，确定阴床负荷修正值f_2修正，其表达式为：f_2修正＝20(4-s₃)；
第四步，确定阴树脂工交基数j₂’，其值为：j₂’＝220；
第五步，确定阴树脂工交修正值c₂，其表达式为：c₂＝j_2实际-j₂′-f_2修正，其中，c₂≥0；
第六步，判断阴树脂工交修正值c₂是否等于0，如果阴树脂工交修正值c₂等于0，则进入确定当阴树脂工交修正值c₂为0时的阴床单次再生用碱量M_2a的步骤；如果阴树脂工交修正值c₂不等于0，则进入确定当阴树脂工交修正值c₂不为0时的阴床单次再生用碱量M_2b的步骤；
第七步A，确定当阴树脂工交修正值c₂为0时的阴床单次再生用碱量M_2a，其表达式为：M_2a＝12V₂；
第七步B，确定当阴树脂工交修正值c₂不为0时的阴床单次再生用碱量M_2b，其表达式为：M_2b＝V₂(c₂/8.3+12)；
当阳床制水量与阴床制水量相等时，即阳床失效的同时阴床也失效，这时是消耗最合理的状况，即是最优运行状况。此方法控制下的耗酸量随流进阳离子交换器中水的阳离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，耗碱量随流进阴离子交换器中水的阴离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，起到实时调整的作用；同时，通过调节y，能根据用户的要求对水质进行灵活控制，使耗碱量更加经济合理，保障水质符合使用要求。
步骤三B，所述以阴床为基础进行检测，此时，阴床进水酸度s₃、阳床出水CO2的含量0.23和原水活性硅含量之和等于进阴床阴离子总数，按照以下几步进行：
第一步，确定阴床单次再生用碱量M₂，其表达式为：M₂＝V₂j_2合理k₂，其中，k₂为阴树脂再生剂分子量；
此方法控制下的耗碱量将伴随原水阴离子量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，能够起到实时调整的作用，使耗碱量合理。
第二步，确定阳树脂实际工交常数j_1实际，其表达式为：
第三步，确定阳床负荷修正值f_1修正，其表达式为：

第四步，确定阳树脂工交基数j₁’，其值为：j₁’＝855；
第五步，确定阳树脂工交修正值c₁，其表达式为：c₁＝j_1实际-j₁′-f_1修正，其中，c₁≥0；
第六步，判断阳树脂工交修正值c₁是否等于0，如果阳树脂工交修正值c₁等于0，则进入确定当阳树脂工交修正值c₁为0时的阳床单次再生用酸量M_1a的步骤；如果阳树脂工交修正值c₁不等于0，则进入确定当阳树脂工交修正值c₁不为0时的阳床单次再生用酸量M_1b的步骤；
第七步A，确定当阳树脂工交修正值c₁为0时的阳床单次再生用酸量M_1a，其表达式为：M_1a＝12V₁；
第七步B，确定当阳树脂工交修正值c₁不为0时的阳床单次再生用酸量M₁，其表达式为：M_1b＝V₁(c₁/8.3+12)。
此方法控制下的耗碱量随流进阴离子交换器中水的阴离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，耗酸量随流进阳离子交换器中水的阳离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，能够起到实时调整的作用；同时，通过水质要求调节常数y，能根据用户的要求对水质进行灵活控制，使耗酸量更加经济合理，保障水质符合使用要求。
本发明的显著效果是：实时诊断，快速便捷，控制灵活，消耗合理，运行科学，能有效控制制水漏硅，再生水水质达标，生产安全可靠。
附图说明
图1为本发明的系统图；
图2为本发明的主流程图；
图3为以阳床为基础进行检测的流程图；
图4为以阴床为基础进行检测的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的离子交换器除盐系统，原水进入阳离子交换器将水中阳离子置换出来，置换成氢离子，经脱碳塔吹走阳床出水中溶解的二氧化碳气体，再经阴离子交换器将水中阴离子置换掉，置换成氢氧根离子，最后进入脱盐水箱获得合格水。
在阳离子交换器入口管道安装硅表或采用便携硅酸根分析仪测得原水活性硅含量均值w，安装硬度分析仪或采用化学滴定方法测得原水硬度g，安装碱度检测仪或采用化学滴定方法测得阳床进水碱度s₁；在阴离子交换器入口管道安装酸度检测仪或采用化学滴定方法测得阴床进水酸度s₃。
如图2所示，离子交换器除盐系统优化运行的方法，按照以下步骤进行：
确定阳床树脂容量V₁，其表达式为：V1=π(r12)2h1;]]>确定阴床树脂容量V₂，其表达式为：V2=π(r22)2h2.]]>其中，r₁为阳床直径，h₁为有效阳床树脂层高度，r₂为阴床直径，h₂为有效阴床树脂层高度，均可通过测量获得；
确定阳床负荷f₁，其表达式为：f₁＝s₁+s₃；确定阴床负荷f₂，其表达式为：f₂＝s₃+0.23+w/30；
确定阳树脂合理工交常数j_1合理，其表达式为：j_1合理＝1320-375g/f₁；确定阴树脂合理工交常数j_2合理，其表达式为：j_2合理＝300-15f₂；
确定阳床合理制水量N₁，其表达式为：N₁＝V₁j_1合理/f₁；确定阴床合理制水量N₂，其表达式为：N₂＝V₂j_2合理/f₂；
确定基础判断参数d，其表达式为：d＝N₁/N₂；
在水质及树脂相同变化条件下，以阴阳床合理制水量基本相等作为标准，判断d是否小于1，如果d小于1，即阴床合理制水量N₂大于阳床合理制水量N₁，采用阳床为基础进行相关消耗的控制调节，进入以阳床为基础进行检测的步骤；如果d等于或大于1，即阳床合理制水量N₁大于阴床合理制水量N₂，采用阴床为基础进行相关消耗的控制调节，进入以阴床为基础进行检测的步骤；
如图3所示，当以阳床为基础进行检测，此时阳床进水碱度s₁与阴床进水酸度s₃之和等于原水阳离子总数，按照以下几步进行：
确定阳床单次再生用酸量M₁，其表达式为：M₁＝V₁j_1合理k₁，其中，k₁为阳树脂再生剂分子量，阳树脂再生剂是盐酸HCl或硫酸H₂SO₄；
确定阴树脂实际工交常数j_2实际，其表达式为：其中，y为阴床系数，其值为：y＝1.1；根据用户需要设置y的值，y越大，水质越好，能有效防止漏硅；
确定阴床负荷修正值f_2修正，其表达式为：f_2修正＝20(4-s₃)；
确定阴树脂工交基数j₂’，其值为：j₂’＝220；
确定阴树脂工交修正值c₂，其表达式为：c₂＝j_2实际-j₂′-f_2修正，其中，c₂≥0；
判断阴树脂工交修正值c₂是否等于0，如果阴树脂工交修正值c₂等于0，则进入确定当阴树脂工交修正值c₂为0时的阴床单次再生用碱量M_2a的步骤；如果阴树脂工交修正值c₂不等于0，则进入确定当阴树脂工交修正值c₂不为0时的阴床单次再生用碱量M_2b的步骤；
当阴树脂工交修正值c₂为0时，确定阴床单次再生用碱量M_2a，其表达式为：M_2a＝12V₂；
当阴树脂工交修正值c₂不为0时，确定阴床单次再生用碱量M_2b，其表达式为：M_2b＝V₂(c₂/8.3+12)；
此方法控制下的耗酸量随流进阳离子交换器中水的阳离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，耗碱量随流进阴离子交换器中水的阴离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，起到实时调整的作用，使耗酸量与耗碱量更加合理，保障水质符合使用要求。同时，通过调节y值，能根据用户的要求对水质进行灵活控制。
如图4所示，当以阴床为基础进行检测，阴床进水酸度s₃、阳床出水CO2的含量0.23和原水活性硅含量之和等于进阴床阴离子总数，按照以下几步进行：
确定阴床单次再生用碱量M₂，其表达式为：M₂＝V₂j_2合理k₂，其中，k₂为阴树脂再生剂分子量，阴树脂再生剂是氢氧化钠NaOH；
确定阳树脂实际工交常数j_1实际，其表达式为：
确定阳床负荷修正值f_1修正，其表达式为：

确定阳树脂工交基数j₁’，其值为：j₁’＝855；
确定阳树脂工交修正值c₁，其表达式为：c₁＝j_1实际-j₁′-f_1修正，其中，c₁≥0；
判断阳树脂工交修正值c₁是否等于0，如果阳树脂工交修正值c₁等于0，则进入确定当阳树脂工交修正值c₁为0时的阳床单次再生用酸量M_1a的步骤；如果阳树脂工交修正值c₁不等于0，则进入确定当阳树脂工交修正值c₁不为0时的阳床单次再生用酸量M_1b的步骤；
当阳树脂工交修正值c₁为0时，确定阳床单次再生用酸量M_1a，其表达式为：M_1a＝12V₁；
当阳树脂工交修正值c₁不为0时，确定阳床单次再生用酸量M_1b，其表达式为：M_1b＝V₁(c₁/8.3+12)。
此方法控制下的耗碱量随流进阴离子交换器中水的阴离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，耗酸量随流进阳离子交换器中水的阳离子总量及离子交换器中树脂状况的变化而变化，起到实时调整的作用，使耗酸量与耗碱量更加合理，保障水质符合使用要求。同时，通过水质要求调节常数y，能根据用户的要求对水质进行灵活控制。
其工作情况如下：利用酸碱度检测装置测得阳床进水碱度s₁和阴床进水酸度s₃，利用硬度检测装置获取原水硬度g，利用硅表获取原水活性硅含量均值w。确定阳床树脂容量V₁、阴床树脂容量V₂、阳床负荷f₁和阴床负荷f₂，并得到阳树脂合理工交常数j_1合理和阴树脂合理工交常数j_2合理，由此获得阳床合理制水量N₁和阴床合理制水量N₂，并确定基础判断参数d。判断d是否小于1，如果d小于1，则以阳床为基础，进入以阳床为基础进行检测的步骤，确定阳床单次再生用酸量M₁，并通过确定阴树脂实际工交常数j_2实际、阴床负荷修正值f_2修正、阴树脂工交基数j₂’和阴树脂工交修正值c₂，得到当c₂等于0时的阴床单次再生用碱量M_2a和c₂不等于0时的阴床单次再生用碱量M_2b；
如果d等于或大于1，则以阴床为基础，进入以阴床为基础进行检测的步骤，确定阴床单次再生用碱量M₂，并通过确定阳树脂实际工交常数j_1实际、阳床负荷修正值f_1修正、阳树脂工交基数j₁’和阳树脂工交修正值c₁，得到当c₁等于0时的阳床单次再生用碱量M_1a和c₁不等于0时的阳床单次再生用酸量M_1b。