真空法輸送酸堿液系統(tǒng)在水處理中的應(yīng)用

離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。離子交換樹(shù)脂再生常用的藥劑中有鹽酸(HCl)和燒堿(NaOH), 為了維持除鹽設(shè)備正常運(yùn)行, 需設(shè)置一套與之相配套的用來(lái)儲(chǔ)存、計(jì)量、制備和輸送酸、堿液的再生系統(tǒng)。但由于濃酸、濃堿液對(duì)設(shè)備和人身有很強(qiáng)的腐蝕性, 因此, 在濃酸、濃堿液的輸送過(guò)程中需要考慮防腐和安全問(wèn)題。

目前, 工程中常用的方法是泵加壓輸送法,該方法通常設(shè)置高位、低位儲(chǔ)罐, 酸、堿液由汽車(chē)槽車(chē)運(yùn)至, 自流到低位儲(chǔ)罐, 然后用泵輸送至高位儲(chǔ)罐, 再生時(shí)自流到計(jì)量箱, 用噴射器將酸、堿液送入交換器中。在工程應(yīng)用中也常不設(shè)低位儲(chǔ)罐, 而用泵直接將酸、堿液由槽車(chē)輸送至高位儲(chǔ)罐。該方法存在的z*大問(wèn)題是泵的腐蝕, 我們對(duì)一些工程進(jìn)行走訪調(diào)查, 發(fā)現(xiàn)泵的腐蝕很普遍, 而且很?chē)?yán)重, 需要經(jīng)常更換新泵, 以維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。這是目前該系統(tǒng)中存在的一大難題。泵腐蝕泄漏以后, 泄漏的酸、堿液和易揮發(fā)的酸液氣體會(huì)繼續(xù)腐蝕設(shè)備基礎(chǔ)、周?chē)孛婧推渌O(shè)備, 造成周?chē)ぷ鳝h(huán)境的惡化。

在實(shí)際應(yīng)用中, 也有一些工程采用壓縮空氣輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)中, 低位儲(chǔ)罐至高位儲(chǔ)罐、高位儲(chǔ)罐至計(jì)量箱是通過(guò)壓縮空氣正壓輸送的。這就要求儲(chǔ)罐呈密閉狀態(tài), 且需配備壓縮空氣系統(tǒng)。由于是正壓輸送, 一旦發(fā)生泄漏, 就會(huì)危及操作人員的安全。為了解決上述問(wèn)題, 我們?cè)趯?shí)際工程中探索采用真空法輸送酸堿液系統(tǒng), 經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行表明, 該方法運(yùn)行可靠、操作安全。但由于受大氣壓力的限制,輸送高度有限, 因此, 在工程應(yīng)用中, 應(yīng)針對(duì)不同地區(qū)對(duì)儲(chǔ)罐和計(jì)量箱的相對(duì)高度差進(jìn)行計(jì)算并合理布置, 使之滿(mǎn)足工藝要求。

1、真空法輸送酸堿液系統(tǒng)工藝流程

真空法輸送酸堿液系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。酸、堿液由槽車(chē)運(yùn)至后, 自流進(jìn)入酸、堿儲(chǔ)罐, 再生時(shí), 將計(jì)量箱抽成真空狀態(tài), 酸堿液在大氣壓力作用下從儲(chǔ)罐流入計(jì)量箱。由于計(jì)量箱處于負(fù)壓狀態(tài),這就解決了正壓系統(tǒng)存在的安全隱患。另外, 該系統(tǒng)水泵不接觸濃酸、堿液, 因此也解決了泵的腐蝕問(wèn)題。但是, 正是由于計(jì)量箱經(jīng)常處于負(fù)壓狀態(tài), 對(duì)計(jì)量箱的密封性提出了更高的要求, 計(jì)量箱需要完全密封, 并要防止計(jì)量箱由于受外壓而失穩(wěn)變形。由于是真空操作, 受大氣壓力的限制, 理論輸送高度≤10m , 在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中, 應(yīng)進(jìn)行計(jì)算, 合理布置,使之滿(mǎn)足工藝要求, 同時(shí), 也應(yīng)注意選擇合適的抽真空方法。

圖1　真空法輸送酸堿液系統(tǒng)工藝流程圖

2、關(guān)于輸送高度問(wèn)題

真空法輸送酸、堿液是靠大氣壓來(lái)完成的, 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1.013×10⁵Pa(10m 水柱)。常用的酸、堿液的密度比水稍大(30%HCl溶液密度為1.149g/cm3,30%NaOH 溶液密度為1.328g/cm3)因此輸送酸、堿液的極限高度小于10m(30%HCl溶液高度為8.7m ,30%NaOH 溶液高度為7.5m)。但由于計(jì)量箱無(wú)法達(dá)到絕對(duì)真空及管路中的壓降損失,實(shí)際的輸送高度僅有7～6m。針對(duì)這種情況, 在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能降低儲(chǔ)罐與計(jì)量箱之間的相對(duì)高度差, 使系統(tǒng)在較小的真空度下即可平穩(wěn)運(yùn)行, 減少系統(tǒng)的總造價(jià)。下面結(jié)合實(shí)際工程對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行討論。

山東淄博傅山熱電廠水處理車(chē)間鹽酸系統(tǒng)中鹽酸儲(chǔ)罐20m³, 布置在室外; 鹽酸計(jì)量箱1.0m³, 布置在室內(nèi)。室內(nèi)外地平高差0. 3m。1.0m³鹽酸計(jì)量箱進(jìn)酸口高度為1.729m , 計(jì)量箱基礎(chǔ)高0.1m ,20m3鹽酸儲(chǔ)罐直徑為2.5m。在本工程中我們采用了如圖2所示的布置形式。