污水处理离子交换设备说明计算书

1、工艺介绍

离子交换法是采用离子交换树脂对溶液里离子进行置换、分离操作的技术，树脂有着网状结构以及官能团，可以吸附且交换溶液里的离子，该交换过程呈现可逆的等当量交换反应特征，凭借固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子来交换，以此实现离子的分离和纯化。驱动离子交换的动力为离子间的浓度差与交换剂上功能基对离子的亲和能力，离子交换法去除三元聚合物锂电池废水中镍、钴、锰等重金属离子效果很好，采用离子交换技术处理镍废水，能高效去除掉重金属镍离子，同时把废水中有价值的金属镍回收，加大水的循环利用效率。就钴和锰等金属离子而言，离子交换法同样有着良好的去除成效，能达成严格的环保排放要求，不足之处是树脂交换容量存在局限，得定期替换；处理方面成本偏高^。

2、工艺说明

通过混凝沉淀池处理的废水进入离子交换设备进行深度处理。离子交换在处理重金属废水方面表现突出。它利用离子交换树脂的活性基团与废水中的重金属离子进行交换，实现高效去除。该技术具有高选择性、可再生性和连续运行等优势。然而，离子交换树脂的容量有限，需定期更换或再生，同时废水需预处理以避免树脂污染。操作与维护也需专业知识。综上，离子交换设备是处理重金属废水的有效手段，但需注意树脂管理、预处理及专业操作。

3、设计的参数

（1）HCI再生剂耗量为q₀＝50%；

（2）树脂清洗时膨胀率，可按40%-50%；

（3）过滤周期为8-24小时；

（4）离子交换设备采用单层床；

4、设计的计算

（1）交换柱处理负荷：

据进水流量为3000m³/d=125m³/h；

进水浓度合计：

20mg/LNi＝0.341（mmol/L）

10mg/LCo＝0.1703（mmol/L）

30mg/LMn＝0.546（mmol/L）

合计约为：1.06mol/m³

出水浓度合计：

1.0mg/LNi＝0.0170（mmol/L）

1.0mg/LCo＝0.0170（mmol/L）

2.0mg/LMn＝0.0364（mmol/L）

合计约为：0.07mol/m³

式中：G——处理负荷，mol/h;

Q——处理水量，m³/h;

C——进水浓度，mol/m³;

Cp——出水浓度，mol/m³;

（2）所需要树脂的总体积:

选用螯合树脂，其工作交换容量E₀=1200mol/m³,决定树脂再生周期T=48h。所需要的体积：

式中：         v——树脂总体积，m³;

T——树脂再生周期，h;

（3）树脂层高度：

设塔直径D=1500mm（1.5m），则树脂层高度：

考虑反冲洗时树脂的膨胀率a＝50%，所以塔高:

（4）离子交换再生液计算：

HCl再生剂耗量为q₀＝50g/mol,再生一次所需要的酸量（M）为：

如配成5%浓度的盐酸，查得每升含盐酸的质量为51.2g,即浓度C_HCI＝51.2g/L。故所需5%的盐酸再生液体积：