離子交換技術在水處理領域中有著廣泛的應用。離子交換樹脂再生常用的藥劑中有鹽酸(HCl)和燒堿(NaOH), 為了維持除鹽設備正常運行, 需設置一套與之相配套的用來儲存、計量、制備和輸送酸、堿液的再生系統。但由于濃酸、濃堿液對設備和人身有很強的腐蝕性, 因此, 在濃酸、濃堿液的輸送過程中需要考慮防腐和安全問題。

        目前, 工程中常用的方法是泵加壓輸送法,該方法通常設置高位、低位儲罐, 酸、堿液由汽車槽車運至, 自流到低位儲罐, 然后用泵輸送至高位儲罐, 再生時自流到計量箱, 用噴射器將酸、堿液送入交換器中。在工程應用中也常不設低位儲罐, 而用泵直接將酸、堿液由槽車輸送至高位儲罐。該方法存在的最大問題是泵的腐蝕, 我們對一些工程進行走訪調查, 發現泵的腐蝕很普遍, 而且很嚴重, 需要經常更換新泵, 以維持系統正常運行。這是目前該系統中存在的一大難題。泵腐蝕泄漏以后, 泄漏的酸、堿液和易揮發的酸液氣體會繼續腐蝕設備基礎、周圍地面和其他設備, 造成周圍工作環境的惡化。

          在實際應用中, 也有一些工程采用壓縮空氣輸送系統。該系統中, 低位儲罐至高位儲罐、高位儲罐至計量箱是通過壓縮空氣正壓輸送的。這就要求儲罐呈密閉狀態, 且需配備壓縮空氣系統。由于是正壓輸送, 一旦發生泄漏, 就會危及操作人員的安全。為了解決上述問題, 我們在實際工程中探索采用真空法輸送酸堿液系統, 經過實際運行表明, 該方法運行可靠、操作安全。但由于受大氣壓力的限制,輸送高度有限, 因此, 在工程應用中, 應針對不同地區對儲罐和計量箱的相對高度差進行計算并合理布置, 使之滿足工藝要求。

1、真空法輸送酸堿液系統工藝流程

         真空法輸送酸堿液系統工藝流程如圖1所示。酸、堿液由槽車運至后, 自流進入酸、堿儲罐, 再生時, 將計量箱抽成真空狀態, 酸堿液在大氣壓力作用下從儲罐流入計量箱。由于計量箱處于負壓狀態,這就解決了正壓系統存在的安全隱患。另外, 該系統水泵不接觸濃酸、堿液, 因此也解決了泵的腐蝕問題。但是, 正是由于計量箱經常處于負壓狀態, 對計量箱的密封性提出了更高的要求, 計量箱需要完全密封, 并要防止計量箱由于受外壓而失穩變形。由于是真空操作, 受大氣壓力的限制, 理論輸送高度≤10m , 在實際工程設計中, 應進行計算, 合理布置,使之滿足工藝要求, 同時, 也應注意選擇合適的抽真空方法。

圖1　真空法輸送酸堿液系統工藝流程圖

2、關于輸送高度問題

          真空法輸送酸、堿液是靠大氣壓來完成的, 標準大氣壓為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)。但由于計量箱無法達到絕對真空及管路中的壓降損失,實際的輸送高度僅有7～6m。針對這種情況, 在工程設計中應盡可能降低儲罐與計量箱之間的相對高度差, 使系統在較小的真空度下即可平穩運行, 減少系統的總造價。下面結合實際工程對這一問題進行討論。

         山東淄博傅山熱電廠水處理車間鹽酸系統中鹽酸儲罐20m³, 布置在室外; 鹽酸計量箱1.0m³, 布置在室內。室內外地平高差0. 3m。1.0m³鹽酸計量箱進酸口高度為1.729m , 計量箱基礎高0.1m ,20m3鹽酸儲罐直徑為2.5m。在本工程中我們采用了如圖2所示的布置形式。