真空法输送酸碱液系统在水处理中的应用

         离子交换技术在水处理领域中有着广泛的应用。离子交换树脂再生常用的药剂中有盐酸(HCl)和烧碱(NaOH), 为了维持除盐设备正常运行, 需设置一套与之相配套的用来储存、计量、制备和输送酸、碱液的再生系统。但由于浓酸、浓碱液对设备和人身有很强的腐蚀性, 因此, 在浓酸、浓碱液的输送过程中需要考虑防腐和安全问题。

        目前, 工程中常用的方法是泵加压输送法,该方法通常设置高位、低位储罐, 酸、碱液由汽车槽车运至, 自流到低位储罐, 然后用泵输送至高位储罐, 再生时自流到计量箱, 用喷射器将酸、碱液送入交换器中。在工程应用中也常不设低位储罐, 而用泵直接将酸、碱液由槽车输送至高位储罐。该方法存在的最大问题是泵的腐蚀, 我们对一些工程进行走访调查, 发现泵的腐蚀很普遍, 而且很严重, 需要经常更换新泵, 以维持系统正常运行。这是目前该系统中存在的一大难题。泵腐蚀泄漏以后, 泄漏的酸、碱液和易挥发的酸液气体会继续腐蚀设备基础、周围地面和其他设备, 造成周围工作环境的恶化。

          在实际应用中, 也有一些工程采用压缩空气输送系统。该系统中, 低位储罐至高位储罐、高位储罐至计量箱是通过压缩空气正压输送的。这就要求储罐呈密闭状态, 且需配备压缩空气系统。由于是正压输送, 一旦发生泄漏, 就会危及操作人员的安全。为了解决上述问题, 我们在实际工程中探索采用真空法输送酸碱液系统, 经过实际运行表明, 该方法运行可靠、操作安全。但由于受大气压力的限制,输送高度有限, 因此, 在工程应用中, 应针对不同地区对储罐和计量箱的相对高度差进行计算并合理布置, 使之满足工艺要求。

1、真空法输送酸碱液系统工艺流程

         真空法输送酸碱液系统工艺流程如图1所示。酸、碱液由槽车运至后, 自流进入酸、碱储罐, 再生时, 将计量箱抽成真空状态, 酸碱液在大气压力作用下从储罐流入计量箱。由于计量箱处于负压状态,这就解决了正压系统存在的安全隐患。另外, 该系统水泵不接触浓酸、碱液, 因此也解决了泵的腐蚀问题。但是, 正是由于计量箱经常处于负压状态, 对计量箱的密封性提出了更高的要求, 计量箱需要完全密封, 并要防止计量箱由于受外压而失稳变形。由于是真空操作, 受大气压力的限制, 理论输送高度≤10m , 在实际工程设计中, 应进行计算, 合理布置,使之满足工艺要求, 同时, 也应注意选择合适的抽真空方法。

图1　真空法输送酸碱液系统工艺流程图

2、关于输送高度问题

          真空法输送酸、碱液是靠大气压来完成的, 标准大气压为1.013×10⁵Pa(10m 水柱)。常用的酸、碱液的密度比水稍大(30%HCl溶液密度为1.149g/cm3,30%NaOH 溶液密度为1.328g/cm3)因此输送酸、碱液的极限高度小于10m(30%HCl溶液高度为8.7m ,30%NaOH 溶液高度为7.5m)。但由于计量箱无法达到绝对真空及管路中的压降损失,实际的输送高度仅有7～6m。针对这种情况, 在工程设计中应尽可能降低储罐与计量箱之间的相对高度差, 使系统在较小的真空度下即可平稳运行, 减少系统的总造价。下面结合实际工程对这一问题进行讨论。

         山东淄博傅山热电厂水处理车间盐酸系统中盐酸储罐20m³, 布置在室外; 盐酸计量箱1.0m³, 布置在室内。室内外地平高差0. 3m。1.0m³盐酸计量箱进酸口高度为1.729m , 计量箱基础高0.1m ,20m3盐酸储罐直径为2.5m。在本工程中我们采用了如图2所示的布置形式。