浮動床水處理技術是一種逆流再生的固定床離子交換器。該技術具備逆流再生的一般優勢，同時還擁有運行流速高、再生時不亂層、操作簡單以及設備體積小等特點，因此受到了廣泛的關注。浮動床工藝不僅可以用于鈉離子交換軟化處理，還適用于陰、陽離子交換的化學除鹽。在中國，浮動床工藝也被應用于自動再生離子交換器中，取得了良好的成效。
工作原理
浮動床的工作過程包括沒藥樹層的運行和再生兩種狀態的交替循環。在運行狀態下，入口水從底部進入浮動床，經過下部分配裝置后均勻分布于床層。隨著上升水流的作用，整個樹脂層形成緊密狀態并向上浮動至頂部（成為成床）。在此期間，水在向上流動的同時完成了離子交換反應，并通過上部分配裝置流出體外。當床層失效后，可通過排水或停止進水的方式使樹脂層整體自由下落（稱為落床），隨后浮動床進入停運狀態。再生時，再生液從上部進入，經過上部分配裝置后均勻向下流過床層進行再生，接著使用合格的水繼續向下沖洗，直到出水達標后方可重新投入使用。在投入運行前，應首先進行成床后的向上流清洗（也稱順洗），確保出水達標后再將其送入給水箱。
設備結構
浮動床的主體結構通常采用鋼材制造，小型設備也可以使用環氧玻璃鋼或有機玻璃材質。殼體上設置了視鏡，便于觀察床層的運行狀況。內部包含上下分配裝置、床層、惰性沒藥樹（白球）層等組成部分。（1）頂部分配裝置：小型設備通常選擇孔板水帽或孔板濾網式設計，大型設備則更多采用弧形支管式。無論是何種形式，均應滿足以下條件以獲得更好的運行效果：出水裝置盡可能接近頂部，開孔布局合理，配水均勻，開孔面積不應過小，一般為出水管截面積的3-4倍。在運行時，為了避免樹脂流失，出水裝置上應包裹濾水網藻，通常采用18目窗紗，外部覆蓋50目聚對苯二甲酸乙二醇酯篩網。（2）底部進水裝置：對于直徑小于1.5米的小型離子交換器，一般采用孔板水帽或孔板濾網式進水裝置。為了減輕進水沖擊，通常在進水管出口處安裝擋板。大型離子交換器則采用穹形孔板加石英墊層的形式。（3）再生液分配裝置：舊設備改造的浮床通常將出水裝置與再生液分配裝置合二為一。然而，考慮到浮床工作流速遠大于再生液流速，同一裝置難以實現再生液的均勻分配，這可能導致浮床的工作交換容量偏低。因此，建議單獨設立再生液分配裝置，一般采用環形管開孔外包尼龍網的形式。（4）惰性沒藥樹層：浮床上方填充了一層類似于離子交換樹脂的白色球體，其性能穩定，機械強度高，密度小于1克/立方米，粒徑范圍為1.0-1.5毫米，填充高度一般為200-300毫米。由于惰性樹脂層比重較輕，在浮床充滿水后會自動漂浮在頂部，不會與離子交換樹脂混合。其主要作用在于防止碎樹脂堵塞濾網，提高再生液分配的均勻性。
運行操作
落床
當浮動床出水達到失效控制標準時，停止制水，樹脂層恢復原狀（落床）。落床有兩種方式：重力落床和壓力落床。重力落床：關閉進水門和出水門，靜置約2-3分鐘，沒藥樹因其自身重量會自然沉降，適合水墊層較低的設備。壓力落床：關閉進水門，打開下部排水門，利用出水壓力使樹脂下落，大約需要1分鐘，適合自動化控制系統。
再生
落床后，開啟再生液進口閥和倒U形管（防止空氣進入樹脂層，頂部通大氣）上的排水閥，使再生液自上而下流經床層，由倒U形管排出。
置換和正洗
進完再生液后，關閉再生液進口閥，開啟置換水進口閥（如用噴射器輸送再生液，則只需關閉濃再生液入口閥即可），立即進行置換，此時流速應控制與再生時相同，置換時間一般為15-30分鐘。然后調節水的流速至10-15米/小時，進行正洗，洗至排水基本合格，時間一般需15-20分鐘。正洗結束后，關閉清洗水進口閥和倒U形管上的排水閥，然后進行下述操作或轉入短期備用。
成床、順洗及制水運行
開啟下部進水閥和上部排水閥，以20-30米/小時的流速成床，使樹脂以密實狀整體向上浮起。然后繼續用向上流的水進行清洗，直至出水水質達到合格標準（一般僅需3-5分鐘）。出水合格后，即可開啟浮動床出口閥，關閉上部排水閥，投入運行。
體外清洗
當陽床運行15-20個周期后，陰樹脂運行20-30周期，樹脂受到污染、破損等因素影響，運行阻力增加，出水水質變差，需要體外清洗。
特征
高上升水速
在交換運行過程中保持較高的上升水速，使得樹脂床層能夠托起，最低水速通常約為7米/小時。在交換運行中，水速不能低于此值，且為了防止在托起床層時（稱成床）發生亂層現象，其流速應突然上升，不宜緩慢上升。在交換運行的任何時刻都不能降低水速，以避免出現沒藥樹層下落的現象。在國外，有時在浮床式離子交換系統中配備循環用水泵，當系統出力較低時，啟動此泵，以防止因床層中樹脂顆粒下落而發生亂層的現象。
充滿樹脂
為了防止在用水流托起樹脂層時發生亂層現象，在中國常采用在交換器中裝滿樹脂的方法。這種方法可以使樹脂在成床和落床時移動距離縮短，不易亂層；并且由于器內充滿了樹脂，設備的空間利用率較高。其缺點是無法在交換器內進行反洗，因此對進水濁度的要求較高，并且必須設置體外清洗設備，以便在必要時將離子交換樹脂轉移到交換器外面進行清洗。
樹脂浮動現象
在裝滿樹脂的浮床式交換器的實際運行中，由于樹脂層壓實和轉型等原因，在床層的底部會出現不大的水墊層，并有一小部分樹脂呈翻滾的浮動狀。這對出水水質的影響通常不大，因為在床層的上部，水流出口端的大部分樹脂沒有亂層，而且這些浮動態樹脂大多處于失效形態。另一種浮床設備是在交換器中保留有反洗空間，因此可以進行反洗，由于這一空間的存在，交換運行中必然會出現部分樹脂發生浮動的現象，在此類設備的運行中，至少應保持有40%的樹脂在上部配水裝置上壓實的狀態，方能保證出水水質良好。
壓頭損失小
浮床除了具有對流式工藝的優點外，還有水流通過床層的壓頭損失小的特點。這是因為它與水流從上至下的流向相比，沒藥樹層的壓實程度較小，因而水流阻力也小。同時，在浮床式工藝中樹脂受到的壓力也較小。浮床式離子交換設備的主要特征是在其頂部設有配水裝置，以收集出水和防止樹脂顆粒被帶出。在運行方面，浮床應有防止空氣進入設備內的措施，因為在浮床式交換器中樹脂常是裝滿的，如果有空氣進入交換器內，就很容易混入樹脂層中，從而影響其正常運行。通常采用的方法是，提高排水管的出口位置使其略高于樹脂層。
參考資料 >
浮床(關于浮床簡述).新浪愛問知識人·教育.2024-08-20
浮動床離子交換去離子水設備工作原理.仟凈去離子水設備.2024-08-20
[科普中國]-浮床.科普中國網.2024-08-20