一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置及離子交換樹脂連續(xù)再生方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置及離子交換樹脂連續(xù)再生方法，屬于樹脂再生技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的再生裝置在同一個塔床內(nèi)設(shè)置反洗、再生置換、慢洗、洗凈等不同的功能區(qū)段，樹脂流動經(jīng)過這些功能區(qū)從而完成相應(yīng)的反洗、再生置換、慢洗、洗凈等步驟，本發(fā)明中不同階段再生廢水被充分重復(fù)利用，相比傳統(tǒng)再生方式有很的大節(jié)水優(yōu)勢，大大減少水的消耗量，節(jié)省成本。在再生過程中，再生液與樹脂逆向流動接觸，使含有不同濃度再生劑的再生液與不同再生程度的樹脂接觸反應(yīng)直至被排出，再生劑利用率高，耗量小，節(jié)約成本且再生廢藥排放量少。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于樹脂再生技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝 置及離子交換樹脂連續(xù)再生方法。 一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置及離子交換樹脂連續(xù)再生 方法
【背景技術(shù)】
[0002] 離子交換樹脂是帶有官能團（有交換離子的活性基團）、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的 高分子化合物，通常是球形顆粒物。離子交換樹脂中化學(xué)活性基團的種類決定了樹脂的主 要性質(zhì)和類別。首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離 子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強 堿性和弱堿性兩類。在凈水處理技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)常通過陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂來去 除水中的陽離子和陰離子，進而對水進行純凈化處理，但是隨著使用時間的延長及使用次 數(shù)的增加，當(dāng)陽離子和陰離子樹脂吸附飽和后，就失去了繼續(xù)吸附離子的能力，此時必須利 用再生液對陽離子和陰離子樹脂進行再生處理后，才能恢復(fù)其吸附能力。
[0003] 離子交換樹脂再生通常發(fā)生在樹脂廠出廠時的轉(zhuǎn)型再生或者離子交換系統(tǒng)的運 行失效后再生。離子交換樹脂的再生方式主要分為順流再生和逆流再生兩種。順流再生時 原水與再生液流過交換劑層的方向相同。因此在再生液流過交換劑層時首先接觸到的是交 換劑層上部完全失效的已包含上部交換劑層被置換出來的離子，影響交換劑層下部的再主 度(再生度指離子交換劑層中已再生離子量與全部交換容量的比值），造成處理水質(zhì)降低、 再生劑耗量增加。逆流再生時原水從交換器上部進人與再生液的方向相反，由于逆流再生 方法相比順流再生的方法具有再生高質(zhì)量，再生效果好等優(yōu)點，成為常用的再生方法，但是 現(xiàn)有的逆流再生設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，再生時間較長，再生效率低且再生成本高，藥品消耗量高， 廢水產(chǎn)生量大。例如，中國專利申請?zhí)枮?01410264988.2，申請公布日為2014年8月27日的 專利文件公開了一種離子交換樹脂的體外逆流再生工藝，按以下步驟進行:A.在生產(chǎn)軟水 的同時，從離子交換器下部連續(xù)排出失效的樹脂;B.失效樹脂經(jīng)噴射輸送進入收集罐，輸送 液從收集罐的上部排出，失效樹脂從收集罐的底部排出，進入再生罐;C.向再生罐下部通入 再生液，失效樹脂進行逆流再生，再生樹脂從再生罐的底部排出，進入清洗罐;D.從清洗罐 的下部進水，反向清洗掉再生樹脂上殘留的再生液，清洗后的再生樹脂從清洗罐底部排出， 經(jīng)噴射輸送回到離子交換器。又如，中國專利申請?zhí)枮?01520285410.5,申請公布日為2015 年9月30日的專利文件公開了一種吸附樹脂逆流清洗裝置，包括吸附樹脂清洗罐，吸附樹脂 清洗罐上部設(shè)有樹脂進口、排液口和排氣口，吸附樹脂清洗罐下部設(shè)有樹脂排出口、進液 口、和出液口，吸附樹脂清洗罐上端還裝有轉(zhuǎn)動軸和用于驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動裝置，轉(zhuǎn)動 軸的下端連接轉(zhuǎn)動葉片;吸附樹脂清洗罐的罐體外側(cè)還設(shè)有兩對超聲波發(fā)生器。
[0004] 傳統(tǒng)的再生方式為在一個再生容器內(nèi)分批次，依次按照反洗、注藥(再生置換）、慢 洗、清洗一步一步進行再生。存在以下問題：1.再生步驟復(fù)雜;2.再生劑利用率低，藥劑浪費 嚴重;3.再生耗水量大，不但需要大量的用水費用，再生廢水處理同樣也需要花費很大的費 用;4.通常完成一次再生需要花較長的時間，再生時間效率低。因此需要研究一種經(jīng)濟實用 的樹脂連續(xù)再生裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 1.要解決的問題
[0006] 針對現(xiàn)有的樹脂逆流再生裝置均存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大、再生效率低、經(jīng)濟效 益差等問題，本發(fā)明提供一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置及離子交換樹脂連續(xù)再生方法， 在同一個塔床內(nèi)設(shè)置反洗、再生置換、慢洗、洗凈等不同的功能區(qū)段，樹脂流動經(jīng)過這些功 能區(qū)從而完成相應(yīng)的反洗、再生置換、慢洗、洗凈等步驟，提高再生劑的利用效率，減少水耗 和廢水排放、節(jié)約成本。
[0007] 2.技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0009] -種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，包括罐體、樹脂注入口、反洗水進水口、進藥口、 清洗水排出口、樹脂排出口、清洗進水口和再生廢液排出口，所述的再生廢液排出口設(shè)置在 罐體的頂部，所述的樹脂注入口設(shè)置在罐體的上部，所述的進藥口設(shè)置在罐體的中部，所述 的反洗水進水口設(shè)置在樹脂注入口和進藥口之間，所述的樹脂排出口設(shè)置在罐體的下部， 所述的清洗水排出口設(shè)置在進藥口和樹脂排出口之間，所述的慢洗水進出口設(shè)置在進藥口 和清洗水排出口之間，靠近清洗水排出口的位置，所述的清洗進水口設(shè)置在罐體的底部。
[0010] 優(yōu)選地，所述的反洗水進水口與罐體頂部之間的區(qū)域為樹脂反洗區(qū)，其高度出為 0.6~1.2m;所述的樹脂注入口距離反洗水進水口的高度出=出/3,樹脂反洗區(qū)的上部還設(shè) 有樹脂層高檢測裝置。
[0011] 優(yōu)選地，所述的進藥□與反洗水進水口之間的區(qū)域為再生置換區(qū)，其高度H3 = LV1* T1，其中，LV1S樹脂注入罐體的線性流速，T1S樹脂在再生置換區(qū)內(nèi)的停留時間。
[0012]優(yōu)選地，所述的清洗水排出口距離進藥口之間的區(qū)域為慢洗區(qū)，其高度H4 = SRV* V1/V4，其中，SRV為慢洗區(qū)內(nèi)樹脂的慢洗水量，Vi為樹脂注入罐體的體積流速，V4為慢洗區(qū)內(nèi) 水的體積流速。
[0013] 優(yōu)選地，所述的清洗水排出口距離罐體底部的區(qū)域為樹脂洗凈區(qū)，其高度抱為0.6 ~1·5m〇
[0014] 優(yōu)選地，所述的樹脂反洗區(qū)的直徑D1與再生置換區(qū)的直徑D滿足以下關(guān)系= D1SD13
[0015] 優(yōu)選地，當(dāng)再生液需要加熱時，在慢洗區(qū)的下部設(shè)置慢洗進水口，慢洗進水口位置 在清洗排水口上方。
[0016] 優(yōu)選地，當(dāng)再生廢液的流量滿足樹脂反洗區(qū)的反洗流量要求時，反洗水進水口的 進水流量為0。
[00〃]優(yōu)選地，當(dāng)樹脂洗凈區(qū)中的水流速和慢洗區(qū)中的水流速相等時，清洗水排出口的 出水流速為〇,慢洗區(qū)和樹脂洗凈區(qū)合二為一，以樹脂洗凈區(qū)命名。
[0018]上述的離子交換樹脂連續(xù)再生裝置用于再生樹脂的方法，其步驟為：
[0019] (1)啟動連續(xù)再生裝置：
[0020]注滿待再生的失效樹脂至再生置換區(qū)上部高度后停止補入樹脂;按照傳統(tǒng)再生模 式從連續(xù)再生裝置底部清洗進水口注入再生劑和水，依次經(jīng)過反洗、注藥、慢洗步驟，并根 據(jù)樹脂再生時的反洗流速、再生劑量、再生液濃度、再生液注藥流速、慢洗和洗凈水量等參 數(shù)來確定每一步驟的流速、注藥量、注藥濃度以及時間等參數(shù)，所有再生廢液從罐體上部再 生廢液排出口排出；當(dāng)慢洗步驟完成后系統(tǒng)開始按正常清洗進水量對樹脂進行清洗;調(diào)整 清洗進水和清洗排水流量至設(shè)計正常范圍；根據(jù)慢洗水水量需求，調(diào)整清洗水排水流量，使 得一部分清洗水從清洗水排水口排出，一部分滿足慢洗流量需求的清洗水進入慢洗區(qū)作為 慢洗水繼續(xù)向上運行；在正式啟動清洗水進水的同時再生注藥即可同時啟動，即從進藥口 按照設(shè)計的進藥流速注入再生劑；當(dāng)清洗水進水總流量達到樹脂洗凈區(qū)樹脂洗凈需求量又 或者是通過樹脂排出點儀表檢測樹脂已洗凈時，再生樹脂即可排出，同時，待再生樹脂持續(xù) 補入，樹脂反洗正式啟動，連續(xù)再生裝置正式進入連續(xù)再生狀態(tài)；
[0021] (2)連續(xù)再生過程：
[0022] (2.1)樹脂補入及運行：失效樹脂由樹脂注入口補入，并緩慢向下部運行，自上而 下分別經(jīng)過樹脂反洗區(qū)、再生置換區(qū)、慢洗區(qū)、樹脂洗凈區(qū)最終完成再生后從樹脂排放口排 出；在樹脂反洗區(qū)內(nèi)通過樹脂層高檢測裝置檢測樹脂的實際高度并以此控制樹脂的補入和 排出速度，失效樹脂注入的線性流速控制在〇. 5m/Hr-5m/Hr (主罐體內(nèi)流速，不含反洗區(qū)）之 間；
[0023] (2.2)反洗進水和排水:反洗水從反洗水進水口注入，和再生廢液混合在一起成為 反洗水，對注入的樹脂進行反洗后從頂部再生廢液排出口排出，反洗水在反洗區(qū)中的線性 流速控制在10~15m/Hr之間；
[0024] (2.3)再生注藥：當(dāng)停止從清洗進水口注入再生劑后開始由進藥口注入再生劑，與 上行的慢洗水混合成再生液后向上部緩慢運行并對再生置換區(qū)的樹脂進行再生，直至進入 樹脂反洗區(qū)和反洗進水混合并對新注入的失效樹脂反洗后從再生廢液排出口排出，再生液 在再生置換區(qū)的線性流動速度控根據(jù)樹脂的再生流速及樹脂注入速度不同，一般制在1~ 8m/Hr之間；
[0025] (2.4)清洗進水和排水:清洗進水自樹脂洗凈區(qū)下部清洗進水口注入，向上部運行 對樹脂進行清洗，到達樹脂洗凈區(qū)頂部時，根據(jù)慢洗水水量需求，一部分清洗水進入慢洗 區(qū)，作為慢洗水繼續(xù)上行，對樹脂進行慢洗，多余的清洗水從清洗水排出口排出，慢洗水和 清洗水在罐體中的線性流速分別控制在1~8m/Hr和2~50m/Hr之間。
[0026] 本發(fā)明的再生裝置詳細結(jié)構(gòu)說明如表1所示：
[0027] 表1本發(fā)明中的樹脂連續(xù)再生裝置的配置說明

[0030] 本發(fā)明的再生裝置的各部分的運行功能說明如下：
[0031] (1)樹脂補入及運行:失效樹脂由樹脂注入口 101從反洗區(qū)1中部補入，并緩慢向下 部運行，自上而下分別經(jīng)過樹脂反洗區(qū)1、再生置換區(qū)2、慢洗區(qū)3、樹脂洗凈區(qū)4最終完成再 生后由樹脂排出口 402排出。
[0032] (2)反洗進水和排水:反洗水從樹脂反洗區(qū)1底部由反洗水進水口 102注入，和再生 裝置中再生置換區(qū)2中由下向上流動的再生置換廢藥混合在一起成為反洗水，對注入的樹 脂進行反洗，最后從頂部再生廢液排放口 6排出。
[0033] (3)再生注藥:再生劑由設(shè)置在再生置換區(qū)2底部的進藥口 201注入，和來自慢洗區(qū) 3上行的慢洗水混合成再生液，然后緩慢向上部運行，對再生置換區(qū)2內(nèi)部的樹脂進行再生， 最后成為再生置換廢藥進入反洗區(qū)。
[0034] (4)清洗進水和排水:清洗進水由設(shè)置在樹脂洗凈區(qū)4下部的清洗水進水口 5注入， 向上部運行對樹脂洗凈區(qū)4內(nèi)的樹脂進行清洗，到達樹脂洗凈區(qū)4上部時，一部分清洗水從 清洗水排出口 401排出，另一部分清洗水進入慢洗區(qū)3,作為慢洗水繼續(xù)上行，對樹脂進行慢 洗;而從清洗水排出口 401排出的水可以通過加壓后優(yōu)先用于反洗進水。
[0035] (5)樹脂反洗區(qū)1:失效樹脂從此區(qū)域內(nèi)補入，樹脂和流速相對較快的反洗水逆向 接觸，完成反洗步驟，樹脂中污染物雜質(zhì)可被有效去除。并且由于反洗水是由再生置換區(qū)的 廢液和反洗進水混合而成，含有一定濃度的再生劑。此時的樹脂在完成反洗的同時，也可利 用反洗水中的低濃度藥劑完成部分再生，并消耗掉反洗水中的再生劑，使得反洗水中藥品 濃度降到最低后作為再生廢液排放。（應(yīng)用在陰、陽離子樹脂用酸堿再生的系統(tǒng)當(dāng)中時可以 通過檢測再生廢液排放PH的方式來控制再生劑注入量，以達到再生劑利用率最高的效果。）
[0036] 由于本再生裝置的應(yīng)用成敗與否和裝置內(nèi)樹脂層高度的控制有著極其密切的關(guān) 聯(lián)，因此本設(shè)計將樹脂層高檢測作為一項重要配置設(shè)置在本裝置當(dāng)中。
[0037] (6)再生置換區(qū)2:樹脂進入再生置換區(qū)后在自上而下的運行過程中和再生液發(fā)生 逆向流動接觸，樹脂越往下運行，接觸到的再生液中再生劑濃度和純度越高，樹脂完成的再 生比例越大;而再生液則是越向上運行，接觸到的樹脂失效程度越高，再生液中再生劑被逐 步消耗直至濃度降到極低水平。在進藥處(進藥口 201上方位置），此時，因為經(jīng)歷之前的逐 步再生過程，樹脂已幾乎完全被再生;而在此處，樹脂處于濃度最高最純凈的再生液當(dāng)中， 確保樹脂可達到最佳再生效果。
[0038] (7)慢洗區(qū)3:在樹脂在向下移動過程中，當(dāng)越過進藥口時，樹脂即進入慢洗區(qū)；此 時的樹脂已經(jīng)完成再生置換，但樹脂內(nèi)部和周圍的水中含有很高濃度的再生劑。在慢洗區(qū)3 中樹脂和慢洗水發(fā)生逆向運行接觸;在慢洗水的清洗作用下，樹脂中所含的再生劑含量逐 步降低，樹脂被逐步洗凈；
[0039] (8)樹脂洗凈區(qū)4:通常情況下樹脂再生后需要使用一定的清洗水量來將樹脂洗 凈，而慢洗水由于流量較小，往往不能滿足樹脂完全洗凈的要求。因此通常在慢洗之外還需 要對樹脂進行加強清洗，因此需要在此設(shè)置樹脂洗凈區(qū)4。在洗凈區(qū)4內(nèi)樹脂和大流量的清 洗水發(fā)生逆向運行接觸，直至被完全洗凈后排出再生裝置(應(yīng)用在陰、陽離子樹脂用酸堿再 生的系統(tǒng)當(dāng)中時可以通過檢測樹脂排出點上方清洗水的PH的方式來確認樹脂被洗凈的程 度，同時也可以防止清洗水過量或不足，從而達到最佳的節(jié)水及清洗效果）。
[0040] (9)當(dāng)待再生樹脂進行再生時需要對再生液進行加熱時，本發(fā)明的樹脂再生裝置 需要在慢洗區(qū)底部設(shè)置慢洗進水口 301。再生時，清洗水全部從清洗水排出口 401排出；從慢 洗進水口 301注入經(jīng)過加熱的慢洗水，并同時對從進藥口 201注入的再生劑進行加熱。
[0041 ] (10)當(dāng)樹脂洗凈區(qū)4中的水流速和慢洗區(qū)3中的水流速相等時，清洗水排出口401 可以取消，慢洗區(qū)3和樹脂洗凈區(qū)4合二為一。
[0042] (11)本發(fā)明的離子交換樹脂連續(xù)再生裝置可以通過縮小樹脂反洗區(qū)的直徑的方 法來提高再生廢液進入樹脂反洗區(qū)的線性流速從而減少反洗水進水流量，當(dāng)再生廢液進入 反洗區(qū)時線性流速可以達到反洗流速需求時，在此情況下，反洗進水口 102則可以取消，此 時可按照直徑的不同來對再生置換區(qū)和反洗區(qū)進行區(qū)分。
[0043] 本發(fā)明中再生裝置設(shè)計的重要參數(shù)如表2所示：
[0044] 表2本發(fā)明中再生裝置的重要參數(shù)設(shè)計

[0047] 3.有益效果
[0048] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
[0049] (1)本發(fā)明在同一個塔床內(nèi)實現(xiàn)了反洗、再生置換、慢洗、洗凈不同功能的集合，樹 脂流動經(jīng)過這些功能區(qū)從而完成相應(yīng)的反洗、再生置換、慢洗、洗凈等步驟，相比于傳統(tǒng)再 生方式，單位時間內(nèi)可再生樹脂量更大，在再生過程中，再生液與樹脂逆向流動接觸，使不 同濃度的再生液與不同再生程度的樹脂接觸反應(yīng)(再生程度最高的樹脂和最高濃度再生液 接觸，再生程度最低的樹脂和最低濃度再生液接觸)直至被排出，再生劑利用率高，耗量小， 節(jié)約成本且再生廢藥排放量少；
[0050] (2)本發(fā)明在樹脂再生和洗凈過程中，總是用最干凈的水清洗最干凈的樹脂，而含 藥量較高的水被用于清洗含藥量更高的樹脂，可達到最佳的清洗效果；同時可以做到不同 階段的水被重復(fù)利用(清洗水出水作為慢洗水的水源，慢洗水出水作為注藥稀釋用水，再生 廢液被用作對樹脂進行反洗，整個過程中不但水本身被重復(fù)利用，水中含有的藥劑也得到 最大限度的回收利用），相比傳統(tǒng)再生方式有很大的節(jié)水優(yōu)勢，大大減少水的消耗量，節(jié)約 用水成本；
[0051] (3)本發(fā)明中，由于再生廢水及廢藥排放量少，因此，在再生廢液的處理上所需要 花的成本也大大降低；
[0052] (4)本發(fā)明中，再生過程中的反洗、再生置換、慢洗、洗凈幾個步驟在塔內(nèi)同時進 行，再生時間效率變高；
[0053] (5)本發(fā)明的再生裝置與結(jié)合離子交換系統(tǒng)應(yīng)用時，樹脂再生時離子交換塔本身 可持續(xù)采水，可以避免塔床中樹脂整體失效的情況，產(chǎn)水水質(zhì)更有保證，可大大減少樹脂 量，與之同時，投入成本、空間可相應(yīng)減?。?br>[0054] (6)本發(fā)明中可通選用合理的運行流速以及過對各功能區(qū)的直徑、高度進行合理 的設(shè)計調(diào)整，達到結(jié)構(gòu)最簡單、再生效果最好、耗水耗藥量最低的效果。 四、【附圖說明】
[0055] 圖1為本發(fā)明中樹脂再生裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明中樹脂再生時再生液需要加熱時的再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057] 圖3為本發(fā)明的慢洗區(qū)中的水流速等于樹脂洗凈區(qū)中的水流速時取消清洗水排水 的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058] 圖4為本發(fā)明中取消反洗水進水的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059] 圖5為本發(fā)明中取消反洗水進水和清洗水排水的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060] 圖6為實例1中所采用的系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061] 圖7為本發(fā)明的再生裝置與浮式床離子交換系統(tǒng)組合應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062] 圖8為實例2中本發(fā)明的再生裝置與浮式床離子交換系統(tǒng)組合應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0063] 圖9為實例3中本發(fā)明的再生裝置作為多套離子交換系統(tǒng)再生裝置集中替代的組 合應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0064] 圖中：1、樹脂反洗區(qū)；2、再生置換區(qū)；3、慢洗區(qū)；4、樹脂洗凈區(qū)；5、清洗進水口；6、 再生廢液排出口；7、樹脂層高檢測點；101、樹脂注入口； 102、反洗水進水口；201、進藥口； 301、慢洗進水口； 401、清洗水排出口； 402、樹脂排出口； 8、浮式床離子交換塔;801、出水口； 802、再生樹脂注入口； 803、樹脂失效檢測點；804、失效樹脂排出口； 805、進水口； 9、離子交 換塔;901、離子交換塔進水口；902、離子交換塔樹脂排出口；903、離子交換塔樹脂注入口； 904、離子交換塔出水口。
[0065]五、具體應(yīng)用實施方式
[0066] 本設(shè)計的離子交換樹脂連續(xù)再生裝置主要可用于樹脂廠的出廠再生轉(zhuǎn)型；或者和 離子交換系統(tǒng)連續(xù)一對一配合使用，達到離子交換系統(tǒng)連續(xù)運行的效果;又或者作為傳統(tǒng) 離子交換系統(tǒng)的再生裝置集中替代。
[0067] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步進行描述。
[0068] 5.1實施例1
[0069] 本實施例對一批樹脂需要進行再生轉(zhuǎn)型工作，樹脂形式為陰離子型樹脂，交換容 量為1.2eq，使用40% (質(zhì)量分數(shù))的NaOH再生劑，每天需要轉(zhuǎn)型生產(chǎn)250m3離子交換樹脂。
[0070] 表3本實施例中離子交換樹脂主要技術(shù)設(shè)計參數(shù)：

[0075] 根據(jù)上述計算，可以選用如附圖1所示的連續(xù)離子交換裝置進行再生，包括罐體、 樹脂注入口 101、反洗水進水口 102、進藥口 201、清洗水排出口 401、樹脂排出口 402、清洗進 水口 5和再生廢液排出口6,再生廢液排出口6設(shè)置在罐體的頂部，所述的樹脂注入口 101設(shè) 置在罐體的上部，進藥口 201設(shè)置在罐體的中部，反洗水進水口 102設(shè)置在樹脂注入口 101和 進藥口 201之間，樹脂排出口 402設(shè)置在罐體的下部，清洗水排出口 401設(shè)置在進藥口 201和 樹脂排出口 402之間，清洗進水口 5設(shè)置在罐體的底部，清洗進水口 5與進藥口 201之間設(shè)有 連通管，再生裝置的尺寸設(shè)計參數(shù)如表4所示。由于本方案設(shè)計為使用清洗水排水對補入的 樹脂進行反洗，因此在附圖1所示的再生裝置設(shè)計基礎(chǔ)上增加了清洗水加壓栗并將清洗水 加壓輸送到清洗進水管路當(dāng)中，最終形成了如圖6所示的設(shè)計。據(jù)樹脂廠商推薦參數(shù)再生操 作步驟如下：
[0076] 連續(xù)再生運行:失效樹脂由樹脂注入口 101補入，并緩慢向下部運行，樹脂補入的 體積流速為25m3/Hr，再生裝置直徑為3.6m，樹脂在連續(xù)再生裝置主桶體內(nèi)（反洗區(qū)除外）向 下運行的線性流速為2.5m/Hr;反洗水從反洗區(qū)底部反洗水進水口 102注入，和再生置換廢 藥混合在一起成為反洗水，反洗水的線性流速為12.7m/Hr，反洗區(qū)直徑設(shè)計為3.2米，反洗 水體積流速為102m 3/Hr，其中有23.7m3/Hr的反洗水來自于再生置換廢藥，78.3m3/Hr來自于 清洗排水，樹脂反洗區(qū)1高度為1.2m;再生劑自進藥口 201注入，和上行的慢洗水混合成再生 液后向上部緩慢運行并對再生置換區(qū)的樹脂進行再生，再生液濃度為5%，再生液體積流速 為23.76m 3/Hr，其中稀釋進水(慢洗水)體積流速為21.7m3/Hr，其余來自再生藥品。再生置換 區(qū)高度為1.5m，樹脂在再生置換區(qū)和再生液的接觸時間為36分鐘，再生劑過量系數(shù)為10%， 完成再生置換的樹脂下行進入慢洗區(qū)3;慢洗區(qū)的慢洗水流速和稀釋水流速相同為21.7m 3/ Hr，根據(jù)樹脂資料，該樹脂的慢洗水體積為2BV，因此慢洗區(qū)3高度為2.3m;樹脂經(jīng)過慢洗區(qū)3 后進入樹脂洗凈區(qū)4,根據(jù)樹脂資料，此樹脂的快洗(清洗)水量體積為3-6BV，此處按5BV設(shè) 計，樹脂洗凈區(qū)4設(shè)計高度為I. 25m，因此樹脂的清洗水量為100m3/Hr。清洗水對樹脂進行洗 凈后其中流量21.7m3/Hr的進入了慢洗區(qū)作為慢洗水對慢洗區(qū)的樹脂進行慢洗;而多余的 78.3m 3/Hr的水則被加壓后用于樹脂的反洗。
[0077]從以上計算可以得出：使用連續(xù)再生裝置對這些樹脂進行再生時再生劑消耗量為 33000Kg(40%)，廢水排放總量為1000m3,總耗時為10小時。分別相當(dāng)于使用傳統(tǒng)再生方式 再生時的0.7倍、0.4倍和0.6倍左右。因此可以看出使用離子交換樹脂連續(xù)再生裝置的節(jié)水 節(jié)藥效果十分顯著，且再生速度也遠快于傳統(tǒng)再生方式。
[0078] 5.2實施例2
[0079]本實施例中處理的樹脂為某水處理系統(tǒng)陽塔(羅門哈斯1200Na)，處理量為240m3/ Hr，水中的陽離子負荷為10mmol/L(即10mol/m3)。
[0080]表5實例2離子交換樹脂主要技術(shù)設(shè)計參數(shù)：
[0082]根據(jù)前面參數(shù)可以算出：
[0083]樹脂運行失效的速度為
[0084] 240m3/Hr*10mol/m3/1.2eq = 2000L/Hr
[0085] 根據(jù)本發(fā)明，可以考慮如附圖7所示:設(shè)計一套陽離子交換系統(tǒng)并配套設(shè)計1臺再 生速度為2000L/Hr的離子交換樹脂連續(xù)再生裝置和來為離子交換系統(tǒng)提供配套再生，組合 成一套可不間斷運行的連續(xù)離子交換系統(tǒng)。
[0086] 其中連續(xù)再生裝置詳細設(shè)計參數(shù)如下：
[0087] 表6實例2離子交換樹脂連續(xù)再生裝置設(shè)計參數(shù)：
[0089]根據(jù)上述計算，由于反洗水和清洗水的體積流速分別可設(shè)計成和再生液以及慢洗 水流速相同，因此，可以選用如圖5所示的取消清洗排水和反洗進水的離子交換樹脂連續(xù)再 生裝置。即可以將附圖7中所示的系統(tǒng)簡化成附圖8中所示的離子交換塔和連續(xù)離子交換裝 置組合，包括罐體、樹脂注入口 101、進藥口 201、樹脂排出口 402、清洗進水口 5和再生廢液排 出口 6,再生廢液排出口6設(shè)置在罐體的頂部，所述的樹脂注入口 101設(shè)置在罐體的上部，進 藥口 201設(shè)置在罐體的中部，樹脂排出口 402設(shè)置在罐體的下部，清洗進水口 5設(shè)置在罐體的 底部，清洗進水口 5與進藥口 201之間設(shè)有連通管;浮式床離子交換塔8上設(shè)有出水口 801、再 生樹脂注入口 802、樹脂失效檢測點803、失效樹脂排出口 804和進水口 805，進水口位于浮式 床離子交換塔8的底部，出水口 801位于浮式床離子交換塔8的頂部。
[0090]注:如果在設(shè)計計算過程發(fā)生有清洗水體積流速等于慢洗水體積流速而再生液體 積流速小于反洗所需體積流速時則可按照圖3所示方案設(shè)計;而當(dāng)清洗水體積流速大于慢 洗水體積流速而再生液體積流速等于反洗所需體積流速時則可按照圖4所示方案設(shè)計。據(jù) 樹脂廠商推薦參數(shù)運行及再生操作步驟如下：
[0091 ]離子交換樹脂塔在運行過程中，原水從離子交換樹脂塔進水口 805進入，和離子交 換樹脂塔8中離子交換樹脂發(fā)生交換后產(chǎn)水從離子交換樹脂塔的出水口801流出。由于原水 最先接觸到的是進水端的樹脂，因此進水端的樹脂首先失效，隨著離子交換塔的持續(xù)運行， 樹脂失效點逐漸向產(chǎn)水端推進。在本應(yīng)用中，在離子交換塔的塔身中部設(shè)置兩個離子交換 樹脂失效監(jiān)測點803。當(dāng)檢測到靠近產(chǎn)水端的監(jiān)測點樹脂已經(jīng)失效時連續(xù)再生裝置開始啟 動運行連續(xù)再生狀態(tài)。當(dāng)檢測到靠近進水端的樹脂失效監(jiān)測點的樹脂未失效時，連續(xù)再生 裝置暫停運行。通過這種方法始終確保離子交換系統(tǒng)處于有效產(chǎn)水狀態(tài)，同時確保進水端 的樹脂被充分交換利用。離子交換樹脂連續(xù)再生裝置的再生能力要求大于等于離子交換樹 脂塔中的樹脂失效速度。
[0092] 連續(xù)再生裝置啟動時，離子交換樹脂塔進水端失效樹脂被樹脂抽出栗從失效樹脂 排出口 804抽出并注入連續(xù)再生裝置的樹脂注入口 101，并緩慢向下部運行，樹脂補入的體 積流速為2m3/Hr，再生裝置直徑為0.8m，樹脂在連續(xù)再生裝置主桶體內(nèi)（反洗區(qū)除外）向下 運行的線性流速為4m/Hr;連續(xù)再生裝置的樹脂反洗區(qū)內(nèi)1反洗水的線性流速為12m/Hr，反 洗區(qū)直徑設(shè)計為0.5米，反洗水體積流速為2.4m 3/Hr，反洗水全部來自于再生置換廢藥，樹 脂反洗區(qū)1高度為Im;再生劑自進藥口 201注入，和上行的慢洗水混合成再生液后向上部緩 慢運行并對再生置換區(qū)的樹脂進行再生，再生液濃度為4%，再生液體積流速為2.4m 3/Hr， 其中稀釋進水(慢洗水)體積流速為2.16m3/Hr，其余來自再生藥品。再生置換區(qū)高度為2m， 樹脂在再生置換區(qū)和再生液的接觸時間為30分鐘，再生劑過量系數(shù)為10%，完成再生置換 的樹脂下行進入慢洗區(qū)3;慢洗區(qū)的流速和稀釋水流速相同為2.16m 3/Hr，根據(jù)樹脂資料，該 樹脂的慢洗水體積為2BV，因此慢洗區(qū)3高度為1.9m;樹脂經(jīng)過慢洗區(qū)3后進入樹脂洗凈區(qū)4 根據(jù)樹脂資料，此樹脂的快洗水量體積為1-3BV，此處設(shè)計為1BV，樹脂洗凈區(qū)4設(shè)計高度為 Im，因此樹脂的快洗水量為2m3/Hr，為滿足慢洗水量要求，將清洗水量設(shè)計為2.16m3/Hr;樹 脂在洗凈區(qū)洗凈后再次通過樹脂回送栗注入到離子交換樹脂塔的產(chǎn)水端中參與運行，同 時，新注入的再生樹脂將樹脂塔內(nèi)原有樹脂推向進水端，確保產(chǎn)水端中充填的始終是完成 再生的樹脂，確保產(chǎn)水水質(zhì)。
[0093] 當(dāng)使用連續(xù)離子交換樹脂再生裝置配和離子交換樹脂配套使用時可以大大的減 少系統(tǒng)的設(shè)計樹脂量，從而使得設(shè)備投入成本降低;而在設(shè)備運行過程中其再生劑消耗量 和耗水量也將遠低于使用傳統(tǒng)再生方式時的再生劑耗量和耗水量。在本實例中再生劑耗量 和耗水量將分別是傳統(tǒng)再生方式的1/2和1/4,節(jié)水節(jié)藥效果十分顯著。
[0094] 5.3實施例3
[0095]本實施例中處理的是某水處理系統(tǒng)陽塔（羅門哈斯4200C1)，處理量為500m3/Hr， 水中的陽離子負荷為5mmol/L(g卩5mol/m3)，考慮到再生除硅的問題需要對樹脂再生進行加 熱。
[0096]表7實例3離子交換樹脂主要技術(shù)設(shè)計參數(shù)：
[0098]按照傳統(tǒng)的設(shè)計可選用的設(shè)計為：
[0099]設(shè)計11套離子交換系統(tǒng)，10用1倍設(shè)計，每套樹脂量12000L，運行再生周期為24小 時。
[0100]在本實例中我們推薦的設(shè)計方案為用離子交換樹脂連續(xù)再生裝置作為傳統(tǒng)離子 交換系統(tǒng)再生系統(tǒng)集中替代的方案，如附圖9所示。
[0101]離子交換系統(tǒng)仍按照，1〇用1倍設(shè)計，每套樹脂量12000L，此外設(shè)計一套再生能力 大于等于整套系統(tǒng)樹脂失效速度的離子交換樹脂連續(xù)再生裝置為設(shè)計的11套離子交換樹 脂塔做配套再生。
[0102] 其再生能力為：500*5/0 · 5 = 5000L/Hr。
[0103] 表8實例3離子交換樹脂連續(xù)再生裝置設(shè)計參數(shù)：
[0105]根據(jù)上述計算，可以選用如附圖2所示的連續(xù)離子交換裝置進行再生，和離子交換 系統(tǒng)組成如圖9所示的設(shè)計組合。包括罐體、樹脂注入口 101、反洗水進水口 102、進藥口 201、 慢洗進水口 301、清洗水排出口 401、樹脂排出口 402、清洗進水口 5和再生廢液排出口 6，再生 廢液排出口 6設(shè)置在罐體的頂部，所述的樹脂注入口 101設(shè)置在罐體的上部，反洗水進水口 102設(shè)置在樹脂注入口 101和進藥口 201之間，進藥口 201設(shè)置在罐體的中部，慢洗進水口 301 設(shè)置在罐體的中部慢洗區(qū)3的下部位置，樹脂排出口 402設(shè)置在罐體的下部，清洗水排出口 401設(shè)置在進藥口 201和樹脂排出口 402之間，清洗進水口 5設(shè)置在罐體的底部;離子交換系 統(tǒng)包括離子交換塔9，離子交換塔9上設(shè)有離子交換塔進水口 901 (頂部）、離子交換塔樹脂排 出口 902(上部）、離子交換塔樹脂注入口 903(下部)和離子交換塔出水口 904(底部）。據(jù)樹脂 廠商推薦參數(shù)運行及再生操作步驟如下：
[0106] 當(dāng)在運行過程中的套離子交換塔9其中的1套檢測到運行失效后，該套離子交換樹 脂塔停止運行，備用的離子交換塔投入運行；
[0107] 當(dāng)前失效的離子交換樹脂塔9和離子交換樹脂塔連續(xù)再生裝置通過閥門切換組合 成成1對1連續(xù)再生循環(huán)模式。失效樹脂由離子交換塔樹脂排出口排出，經(jīng)樹脂抽出栗加壓 后由離子交換樹脂連續(xù)再生裝置樹脂注入口 101注入離子交換樹脂連續(xù)再生裝置當(dāng)中，并 緩慢向下部運行，樹脂注入的體積流速為5m3/Hr，再生裝置直徑為1.8m，樹脂在連續(xù)再生裝 置主桶體內(nèi)（反洗區(qū)除外）向下運行的線性流速為2m/Hr;反洗水從反洗區(qū)底部反洗水進水 口 102注入，和再生置換廢藥混合在一起成為反洗水，反洗水的線性流速為12m/Hr，反洗區(qū) 直徑設(shè)計為1.4米，反洗水體積流速為15.5m 3/Hr，其中有5.5m3/Hr的反洗水來自于再生置換 廢藥，IOmVHr來自于清洗排水，樹脂反洗區(qū)1高度為1.2m;再生劑自進藥口 201注入，和上行 的慢洗水混合成再生液后向上部緩慢運行并對再生置換區(qū)的樹脂進行再生，再生液濃度為 2 %，再生液體積流速為5.5m3/Hr，其中稀釋進水(慢洗水)體積流速為5.3m3/Hr，其余來自再 生藥品。再生置換區(qū)高度為2m，樹脂在再生置換區(qū)和再生液的接觸時間為60分鐘，再生劑過 量系數(shù)為10%，完成再生置換的樹脂下行進入慢洗區(qū)3;慢洗區(qū)的流速和稀釋水流速相同為 5.3m 3/Hr，根據(jù)樹脂資料，該樹脂的慢洗水體積為2BV，因此慢洗區(qū)3高度為1.9m;由于本設(shè) 計樹脂再生液需要加熱，因此需要設(shè)置慢洗進水口 301，所有慢洗水從慢洗進水口注入。樹 脂經(jīng)過慢洗區(qū)3后進入樹脂洗凈區(qū)4,根據(jù)樹脂資料，此樹脂的快洗水量體積為3-6BV，此處 按5BV設(shè)計，樹脂洗凈區(qū)4設(shè)計高度為Im，因此樹脂的快洗水量為25m 3/Hr，清洗水對樹脂完 成清洗并從清洗水排出口 401提出后，其中有10m3/Hr的清洗水排水可經(jīng)過加壓栗加壓后用 于對反洗區(qū)1樹脂進行反洗，5.3m3/Hr的清洗水排水可經(jīng)過加壓加溫后作為慢洗水注入慢 洗進水口 301對慢洗區(qū)樹脂進行慢洗。完成再生后的樹脂經(jīng)過樹脂回送栗加壓后輸送回到 離子交換樹脂塔內(nèi)。
[0108] 由于離子交換系統(tǒng)在運行失效時其出水端通常仍有很多樹脂沒有完全失效，在使 用此設(shè)計時，每次只對離子交換樹脂塔內(nèi)進水端70%左右的樹脂進行再生，這樣可以確保 所有樹脂都得到充分利用，降低再生操作運行費用。
[0109] 在本實例中，初次投入時需要多增加一個離子交換樹脂連續(xù)再生裝置以及用于循 環(huán)的樹脂以及樹脂栗；同時，對于每個離子交換樹脂塔由于不需要考慮再生，其罐體尺寸可 以大幅減小，并且再生的管路和閥門方面的成本也將大幅減少；因此總的來說應(yīng)用離子交 換樹脂連續(xù)再生裝置的離子交換系統(tǒng)，和傳統(tǒng)設(shè)計的初次投入成本基本相近。但其再生劑 耗量和耗水量將分別是傳統(tǒng)再生方式的1/2和1/3左右，節(jié)水節(jié)能效果十分顯著。根據(jù)計算， 應(yīng)用離子交換樹脂連續(xù)再生裝置的離子交換系統(tǒng)和傳統(tǒng)設(shè)計相比，1-2年時間內(nèi)即可節(jié)約 出整套體統(tǒng)的投入成本，經(jīng)濟效益十分可觀。
【主權(quán)項】
1. 一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于:包括罐體、樹脂注入口（101)、反洗水 進水口（ 102)、進藥口（ 201)、清洗水排出口（401)、樹脂排出口（402)、清洗進水口（ 5)和再生 廢液排出口（6)，所述的再生廢液排出口（6)設(shè)置在罐體的頂部，所述的樹脂注入口（101)設(shè) 置在罐體的上部，所述的進藥口（201)設(shè)置在罐體的中部，所述的反洗水進水口（102)設(shè)置 在樹脂注入口（101)和進藥口（201)之間，所述的樹脂排出口（402)設(shè)置在罐體的下部，所述 的清洗水排出口（401)設(shè)置在進藥口（201)和樹脂排出口（402)之間，所述的慢洗水進出口 (301)設(shè)置在進藥口（201)和清洗水排出口（401)之間，靠近清洗水排出口（401)的位置，所 述的清洗進水口（5)設(shè)置在罐體的底部。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于:所述的反洗水 進水口（102)與罐體頂部之間的區(qū)域為樹脂反洗區(qū)（1)，其高度出為0.6~1.2m;所述的樹脂 注入口（101)距離反洗水進水口（102)的高度^ = ^/3,樹脂反洗區(qū)（1)的上部還設(shè)有樹脂層 高檢測裝置(7)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于:所述的進藥口 (201)與反洗水進水口（102)之間的區(qū)域為再生置換區(qū)（2)，其高度H 3 = LVATi，其中，LViS 樹脂注入罐體的線性流速，Ti為樹脂在再生置換區(qū)（2)內(nèi)的停留時間。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于:所述的清洗水 排出口（401)距離進藥口（201)之間的區(qū)域為慢洗區(qū)（3)，其高度H4= SRV*Vi/V4，其中，SRV為 慢洗區(qū)（3)內(nèi)樹脂的慢洗水量，Vi為樹脂注入罐體的體積流速，V4為慢洗區(qū)（3)內(nèi)水的體積流 速。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于:所述的清洗水 排出口（401)距離罐體底部的區(qū)域為樹脂洗凈區(qū)（4)，其高度抱為0.6~1.5m。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于:所述的樹脂反 洗區(qū)（1)的直徑Di與再生置換區(qū)（2)的直徑D滿足以下關(guān)系diSD。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于：當(dāng)再生廢液的 流量滿足樹脂反洗區(qū)（1)的反洗流量要求時，反洗水進水口（ 102)的進水流量為0，反洗進水 口可取消。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種離子交換樹脂連續(xù)再生裝置，其特征在于：當(dāng)樹脂洗凈區(qū) (4)中的水流速和慢洗區(qū)（3)中的水流速相等時，清洗水排出口（ 401)的出水流速為0，慢洗 區(qū)（3)和樹脂洗凈區(qū)(4)合二為一。9. 權(quán)利要求1中所述的離子交換樹脂連續(xù)再生裝置用于再生樹脂的方法，其步驟為： (1)啟動連續(xù)再生裝置： 注滿待再生的失效樹脂至再生置換區(qū)（2)上部高度后停止補入樹脂；按照傳統(tǒng)再生模 式從連續(xù)再生裝置底部清洗進水口（5)注入再生劑和水，依次經(jīng)過反洗、注藥、慢洗步驟，并 根據(jù)樹脂技術(shù)參數(shù)來確定每一步驟的流速、注藥量、注藥濃度以及時間，所有再生廢液從罐 體上部再生廢液排出口（6)排出；當(dāng)慢洗步驟完成后系統(tǒng)開始按正常清洗進水量對樹脂進 行清洗;調(diào)整清洗進水和清洗排水流量至設(shè)計正常范圍，一部分清洗水進入慢洗區(qū)作為慢 洗水繼續(xù)向上運行，余下的清洗水從清洗水排水口（401)排出，在正式啟動清洗水進水的同 時再生注藥即可同時啟動，即從進藥口（201)按照設(shè)計的進藥流速注入再生劑；當(dāng)清洗水進 水總流量達到樹脂洗凈區(qū)樹脂洗凈需求量又或者是通過樹脂排出點儀表檢測樹脂已洗凈 時，再生樹脂即可排出，同時，待再生樹脂持續(xù)補入，樹脂反洗正式啟動，連續(xù)再生裝置正式 進入連續(xù)再生狀態(tài)； (2)連續(xù)再生過程： (2.1) 樹脂補入及運行:失效樹脂由樹脂注入口（101)補入，并緩慢向下部運行，自上而 下分別經(jīng)過樹脂反洗區(qū)（1)、再生置換區(qū)（2)、慢洗區(qū)（3)、樹脂洗凈區(qū)(4)最終完成再生后從 樹脂排出口（402)排出；在樹脂反洗區(qū)（1)內(nèi)通過樹脂層高檢測裝置(7)檢測樹脂的實際高 度并以此控制樹脂的補入和排出速度； (2.2) 反洗進水和排水：反洗水從反洗水進水口（102)注入，和上行的再生廢液混合在 一起成為反洗水，對剛注入的失效樹脂進行反洗后從頂部再生廢液排出口（6)排出； (2.3) 再生注藥:再生劑由進藥口（201)注入連續(xù)再生裝置，與上行的慢洗水混合成再 生液后向上部緩慢運行并對再生置換區(qū)的樹脂進行再生，直至進入樹脂反洗區(qū)（1)和反洗 進水混合并對新注入的失效樹脂反洗后從再生廢液排出口（6)排出； (2.4) 清洗進水和排水:清洗進水自樹脂洗凈區(qū)（4)下部清洗進水口（5)注入，向上部運 行對樹脂進行清洗，到達樹脂洗凈區(qū)（4)頂部時，根據(jù)慢洗水水量需求，一部分清洗水進入 慢洗區(qū)（3)，作為慢洗水繼續(xù)上行，對樹脂進行慢洗，多余的清洗水從清洗水排出口（401)排 出。
【文檔編號】C02F1/42GK105858809SQ201610356323
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】魏伯, 魏伯一, 印萍
【申請人】印萍