CN100506711C - 双塔式二级除盐装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水的除盐处理设备，具体地说是一种双塔式二级除盐装置。其克服了现有除盐处理设备操作复杂、所需的药剂耗量高的缺陷。本发明包括两个离子交换器，其中，分别将两离子交换器一分为二，上部设置为装有阳离子交换树脂的罐体，即阳离子交换单元，下部设置为装有阴离子交换树脂的罐体，即阴离子交换单元，阳离子交换单元和阴离子交换单元分别叠加构成两个离子交换塔，一级阳离子交换单元和二级阴离子交换单元构成一个离子交换塔，二级阳离子交换单元和一级阴离子交换单元构成第二个离子交换塔。其操作简单，安全可靠，药剂耗量少且建设费用低，且再生效果好，产生的再生废液少，外排盐量少，大大减轻了对环境的污染。

Description

双塔式二级除盐装置

技术领域

本发明涉及一种水的除盐处理设备，具体地说是一种双塔式二级除盐装置。

背景技术

水的除盐处理方法有多种，离子交换除盐法是我国常用的一种方法。但由于处理过程中，要消耗大量的酸和碱进行离子交换树脂的再生，并且再生后产生的再生废液为高含盐量的废水，处理很困难，最终造成对自然水系的污染。

近几年来，随着水处理技术的发展和环保要求的提高，利用反渗透(RO)法除盐已开始普遍应用。但是反渗透法的脱盐率一般为96％～99％，不能满足一些工业部门的需要，特别是火力发电厂锅炉补充水的需要，因而需后置离子交换除盐装置进一步再除盐。目前后置的离子交换除盐装置多为二级混合离子交换器。如图1所示的二级混合离子交换器系统(以下混合离子交换器简称混床)，反渗透除盐装置出水由来水进口10进入一级混床1，再经二级混床2，由成品纯净水出水口11引出成品纯净水。混床1和2运行失效后再生时，由底部反洗水进口18引入反洗水，利用阳、阴离子交换树脂(以下简称树脂)的比重不同，将其分层，阳树脂13在下，阴树脂12在上。由盐酸贮存及计量系统4引入的酸液，由混床的底部进入，从中排机构14排出，对阳树脂13进行再生；由烧碱贮存及计量系统3引入的碱液，由混床的上部进入，从中排机构14排出，对阴树脂12进行再生。当酸、碱液的进量达到设定量后，再由原管路引进纯水，将设备内的酸、碱液置换出来，当置换完成后，进行适当排水，由压缩空气罐5引入压缩空气，从混床底部进入，将阴、阳两种树脂搅拌，混合均匀；再从来水进口10进水，正洗排水口19打开，进行正洗，当出水合格后，两台混床1和2可串连投入运行。混床1和2再生后排出的酸、碱废液进入中和池7，利用加酸机构6和在线PH表9，自动调节酸的加入量，使PH值合格后，通过废水搅拌及外输泵8将废水排出。

混合离子交换器再生时，阴、阳离子交换树脂在同一设备内，再生时需要进行分层和混合操作，因此操作复杂，容易造成交叉污染。如操作不慎容易造成再生失败。同时再生酸和再生碱消耗很高，正常情况下，盐酸的耗量是理论值的4.4倍，氢氧化钠的耗量是理论值的12.5倍。这些过剩的酸、碱将随再生废液排出，为了使排水保持中性，需要设PH值调整机构，仍需向废水中投加大量酸液，这样不仅造成酸、碱耗量大，运行费用提高，更严重的是废水中这些高溶解性的盐类最终将排入自然界，造成自然水系的污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有除盐处理设备操作复杂、所需的药剂耗量高的缺陷，提出一种双塔式二级除盐装置，其操作简单，安全可靠，药剂耗量少且建设费低。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种双塔式二级除盐装置，包括两个离子交换器，分别将两个离子交换器一分为二，上部设置为装有阳离子交换树脂的罐体，即阳离子交换单元，下部设置为装有阴离子交换树脂的罐体，即阴离子交换单元，一级阳离子交换单元和二级阴离子交换单元构成一个离子交换塔，二级阳离子交换单元和一级阴离子交换单元构成第二个离子交换塔，双塔构成二级除盐装置，其中来水进口与一级阳离子交换单元连接，一级阳离子交换单元与一级阴离子交换单元连接，一级阴离子交换单元与二级阳离子交换单元连接，二级阳离子交换单元与二级阴离子交换单元连接。

在除盐过程中，来水进口与一级阳离子交换单元连接，一级阳离子交换单元通过其出水机构和一级阴离子交换单元上部的进水布水机构，与一级阴离子交换单元连接，一级阴离子交换单元通过其下部的出水机构与二级阳离子交换单元连接，二级阳离子交换单元通过其出水机构和二级阴离子交换单元上部的进水布水机构，与二级阴离子交换单元连接，二级阴离子交换单元通过其下部的出水机构与成品纯净水出水口连接。

在阳离子交换树脂再生过程中，再生酸液贮存及计量系统与二级阳离子交换单元连接，二级阳离子交换单元通过其下部的出水机构与一级阳离子交换单元的下部连接，一级阳离子交换单元通过中排机构与设置在其中部的排液口连接。其中，在二级阳离子交换单元中实施正流再生，在一级阳离子交换单元中实施逆流再生。

在阴离子交换树脂再生过程中，再生碱液贮存及计量系统与二级阴离子交换单元连接，二级阴离子交换单元通过其下部的出水机构与一级阴离子交换单元的下部连接，一级阴离子交换单元通过中排机构与设置在其中部的排液口连接。其中，在二级阴离子交换单元中实施正流再生，在一级阴离子交换单元中实施逆流再生。

所述的阳离子交换单元出水机构采用多孔板和水帽及支管式，阴离子交换单元出水机构采用石英砂垫层。其中，阳离子交换单元中装填的离子交换树脂为强酸阳型树脂或者弱酸阳型树脂或者两者的兼有。阴离子交换单元中装填的离子交换树脂为强碱阴型树脂或者弱碱阴型树脂或者两者的兼有。

所述的离子交换塔也可以单台构成一级除盐系统。

本发明的有益效果是：(1)通过该装置实现的离子交换树脂的再生，再生后排出的废液为中性，不需设置废水调PH值机构；(2)再生过程中所需的再生药剂量基本为理论值，比混合离子交换器大大降低：与现有技术的混合离子交换器相比，其耗酸量仅为混合离子交换器的23％，碱耗仅为混合离子交换器的8％；(3)再生废液少，外排盐量少，大大减轻了环境污染；(4)再生时阳离子交换树脂与阴离子交换树脂分别在不同的设备内进行再生，没有交叉污染，再生效果好，工作交换容量大，操作简单且安全可靠；(5)建设费用低，与二级混合离子交换器相比，处理同样水量的装置，建设费约降低20％左右。

下面是某装机容量为4×300MW凝汽式机组的中型火力发电厂，锅炉补充水的原水含盐量1000毫克/升，需要将其制备成纯净水，作为锅炉补充水，补充水量为120t/h，在按照脱盐率为96％进行反渗透除盐后，分别后置二级混合离子交换器和双塔式二级除盐装置进行比较。两种除盐装置的产水量均为150t/h，运行周期为30小时，且均要求出水水质为：导电率<0.2ms/cm，二氧化硅<0.02mg/l。通过实例证明：利用二级混合离子交换器所达到的离子交换树脂的再生比耗为：

阳离子交换树脂：理论值的4.4倍

阴离子交换树脂：理论值的12.5倍

利用双塔式二级除盐装置所达到的离子交换树脂的再生比耗为：

阳离子交换树脂：1.0即理论值

阴离子交换树脂：1.0即理论值

此外，上述两个实例的酸碱耗及再生废水排放量的对照如下：

 

序号	项目	二级混合离子交换器	双塔二级除盐装置	备注
					1	30％盐酸耗量(吨/年)	224.8	51.1
2	30％烧碱耗量(吨/年)	700.00	56.0
					3	再生废水量(立方米/天)	341.95	96.38
4	再生废水调PH值最低耗酸量(吨/年)	413.9	0
					5	年药剂费(万元)	80.32	6.426	30％盐酸600元/吨30％烧碱600元/吨

附图说明

图1为目前常用的二级混合离子交换系统的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图2所示，本发明是由两个离子交换塔组成一个二级除盐系统，其中，一级阳离子交换单元1和二级阴离子交换单元2构成第一个离子交换塔；二级阳离子交换单元3与一级阴离子交换单元4构成第二个离子交换塔。阳离子交换单元1和3分别位于离子交换塔的上部，阴离子交换单元2和4分别位于离子交换塔的下部。阳离子交换单元1和3的出水机构12采用阳离子交换单元多孔板18和水帽及支管式，阴离子交换单元2和4的出水机构采用阴离子交换单元底部垫层14，该垫层为石英砂垫层。其中，阳离子交换单元中装填的离子交换树脂为强酸阳型树脂或者弱酸阳型树脂或者两者的兼有。阴离子交换单元中装填的离子交换树脂为强碱阴型树脂或者弱碱阴型树脂或者两者的兼有。

通过该装置进行除盐工作时，整个装置是这样工作的：反渗透除盐装置出水通过来水进口7进入一级阳离子交换单元1，经阳离子交换单元1的出水机构12中的多孔板18、水帽和母支管及一级阴离子交换单元上部的进水布水机构15进入一级阴离子交换单元4，接着由一级阴离子交换单元4底部的阴离子交换单元底部垫层14引出，进入二级阳离子交换单元3，然后经二级阳离子交换单元3的出水机构12中的多孔板18、水帽和母支管及二级阴离子交换单元2上部的进水布水机构15，进入二级阴离子交换单元2，最后由成品纯净水出水口8引出成品纯净水。通过以上步骤完成了除盐过程。

装置中的阳离子交换树脂(以下简称阳树脂)和阴离子交换树脂(以下简称阴树脂)运行失效后，需要对阳树脂和阴树脂进行再生。其中阳树脂的再生过程为：将再生酸液，例如盐酸溶液，由盐酸贮存及计量系统5引出，进入二级阳离子交换单元3，由其上部流入，从其下部流出，即正流再生过程，通过二级阳离子交换单元3下部的出水机构12进入一级阳离子交换单元1的下部，经一级阳离子交换单元中的中排机构11，由设置在其中部的排液口16排出废液，其中在一级阳离子交换单元1中实施逆流再生，即当排出的废液即将出现酸性之前，中止进酸操作，保持排出废液成中性。再生酸液的进入完成后，再由原管路引进纯水，将设备内的酸液置换出来，实现了阳树脂的再生。

阴树脂的再生过程为：将再生碱液，例如烧碱溶液，由烧碱贮存及计量系统6引出，进入二级阴离子交换单元2，由其上部进入，从其下部流出，即正流再生过程，通过二级阴离子交换单元2下部的底部垫层14进入一级阴离子交换单元4的下部，经一级阴离子交换单元4的中排机构13，由设置在其中部的排液口17排出废液，其中在一级阴离子交换单元4中实施逆流再生，即当排出的废液即将出现碱性之前，中止进碱操作，保持排出废液成中性。再生碱液的进入完成后，再由原管路引进纯水，将设备内的碱液置换出来。当阳树脂和阴树脂完成置换过程后，由来水进口7进水，对装置进行串连正洗，正洗水由正洗排水口19排出，正洗合格后即可投入正常运行。

本发明操作简单，安全可靠，药剂耗量低，大大减少了建设费，且再生废液少，外排盐量少，大大减轻了环境污染，可作反渗透除盐装置的后置进一步再除盐设备，取代二级混合离子交换器。

实施例2

在本发明中，单台的离子交换塔可构成一级除盐系统，其工作原理与实施例1相同。

Claims (7)

1、一种双塔式二级除盐装置，包括两个离子交换器，其特征在于：分别将两离子交换器一分为二，上部设置为装有阳离子交换树脂的罐体，即阳离子交换单元，下部设置为装有阴离子交换树脂的罐体，即阴离子交换单元，一级阳离子交换单元和二级阴离子交换单元构成一个离子交换塔，二级阳离子交换单元和一级阴离子交换单元构成第二个离子交换塔，双塔构成二级除盐装置，其中来水进口与一级阳离子交换单元连接，一级阳离子交换单元与一级阴离子交换单元连接，一级阴离子交换单元与二级阳离子交换单元连接，二级阳离子交换单元与二级阴离子交换单元连接。

2、根据权利要求1所述的双塔式二级除盐装置，其特征在于：在除盐过程中，来水进口与一级阳离子交换单元连接，一级阳离子交换单元通过其出水机构和一级阴离子交换单元上部的进水布水机构，与一级阴离子交换单元连接，一级阴离子交换单元通过其下部的出水机构与二级阳离子交换单元连接，二级阳离子交换单元通过其出水机构和二级阴离子交换单元上部的进水布水机构，与二级阴离子交换单元连接，二级阴离子交换单元通过其下部的出水机构与成品纯净水出水口连接。

3、根据权利要求1所述的双塔式二级除盐装置，其特征在于：在阳离子交换树脂再生过程中，再生酸液贮存及计量系统与二级阳离子交换单元连接，二级阳离子交换单元通过其下部的出水机构与一级阳离子交换单元的下部连接，一级阳离子交换单元通过中排机构与设置在其中部的排液口连接。

4、根据权利要求3所述的双塔式二级除盐装置，其特征在于：在阳离子交换树脂再生过程中，在二级阳离子交换单元中实施正流再生，在一级阳离子交换单元中实施逆流再生。

5、根据权利要求1所述的双塔式二级除盐装置，其特征在于：在阴离子交换树脂再生过程中，再生碱液贮存及计量系统与二级阴离子交换单元连接，二级阴离子交换单元通过其下部的出水机构与一级阴离子交换单元的下部连接，一级阴离子交换单元通过中排机构与设置在其中部的排液口连接。

6、根据权利要求5所述的双塔式二级除盐装置，其特征在于：在阴离子交换树脂再生过程中，在二级阴离子交换单元中实施正流再生，在一级阴离子交换单元中实施逆流再生。

7、根据权利要求2、3或4所述的双塔式二级除盐装置，其特征在于：所述的阳离子交换单元出水机构采用多孔板和水帽及支管式，阴离子交换单元出水机构采用石英砂垫层。

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