CN101215022A - 一种水处理方法及水连续处理装置 - Google Patents

Abstract

一种水处理方法及水连续处理装置，属于软化水处理方法及处理设备领域，包括原水处理系统和离子交换器再生系统，A、B两交换器并联连接，A交换器独立运行，B交换器处于待命状态；A交换器自树脂柱出口水质达不到要求工作点开始，出水接至B交换器制水运行的进口，进入串联连接两级运行；A交换器出口水质接近原水水质时，将A交换器自工作线解离，进入再生阶段，B交换器制水运行的进口接至原水，进入并联连接独立运行；周而复始。本发明的水连续处理装置可连续生产软化水，可处理高硬度原水，交换树脂的有效工作负荷可提高15％－35％，再生剂、消耗降低25％－40％；冲洗水消耗降低40％－60％。

Description

一种水处理方法及水连续处理装置

技术领域

一种水处理方法及水连续处理装置，属于软化水处理工艺及处理设备领域。特别是构建一种可视为无限长的树脂柱的水处理方法和装置。

背景技术

伴随着工业的发展，科技的进步，人们生活水平的不断提高，对原水质量的认知在不断深化，对水质的要求更加苛刻。例如，对锅炉用水和其他工业用水的指标有提高趋势；对生活用水和饮用水有驱除重金属离子的要求；洗涤用水则要求有皮肤的“顺适”感，衣物对洗涤剂的依赖，则开始要求低硬度供水。

目前水处理有基于树脂离子交换、蒸馏、闪蒸、电渗透、反渗透原理的多种基本方法，树脂离子交换方法因其工业基础完备，性价比相对较高，在市场上占有绝大份额。离子交换类处理方法可做到十几、几十个微摩尔/升硬度的水，可满足一般水质需求。

长期以来，离子交换法是依赖定长的树脂柱，运行过程是原水自树脂柱头部流入，尾部流出，相应离子被树脂结合从水中驱除，树脂柱承担一定工作负荷后，当尾部流出的水达到要求指标的临界值时，树脂柱从工作线解离，一个工作过程结束，该树脂柱供水中断。这时树脂柱仍有交换工作能力，其对应的树脂柱长度，业内称为“保护层”高度，一般“保护层”高度约占定长树脂柱的35％-15％。

随后树脂柱进入再生过程，以逆流再生为例。再生液自尾部流入，至头部排出，发生与工作过程相反的离子交换过程。这一过程的离子交换，与温度、再生液浓度、流速、树脂结合粒子的价键数有关。由于反粒子效应，交换过程有一定可逆性。在头部的层面上，再生液的有用离子(如钠离子)经过交换消耗浓度降低、并且携带一定量的交换出的离子(如钙离子)，直至再生最后阶段的某一个时刻才开始发生交换。这一时刻前排出的再生液可视为废液，时刻以后排出的再生液具备，且逐步增大其具备的再生能力。尤其再生结束后，树脂柱中充满基本上没有参加再生交换的再生液，被清洗时排掉。

再生过程的第二阶段是清洗，不管使用含有加工成本的软化水还是用原水，前期附着在树脂上的有害离子较多，排水的利用价值不大。中后期的排水远远优于原水，被白白排掉。以锅炉用水的处理为例，按“直至出水达标”的流行采用的清洗工艺要求，甚至排掉百分之几毫摩尔/升硬度的出水。

围绕水的软化处理，有许多专利都给出了有益的科技贡献。例如《中国专利》专利号91203766.0采用两个敞开的再生器，利用水位差，串接运行，实现两级软化，可处理高硬度原水；

《中国专利》CN87209927U采用并列双塔，各自将原水软化，使供水可以连续；

《中国专利》CN87211160U采用分离的三塔结构，分别充当交换、再生、清洗装置，用水力喷射器完成树脂转移。

CN87213229U采用四塔结构，除与CN87211160U相似外，可以完成两级串接运行，可作高硬度水的处理；

但以上水处理改进均属停留在“定长树脂柱”层面上的改进或完善。目前尚未发现一种可视为无限长的树脂柱的水处理方法和装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，设计一个无限长度的连续的树脂柱，运行过程树脂柱的保护层高度为零，再生过程树脂柱呈断续的连接状态的一种水处理方法及水连续处理装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种水处理方法：其特征在于：工艺步骤是：

首次使用：

a、离子交换器A、B都处于再生后可用状态，阀门8、9、10关闭、离子交换器B待命，离子交换器A运行，原水依次经原水管线1、阀门11、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱；

b、当水质检测点3检测达不到水质要求时，打开阀门12、10，关闭阀门13，原水依次经原水管线1、阀门11、离子交换器A、阀门12、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱；

c、当水质检测点3检测到水质硬度接近或等于原水硬度时，打开阀门8、关闭阀门12、11，离子交换器A自生产线解离，准备再生，原水依次经原水管线1、阀门8、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱；

d、离子交换器A再生清洗时，当正洗清洗液中待除离子的摩尔浓度低于原水，其它影响可以忽略时，关闭阀门8、关闭再生阀门16、打开阀门12，离子交换器A中的清洗水依次经阀门12、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱；

e、当水质检测点3检测到水质硬度达到水质要求时，关闭阀门11、12，离子交换器A自生产线解离，待命，打开阀门8，离子交换器B运行，原水依次经原水管线1、阀门8、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱；

f、当水质检测点4检测到水质硬度达不到水质要求时，关闭阀门10，打开阀门9、13，原水依次经阀门8、离子交换器B、阀门9、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱；

g、当水质检测点4检测到水质硬度接近或等于原水硬度时，打开阀门11，关闭阀门9、8，离子交换器B自生产线解离，准备再生；原水依次经原水管线1、阀门11、13、软水管线2送至软水箱；

h、离子交换器B再生清洗时，当正洗清洗液中待除离子的摩尔浓度低于原水，其它影响可以忽略时，关闭阀门11、关闭再生阀门23、打开阀门9，离子交换器B中的清洗水依次经阀门9、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱；

i、当水质检测点4检测到水质硬度达到水质要求时，关闭阀门8、9，离子交换器B自生产线解离，待命，打开阀门11，离子交换器A运行，原水依次经原水管线1、阀门11、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱；

正常使用，水连续处理工艺过程按上述步骤b至i步骤操作周而复始。

实现上述权利要求1所述的一种水处理方法的水连续处理装置：包括原水处理系统和离子交换器再生系统，其特征在于：原水处理系统包括离子交换器A、B、原水管线1、软水管线2、水质检测点3、4、阀门8-13，原水管线1经阀门11与离子交换器A接口1连接，离子交换器A接口4经阀门13与软水管线2连接，原水管线1经阀门8与离子交换器B接口1连接，离子交换器B接口4经阀门10与软水管线2连接，离子交换器A接口4经阀门12与离子交换器B接口1连接，离子交换器B接口4经阀门9与离子交换器A接口1连接，水质检测点3接离子交换器A接口4，水质检测点4接离子交换器B接口4。

离子交换器再生系统包括离子交换器A、B、再生液泵C、一次再生液制备罐D、二次再生液回收池E、废液排放总管5、水质检测点6、7、再生阀门14-29，二次再生液回收池E经再生阀门25接再生液泵C入口，一次再生液制备罐D经再生阀门26接再生液泵C入口，再生液泵C出口经再生阀门17接离子交换器A接口3，经再生阀门27接离子交换器B接口3；离子交换器A接口4经再生阀门14与原水管线1连接，经再生阀门16与废液排放总管5连接，离子交换器A接口2经再生阀门18与废液排放总管5连接，经再生阀门19与二次再生液回收池E连接，水质检测点6与离子交换器A接口2连接，离子交换器A接口1经再生阀门15与废液排放总管5连接，离子交换器A接口3经再生阀门20与二次再生液回收池E连接；离子交换器B接口4经再生阀门24与原水管线1连接，经再生阀门23与废液排放总管5连接，离子交换器B接口2经再生阀门21与废液排放总管5连接，经再生阀门29与二次再生液回收池E连接，水质检测点7与离子交换器B接口2连接，离子交换器B接口1经再生阀门22与废液排放总管5连接，离子交换器B接口3经再生阀门28与二次再生液回收池E连接。

工作原理：

A、B两交换器并联连接，A交换器独立运行，B交换器处于待命状态；A交换器自树脂柱出口水质达不到要求工作点开始，出水接至B交换器制水运行的进口，进入串联连接两级运行；A交换器出口水质接近原水水质时，将A交换器自工作线解离，进入再生阶段，B交换器制水运行的进口接至原水，进入并联连接独立运行；B交换器自树脂柱出口水质达不到要求工作点开始，出水接至A交换器制水运行的进口，进入串联连接两级运行；B交换器出口水质接近原水水质时，将B交换器自工作线解离，进入再生阶段，A交换器制水运行的进口接至原水，进入并联连接独立运行；周而复始。方案的可行性基础是，树脂柱有合理的高度，它决定的运行工作时间要大于再生所需时间；原水有足够的供应压力，装置具有一定的承压能力。目前制式化的交换器、一般都能满足要求。

再生阶段，先用回收的二次再生液再生后，再用比二次再生液浓度高的一次再生液再生。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：可连续生产软化水，可处理高硬度原水，适宜多种离子交换树脂，多种交换器；与现有技术处理工艺相比较，由于串接另一个交换器，两级运行，将交换器后期处理能力完全发挥出来。交换树脂的有效工作负荷可提高15％-35％；再生剂盐水冲洗水均可以回收利用，再生剂消耗降低25％-40％；冲洗水消耗降低40％-60％，具有显著的经济效益和社会效益。可以采用换向阀、电磁换向阀、硬度在线仪表和传感器、控制系统，简化其操作或实现自动控制。

附图说明

图1是本发明锅炉用水连续处理装置结构图。是本发明的最佳实施例。

其中：A、B离子交换器、C再生液泵、D一次再生液制备罐、E二次再生液回收池、1原水管线、2软水管线、3、4、6、7水质检测点、5废液排放总管、8、9、10、11、12、13阀门、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29再生阀门。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明锅炉用水连续处理装置及处理工艺做进一步说明：

参照图1

锅炉用水连续处理装置由原水处理系统和离子交换器再生系统两部分组成。

原水处理系统由离子交换器A、B、原水管线1、软水管线2、水质检测点3、4、阀门8、9、10、11、12、13组成。A、B是两个相同的钠离子交换器，为并列等高摆放。原水管线1经阀门11与离子交换器A接口1连接，离子交换器A接口4经阀门13与软水管线2连接，原水管线1经阀门8与离子交换器B接口1连接，离子交换器B接口4经阀门10与软水管线2连接，离子交换器A接口4经阀门12与离子交换器B接口1连接，离子交换器B接口4经阀门9与离子交换器A接口1连接，水质检测点3接离子交换器A接口4，水质检测点4接离子交换器B接口4。

离子交换器再生系统由离子交换器A、B、再生液泵C、一次再生液制备罐D、二次再生液回收池E、废液排放总管5、水质检测点6、7、再生阀门14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29组成。二次再生液回收池E经再生阀门25接再生液泵C入口，一次再生液制备罐D经再生阀门26接再生液泵C入口，再生液泵C出口经再生阀门17接离子交换器A接口3，经再生阀门27接离子交换器B接口3；离子交换器A接口4经再生阀门14与原水管线1连接，经再生阀门16与废液排放总管5连接，离子交换器A接口2经再生阀门18与废液排放总管5连接，经再生阀门19与二次再生液回收池E连接，水质检测点6与离子交换器A接口2连接，离子交换器A接口1经再生阀门15与废液排放总管5连接，离子交换器A接口3经再生阀门20与二次再生液回收池E连接；离子交换器B接口4经再生阀门24与原水管线1连接，经再生阀门23与废液排放总管5连接，离子交换器B接口2经再生阀门21与废液排放总管5连接，经再生阀门29与二次再生液回收池E连接，水质检测点7与离子交换器B接口2连接，离子交换器B接口1经再生阀门22与废液排放总管5连接，离子交换器B接口3经再生阀门28与二次再生液回收池E连接。

原水处理系统工艺步骤：

一、离子交换器A、B都处于再生后可用状态，阀门8、9、10关闭、离子交换器B待命，离子交换器A运行，原水依次经原水管线1、阀门11、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱。

二、当水质检测口3检测到水硬度超过0.03mmoL/L，即达不到水质要求时，打开阀门12、10，关闭阀门13，原水依次经原水管线1、阀门11、离子交换器A、阀门12、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱。

三、当水质检测口3检测到水质硬度接近或等于原水硬度时，打开阀门8、关闭阀门12、11，离子交换器A自生产线解离，准备再生，原水依次经原水管线1、阀门8、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱。

四、离子交换器A再生清洗时，当正洗清洗液中待除离子的摩尔浓度低于原水，其它影响可以忽略时，关闭阀门8、关闭再生阀门16、打开阀门12，离子交换器A中的清洗水依次经阀门12、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱。

五、当水质检测口3检测到水质硬度达到0.03mmoL/L，即达到水质要求时，关闭阀门11、12，离子交换器A自生产线解离，待命。打开阀门8，离子交换器B运行。原水依次经原水管线1、阀门8、离子交换器B、阀门10、软水管线2送至软水箱。

六、当水质检测口4检测到水质硬度超过0.03mmoL/L，即达不到水质要求时，关闭阀门10，打开阀门9、13，原水依次经阀门8、离子交换器B、阀门9、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱。

七、当水质检测口4检测到水质硬度接近或等于原水硬度时，打开阀门11，关闭阀门9、8，离子交换器B自生产线解离，准备再生；原水依次经原水管线1、阀门11、13、软水管线2送至软水箱。

八、离子交换器B再生清洗时，当正洗清洗液中待除离子的摩尔浓度低于原水，其它影响可以忽略时，关闭阀门11、关闭再生阀门23、打开阀门9，离子交换器B中的清洗水依次经阀门9、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱。

九、当水质检测口4检测到水质硬度达到0.03moL/L，即达到水质要求时，关闭阀门8、9，离子交换器B自生产线解离，待命。打开阀门11，离子交换器A运行。原水依次经原水管线1、阀门11、离子交换器A、阀门13、软水管线2送至软水箱。

以上为一个水连续处理过程，正常水连续处理按以上二至九过程，周而复始。

离子交换器再生系统工艺步骤：

再生阶段，先用回收的二次盐水再生液再生后，再用比二次盐水再生液浓度高2％-4％的一次盐水再生液再生。

离子交换器A再生过程，小反洗、小正洗、大反洗同现行工艺，叙述从略。

一、用二次盐水(浓度约3％-5％)再生。打开与离子交换器A再生相关的再生阀门25、17、18，开启再生液泵C，将二次再生液回收池E中的盐液全部泵完，流量据离子交换器A参数确定。二次再生液回收池E中的盐液依次经再生阀门25、再生液泵C、再生阀门17、离子交换器A、再生阀门18后从废液排放总管5流出。

二、用一次盐水(较二次盐水浓度高2％-4％)再生。承接1的状态，关闭再生阀门25，开启再生阀门26，用一次再生液制备罐D中的盐液对离子交换器A继续再生，一次盐液的浓度和流量根据离子交换器A的参数确定。一次再生液制备罐D中的盐液依次经再生阀门26、再生液泵C、再生阀门17、离子交换器A、再生阀门18后从废液排放总管5流出。

三、盐液回收。系统调试阶段，记录水质检测点6的钠、钙、镁等离子浓度的变化情况，确定盐液回收工作点。盐液回收时，承接2的状态，打开再生阀门19、关闭再生阀门18，盐液经再生阀门19回流进入二次再生液回收池E，储存待用。

四、再生停止工作点。按系统调试确定的工艺参数中的再生停止工作点，停止再生液泵C，关闭再生阀门26、17，19，打开再生阀门20和离子交换器A顶部通气阀，将存留在离子交换器A中的盐液回收至二次再生液回收池E，储存待用，回收完毕关闭再生阀门20和离子交换器A顶部通气阀。

五、离子交换器A正洗。打开阀门11和再生阀门16，对离子交换器A进行正洗。初期的正洗水排掉，随后按原水处理工作过程4、5进行操作，利用回收的正洗水制作软水。

离子交换器B再生过程，小反洗、小正洗、大反洗同现行工艺，叙述从略。

一、用二次盐水(浓度约3％-5％)再生。打开与离子交换器B再生相关的再生阀门25、27、21，开启再生液泵C，将二次再生液回收池E中的盐液全部泵完，流量据离子交换器B参数确定。二次再生液回收池E中的盐液依次经再生阀门25、再生液泵C、再生阀门27、离子交换器B、再生阀门21后从废液排放总管5流出。

二、用一次盐水(较二次盐水浓度高2％-4％)再生。承接1的状态，关闭再生阀门25，开启再生阀门26，用一次再生液制备罐D中的盐液对离子交换器B继续再生，一次盐液的浓度和流量根据离子交换器B的参数确定。一次再生液制备罐D中的盐液依次经再生阀门26、再生液泵C、再生阀门27、离子交换器B、再生阀门21后从废液排放总管5流出。

三、盐液回收。系统调试阶段，记录水质检测点7的钠、钙、镁等离子浓度的变化情况，确定盐液回收工作点。盐液回收时，承接2的状态，打开再生阀门29、关闭再生阀门21，盐液经再生阀门29回流进入二次再生液回收池E，储存待用。

四、再生停止工作点。按系统调试确定的工艺参数中的再生停止工作点，停止再生液泵C，关闭再生阀门26、27，29，打开再生阀门28和离子交换器B顶部通气阀，将存留在离子交换器B中的盐液回收至二次再生液回收池E，储存待用，回收完毕关闭再生阀门28和离子交换器B顶部通气阀。

五、离子交换器B正洗。打开阀门8和再生阀门23，对离子交换器B进行正洗。初期的正洗水排掉，随后按原水处理工作过程8、9进行操作，利用回收的正洗水制作软水。

当制取软化水厂房足够高时，可将离子交换器A、B轴向重合接成一体。也可以将A、B轴向平行做成连体。

采用换向阀代替单功能阀门可使操作简化。

采用电磁换向阀、电磁阀、硬度测量在线仪表和相应传感器、控制系统，可实现自动制水装置。

其它与实例中不同的离子交换器，也可仿照实施。

依据本发明的的内容及其诠释，本领域的一般技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代措施的方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种水处理方法：其特征在于：工艺步骤是：

首次使用：

a、离子交换器A、B都处于再生后可用状态，阀门(8、9、10)关闭、离子交换器B待命，离子交换器A运行，原水依次经原水管线(1)、阀门(11)、离子交换器A、阀门(13)、软水管线(2)送至软水箱；

b、当水质检测点(3)检测达不到水质要求时，打开阀门(12、10)，关闭阀门(13)，原水依次经原水管线(1)、阀门(11)、离子交换器A、阀门(12)、离子交换器B、阀门(10)、软水管线(2)送至软水箱；

c、当水质检测点(3)检测到水质硬度接近或等于原水硬度时，打开阀门(8)、关闭阀门(12、11)，离子交换器A自生产线解离，准备再生，原水依次经原水管线(1)、阀门(8)、离子交换器B、阀门(10)、软水管线(2)送至软水箱；

d、离子交换器A再生清洗时，当正洗清洗液中待除离子的摩尔浓度低于原水，其它影响可以忽略时，关闭阀门(8)、关闭再生阀门(16)、打开阀门(12)，离子交换器A中的清洗水依次经阀门(12)、离子交换器B、阀门(10)、软水管线(2)送至软水箱；

e、当水质检测点(3)检测到水质硬度达到水质要求时，关闭阀门(11、12)，离子交换器A自生产线解离，待命，打开阀门(8)，离子交换器B运行，原水依次经原水管线(1)、阀门(8)、离子交换器B、阀门(10)、软水管线(2)送至软水箱；

f、当水质检测点(4)检测到水质硬度达不到水质要求时，关闭阀门(10)，打开阀门(9、13)，原水依次经阀门(8)、离子交换器B、阀门(9)、离子交换器A、阀门(13)、软水管线(2)送至软水箱；

g、当水质检测点(4)检测到水质硬度接近或等于原水硬度时，打开阀门(11)，关闭阀门(9、8)，离子交换器B自生产线解离，准备再生；原水依次经原水管线(1)、阀门(11、13)、软水管线(2)送至软水箱；

h、离子交换器B再生清洗时，当正洗清洗液中待除离子的摩尔浓度低于原水，其它影响可以忽略时，关闭阀门(11)、关闭再生阀门(23)、打开阀门(9)，离子交换器B中的清洗水依次经阀门(9)、离子交换器A、阀门(13)、软水管线(2)送至软水箱；

i、当水质检测点(4)检测到水质硬度达到水质要求时，关闭阀门(8、9)，离子交换器B自生产线解离，待命，打开阀门(11)，离子交换器A运行，原水依次经原水管线(1)、阀门(11)、离子交换器A、阀门(13)、软水管线(2)送至软水箱；

正常使用，水连续处理工艺过程按上述步骤b至i步骤操作周而复始。

2.根据权利要求1所述的一种水处理方法的水连续处理装置，包括原水处理系统和离子交换器再生系统，其特征在于：原水处理系统包括离子交换器A、B、原水管线(1)、软水管线(2)、水质检测点(3、4)、阀门(8-13)，原水管线(1)经阀门(11)与离子交换器A接口(1)连接，离子交换器A接口(4)经阀门(13)与软水管线(2)连接，原水管线(1)经阀门(8)与离子交换器B接口(1)连接，离子交换器B接口(4)经阀门(10)与软水管线(2)连接，离子交换器A接口(4)经阀门(12)与离子交换器B接口(1)连接，离子交换器B接口(4)经阀门(9)与离子交换器A接口(1)连接，水质检测点(3)接离子交换器A接口(4)，水质检测点(4)接离子交换器B接口(4)。

3.根据权利要求2所述的水连续处理装置，其特征在于：离子交换器再生系统包括离子交换器A、B、再生液泵C、一次再生液制备罐D、二次再生液回收池E、废液排放总管(5)、水质检测点(6、7)、再生阀门(14-29)，二次再生液回收池E经再生阀门(25)接再生液泵C入口，一次再生液制备罐D经再生阀门(26)接再生液泵C入口，再生液泵C出口经再生阀门(17)接离子交换器A接口(3)，经再生阀门(27)接离子交换器B接口(3)；

离子交换器A接口(4)经再生阀门(14)与原水管线(1)连接，经再生阀门(16)与废液排放总管(5连接)，离子交换器A接口(2)经再生阀门(18)与废液排放总管(5)连接，经再生阀门(19)与二次再生液回收池E连接，水质检测点(6)与离子交换器A接口(2)连接，离子交换器A接口(1)经再生阀门(15)与废液排放总管(5)连接，离子交换器A接口(3)经再生阀门(20)与二次再生液回收池E连接；离子交换器B接口(4)经再生阀门(24)与原水管线(1)连接，经再生阀门(23)与废液排放总管(5)连接，离子交换器B接口(2)经再生阀门(21)与废液排放总管(5)连接，经再生阀门(29)与二次再生液回收池E连接，水质检测点(7)与离子交换器B接口(2)连接，离子交换器B接口(1)经再生阀门(22)与废液排放总管(5)连接，离子交换器B接口(3)经再生阀门(28)与二次再生液回收池E连接。

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