CN103288171B - 一种软化水处理装置及软化装置再生方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软化装置再生方法，在再生过程中利用空气或压缩空气排出软化罐内的液体，减少了再生过程的用水量，并延长了再生的周期。整个再生工艺包括：进盐液前放空、二级软化罐进盐水、一级软化罐进盐水、一洗前放空、间歇一洗和间歇二洗等步骤。本发明还对软化罐的结构的进行了改进，使罐底排水帽的排水部紧靠水平滤板，消除排水的死水区，大大提高了软化罐的排水效率。

Description

一种软化水处理装置及软化装置再生方法

技术领域

本发明涉及软化水处理领域，特别涉及一种软化水处理装置及软化装置再生工艺。

背景技术

现有技术中，所有的锅炉用水都需要软化，即降低水的硬度。软化水处理技术包括三部分，即离子交换容器、再生剂投加和正反洗工艺（盐或酸、碱）、系统控制。软化的基本原理是离子交换，它的主体是离子交换树脂，由于水的硬度主要由钙、镁组成，故一般采用阳离子交换树脂，将水中的Ca²⁺、Mg²⁺（形成水垢的主要成份）置换出来，随着树脂内Ca²⁺、Mg²⁺的增加，树脂去除水中Ca²⁺、Mg²⁺的效能逐渐降低。因此，当软化水处理设备使用一段时间后，需用氯化钠（或酸、碱）对树脂进行再生处理，恢复树脂的效能，提高树脂的使用寿命。控制部分可实现整套系统的自动运行，根据系统的运行时间或通过水量来自动进行盐（或酸、碱）再生。

以钠离子交换软化处理为例，是将原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca²⁺、Mg²⁺与树脂中的Na⁺相交换，从而吸附水中的Ca²⁺、Mg²⁺，使水得到软化。如以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：

2RNa + Ca²⁺ = R₂Ca + 2Na⁺

2RNa + Mg²⁺ = R₂Mg + 2Na⁺

即水通过钠离子交换器后，水中的Ca²⁺、Mg²⁺被置换成Na⁺。

当钠离子交换树脂失效之后，为恢复其交换能力，就要进行再生处理。再生剂为氯化钠（NaCl）溶液。再生过程反应如下：

R₂Ca + 2NaCl = 2RNa + CaCl₂

R₂Mg + 2NaCl = 2RNa + MgCl₂

经上述处理，树脂即可恢复原来的交换能力。

参照说明书附图1所示的系统，现有的软化装置再生过程包括：反洗步骤、进盐液步骤、置换步骤、一洗步骤、二洗步骤，具体如下：

（1）一级软化罐反洗步骤：根据现场运行实际，反洗泵运行，4号、5号阀门开启，反洗水由交换床底部进入一级软化罐，自下而上的进入树脂层。反洗的目的，一是松动被压实的床层，二是洗去淤积在床层中的悬浮杂质和粉碎的树脂，还可以排除床层中的空气。反洗排出的水与原水相比总矿化度基本一样，主要是悬浮物增加。

（2）进盐液步骤：反洗完成后，盐液泵按程序自动运行，11号、6号、8号、10号阀门开启，盐液由二级软化罐底部进入二级软化罐，二级软化罐自下而上充满盐液，再从顶部进入一级软化罐，从一级软化罐下部排水，排出的水含盐量较高。进盐浓度为10%NaCl溶液（或饱和盐水），盐液可使失效的钠离子交换剂恢复其软化能力。

（3）置换步骤：11号阀门关闭，6号、8号、10号阀门开启，用软化水顶替盐液，重复进盐的步骤，置换二级软化罐、一级软化罐内盐液。置换的主要作用是将二级软化罐中的盐液排入一级软化罐，为一种节盐措施。 置换过程排出的水含盐量较高。

（4）一级正洗步骤：正洗泵开启，1号、7号阀门开启，冲洗一级软化罐，清除残留的盐液。

（5）二级正洗步骤：正洗泵开启，1号、2号、9号阀门开启，冲洗一级软化罐、二级软化罐，继续清除残留的盐液。

上述步骤中存在的缺陷也很明显：1）进盐液时，交换器中是充满水的，边进盐水，边排水，进入交换器的盐液被稀释，浓度是逐渐提高，这样会导致再生用时长，排水量大，耗盐量大。2）置换的过程用的是软化水顶替盐水，边进边排，交换器的盐的浓度逐渐降低，并消耗了部分软化水。3）一洗、二洗时，容器里仍然是充满水，这个过程既是洗盐的过程，又是软化的过程，这个过程时间长，耗水多，同时树脂也在发生交换，会降低树脂的有效交换能力。4）五个过程为连续自动运行，排出的水混到了一块，含盐量相对较高，无法利用，全部排放，总排放水量约占总处理水量的15%。耗水量大。排出的盐水既破坏了生态环境，又造成水资源的浪费。

同时，现有的软化罐结构也存在一定缺陷，如说明书附图3所示，软化罐1底部的滤板3上固定有排水帽2，排水帽可排水部分与滤板存在一定距离。以绕丝筛管为例，筛管的基管焊接在滤板上，筛管的排水缝隙距离底板存在一段距离，如此会导致操作过程中始终有部分水无法被排出，形成死水区4，影响到软化装置的再生效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明采用以下方案：

一种软化装置再生方法，包含如下步骤：

进盐液前放空步骤：在进盐液之前用空气或压缩气体将所述软化罐内水排净；

二级软化罐进盐水步骤：浓盐水进入二级软化罐，淹没树脂浸泡预订时间后将浓盐水用空气或压缩空气排至回收盐液池；

一级软化罐进盐水步骤：二级软化罐进盐水步骤回收的盐液再用泵打入一级软化罐浸泡树脂预订时间，一级软化罐的浓盐液用空气或压缩空气排至废盐液池；

一洗前放空步骤：将一、二级软化罐内的盐液排净，一级软化罐将盐液排至高含盐废水池，二级软化罐将盐液排至高含盐水回收罐。

优选地，在一洗前放空步骤之后进行一级软化罐间歇清洗步骤，所述一级软化罐间歇清洗步骤为：将一级软化罐充满水，之后利用空气或压缩空气将一级软化罐放空，之后再将其充满水，再放空，循环适当次数。

一种用于实施上述再生方法的软化水处理装置，所述装置中的软化罐中包含有设置于靠近罐体底部的水平滤板，所述滤板上设置有排水帽，其特征在于：在排水帽的可排水部分紧靠所述水平滤板。

附图说明

图1为现有技术中的软化水系统结构；

图2为经本发明改进的软化水系统结构；

图3为现有技术中软化罐排水结构示意图；

图4为经本发明的软化罐的排水结构示意图；

图5为另一经本发明的软化罐的排水结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述。

【实施例1】

图2示意性地示出了经本发明改进的软化水系统结构。在一级软化罐上增加了一个的进盐水阀（11号），在二级软化罐底部排污管上增加一个电动排污阀（12号）；增大现有一、二级软化水罐顶部的排气阻液阀，以确保气体的顺利排出。

示例性地，增加阀门可以选用DN50阀门或者根据系统预设的进水量具体设计阀门的尺寸。

优化后再生过程工艺流程为：反洗、排水、进盐液、排水、间歇一洗（洗一级软化罐）、间歇二洗（洗二级软化罐）、运行。改进后正洗水和反洗水的含盐量和处理前的原水含盐量基本相当，可以重复处理利用。

下面结合具体步骤阐述本发明的实现过程：

（1）进盐液前放空步骤：为了克服现有技术中反洗过程中由于软化罐充满水对盐液的稀释，在进盐液之前用空气（或压缩气体）将罐内反洗水排净，如此防止盐液被稀释，减少了排水量。

示例性地，在进盐液前，将13号、7号、14号、9号阀门打开，其余阀门关闭，一级软化罐、二级软化罐中的水依靠大气压力自然排放。当然，也可以使用压缩机注入压缩空气，以排出软化罐内的水。

（2）二级软化罐进盐水步骤：为了减少高含盐水排放量，取消了置换过程，进盐水时，盐水先进入二级软化罐，淹没树脂后浸泡几分钟，二级软化罐再生完成。二级软化罐的浓盐水用空气（或压缩空气）排至回收盐液池。

示例性地，盐水来自设备自带的浓盐水箱，进盐水量约1.3m3，盐液浸满二级软化罐，浸泡一定时间后将盐水排放至浓盐水回收池。盐水采用10%的氯化钠溶液（或饱和浓盐水）。浸泡时间根据实际情况而定，一般为2-10分钟，优选为3-5分钟。

（3）一级软化罐进盐水步骤：回收的盐液再用泵打入一级软化罐浸泡树脂（不够部分由化盐池补充），待再生完成后，一级软化罐的浓盐液用空气（或压缩空气）排至废盐液池。

示例性地，盐水来自浓盐水回收池，进盐水量约3.8m3，盐液浸满一级软化罐，不够的盐水由盐箱的浓盐水补充，浸泡一段时间后将盐水排放至高含盐水池。浸泡时间根据实际情况而定，一般为2-10分钟，优选为3-5分钟。

（4）一洗前放空步骤：在正洗前，将一、二级软化罐内的盐液排净，然后再正洗，减少正洗时耗水量。

示例性地，在浸泡完成后，分别将14号、12号、13号、10号阀门打开，一级软化罐将盐液排至高含盐废水池，二级软化罐将盐液排至高含盐水回收罐。

（5）间歇一洗步骤（以下简称一洗）：正洗由原来的连续正洗改为间歇正洗，既充满-放空，再充满-再放空，每个罐一洗适当次数。

示例性地，当放空完成后，正洗泵开启，打开1号阀门，向一级软化罐充水，水充满后关闭1号阀门，同时打开13号、7号阀门，通过大气压力将一级软化罐中的水排至低含盐水池。二洗循环2-5次，更优选地，循环3次。

（6）间歇二洗步骤（以下简称二洗）：对二级软化罐同样采取间歇的清洗方式，循环适当次数。

示例性地，在二洗时，开启1号、2号阀门，向二级软化罐进水，水充满后关闭2号阀门，同时打开14号、9号阀门，通过大气压力将二级软化罐中的水排至低含盐水池。二洗循环2-5次，更优选地，循环3次。

如本领域中常见，上述步骤可以通过控制系统设定程序执行，以完成对整个过程的自动控制。控制系统可以采用单片机、DSP、PLC、FPGA等控制芯片为核心的控制电路或计算机辅助控制系统等。

不失一般性地，本实施例中的阀门编号为在示例性系统中为简化语言描述而进行的编号，所属领域技术人员根据本发明系统中对应编号阀门所处的位置容易得出对应编号的阀门在系统中所起到的作用。

【实施例2】

对于水处理系统，由于处理的是净化水，水处理装置依靠大气压力排放罐中水时，考虑净化水中可能含有刺鼻性气味的气体，因此采取安全防范措施如下：

每套水处理装置上增加一条连通管线；例如DN50的管线。

将一、二级软化罐顶部的排气阻液阀接到连通管线上，连接引至室外高点放空，防止有刺鼻性气味的气体排入室内，影响人身安全。

【实施例3】

图4示意性地示出根据本发明请求保护的软化罐结构。其中采用水泥或其他材料形成填充层5填充排水帽底端与滤板之间空隙，消除由于长柄排水帽产生的死水区4。示例性地，排水帽采用绕丝筛管长柄水帽，使用水泥形成填充层，使填充层顶部与绕丝筛管底端的缝隙平齐。

图5示意性地示出根据本发明请求保护的软化罐结构。其中采用短柄水帽6，在将水帽固定于滤板之上后，水帽的排水部分紧靠水平滤板。示例性地，排水帽采用绕丝筛管短柄水帽，绕丝筛管的缝隙紧靠水平滤板，在排水过程中，不会存在由于积水形成的死水区。

为了保证排水效果，可以设置多个排水帽，以确保系统具有足够的排水量。

有益效果

现有工艺中进入软化罐中的盐水与反洗水、正洗水混到了一起，然后排放到周边环境中，排放总量约占处理总水量的15%。按照本发明中的工艺实施后，排放的仅仅是打进树脂罐的浓盐水，以单台72m³/h水处理装置为例，再生一次所用的盐水为3.5 m³，排放量也是3.5 m³，约占总处理量的0.38%，由于采用间歇正洗，正洗用水与原工艺相比减少72%，树脂再生周期延长约12%，改进后的正洗、反洗水的总矿化度与待处理原水的矿化度基本相同，可以重复用于软化。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种软化装置再生方法，其特征在于，再生方法使用的装置包括高含盐废水池和高含盐水回收罐，装置中的软化罐中包含有设置于靠近罐体底部的水平滤板，所述滤板上设置有排水帽，在排水帽的可排水部分紧靠所述水平滤板，再生方法包含如下步骤：

进盐液前放空步骤：在进盐液之前用空气或压缩气体将所述软化罐内水排净；

二级软化罐进盐水步骤：浓盐水进入二级软化罐，淹没树脂浸泡预订时间后将浓盐水用空气或压缩空气排至回收盐液池；

一级软化罐进盐水步骤：二级软化罐进盐水步骤回收的盐液再用泵打入一级软化罐浸泡树脂预订时间后，一级软化罐的浓盐液用空气或压缩空气排至废盐液池；

一洗前放空步骤：将一、二级软化罐内的盐液排净，一级软化罐将盐液排至高含盐废水池，二级软化罐将盐液排至高含盐水回收罐；

在上述所有步骤执行期间，将一、二级软化罐顶部的排气阻液阀接到连通管线上，连接引至室外高点放空。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在一洗前放空步骤之后进行一级软化罐间歇清洗步骤，所述一级软化罐间歇清洗步骤为：将一级软化罐充满水，之后利用空气或压缩空气将一级软化罐放空，之后再将其充满水，再放空，循环适当次数。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述一洗前放空步骤或一级软化罐间歇清洗步骤之后进行二级软化罐间歇清洗步骤，所述二级软化罐间歇清洗步骤为：将二级软化罐充满水、之后利用空气或压缩空气将二级软化罐放空、再充水、再放空，循环适当次数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在进盐液前放空步骤之前对软化罐进行反洗。

5.一种用于实施权利要求1所述方法的软化水处理装置，所述装置包括高含盐废水池和高含盐水回收罐，其中的软化罐中包含有设置于靠近罐体底部的水平滤板，所述滤板上设置有排水帽，其特征在于：在排水帽的可排水部分紧靠所述水平滤板，所述排水帽为绕丝筛管排水帽，绕丝筛管排水帽的缝隙紧靠所述水平滤板；所述软化罐的顶部还设置有排气阻液阀。

6.如权利要求5所述的软化水处理装置，其特征在于：所述软化罐顶部的进水管上还设置有进气阀。

7.如权利要求5所述的软化水处理装置，其特征在于，所述软化罐中至少设置三个所述排水帽。