CN103732540B - 移动式水处理和树脂输送枢纽 - Google Patents

Abstract

一种用于提供涉及离子交换树脂的移动式或临时水处理的系统和方法，所述系统和方法包括：服务中心（14）、一个或多个处理运载工具（16）、树脂输送枢纽（22），以及一个或多个树脂运输运载工具（28）。所述服务中心可以用于再生一种或多种类型的离子交换树脂。所述处理运载工具（16）携载水处理设备，所述水处理设备包括盛放离子交换树脂的罐子。所述树脂输送枢纽（22）有助于在处理运载工具（16）与树脂运输运载工具（28）之间移动树脂。所述树脂运输运载工具（28）适于在树脂转送中心（22）与所述服务中心（14）之间，借助陆运、海运和空运中的一种或多种方式运送树脂。运作时，处理运载工具（16）将需要再生的树脂带到所述树脂输送枢纽（22），在此被清空，然后重新填充再生树脂。需要再生的树脂被输送到树脂运输运载工具（28），以便运输到所述服务中心（14）。所述树脂运输运载工具（28）在那里重新填充再生树脂，所述再生树脂被带回到所述树脂输送枢纽（22），以便输送到处理运载工具（16）。

Description

移动式水处理和树脂输送枢纽

技术领域

本说明书涉及使用离子交换树脂的水处理，并且涉及一种用于提供涉及离子交换树脂的移动式或临时水处理的系统和方法。

背景技术

在移动式水处理系统中，水处理设备设置在轻便的运载工具中，例如，设置在卡车、拖车、滑行装置或运输集装箱中，并且运送到需要水处理的位置。在建设永久处理厂不太经济的情况下，使用此类移动式水处理系统。例如，当发电厂运行时；当永久水处理厂在维修时；当用于林务营或采矿营地时；或者在为季节性运作的锅炉供水时，可能需要临时水处理。通常，特定现场在一段时间内可能会需要处理过的水，这段时间可能达到几年，但仍少于永久水处理厂的使用期。或者，可能会永久性地需要处理过的水，但只在一年中的一部分时间内需要，例如，每年约1000小时到2000小时。在这两种情况下，与建立永久设施相比，现场操作人员租借移动式水处理系统可以更便宜。

移动式水处理系统中的运载工具可以装配有各种罐子、介质、泵、管道、控制设备以及仪器等等。例如，在GE Water&Process Technologies的MobileFlow^TM系统中，运输卡车拖车装配有六个罐子，这些罐子是钢制的、以橡胶作内衬而且能够加压至100psi。这些罐子由标准管道系统连接在一起，该标准管道系统将罐子串联或并联连接起来。每个罐子都可以选择填充一种可用的介质类型，例如，粒状过滤介质、脱氧介质，或者离子交换树脂珠。例如，为了进行脱矿质处理，一些罐子填充有阳离子交换树脂，另一些罐子填充有强碱阴离子交换树脂，而另一罐子填充有混合床。每个拖车还包括仪器组件、控制设备组件和加热系统。该拖车在服务中心进行设置和测试，然后用货车运输到处理现场，以投入运作。

在使用树脂床的情况下，树脂珠必须要不时地再生。在MobileFlow^TM系统中，运载工具返回到服务中心，在该服务中心树脂珠输送到再生容器中并且储存在那里，直到这些树脂珠可被再生为止。先前再生的树脂输送回到运载工具上，其接着可以被送回到同一或另一水处理现场。通过这种方式，可能处于缺水位置的处理现场并不需要用于再生的水，而且再生废水无需在可能没有废水排放许可的水处理现场排放。此外，服务中心可以提供综合再生过程，包括例如反洗和空气洗涤、用再生剂处理、用去离子水漂洗以及质量测试。

发明内容

移动式水处理系统提供有价值的服务，为许多使用处理过的水的使用者节省了建设自有处理厂的花费。然而，建设服务中心的花费相当大，大约要几百万美元。因此，需要让服务中心为很大的服务区域服务，从而最大可能地利用该服务中心。这相应地可能要求处理系统拖车有时要移动非常长的距离。朝向服务区域的边缘，拖车在北美市场可能需要穿过多个州或省，或者在欧洲或亚洲市场要穿过多个国家，以便在服务中心与处理现场之间移动。对于使用离子交换树脂(其会为了再生而不时返回到服务中心)的处理系统而言，拖车的移动成本可能会大大增加在现场提供处理过的水的成本。

本说明书中描述一种用于提供涉及离子交换树脂的移动式或临时水处理的系统和方法，以及一种用于所述系统的树脂输送枢纽。所述系统包括：服务中心、一个或多个处理运载工具、树脂输送枢纽，以及一个或多个树脂运输运载工具。其中所述服务中心很可能用于再生一种或多种类型的离子交换树脂等等。处理运载工具可以是拖车或任何其他类型的运载工具，包括适于由另一运载工具携载的集装箱，可以陆运、海运或空运并且携载水处理设备，所述水处理设备包括用于盛放离子交换树脂的罐子。所述树脂输送枢纽是永久或临时与所述服务中心的位置分开的设施，用于在处理运载工具与树脂运输运载工具之间移动树脂。任选地，可以与所述树脂输送枢纽一起提供附加设备如树脂储存容器或补充供水系统、或者在所述树脂输送枢纽中提供附加设备如树脂储存容器或补充供水系统。所述树脂运输运载工具是适于在所述树脂输送枢纽与所述服务中心之间通过陆运、海运或空运来运输树脂的运载工具，所述运载工具可以包括能够由另一运载工具携载的集装箱。

在运行过程中，当包含需要再生的树脂时，一个或多个处理运载工具可以直接运输往返所述服务中心。然而，一个或多个处理运载工具或者可以将需要再生的树脂带到所述树脂输送枢纽来清空，然后在那里重新填充再生树脂。所述树脂输送枢纽用于将需要再生的树脂直接输送到或通过中间储存步骤而输送到树脂运输运载工具。所述树脂运输运载工具将需要再生的树脂运输到所述服务中心，并且在那里重新填充再生树脂。所述再生树脂被带回到树脂输送枢纽，并可以由此处输送到一个或多个处理运载工具中。

所述系统的一个可能优势在于，降低了为远离所述服务中心的处理现场供应再生树脂所需的运输或系统资金成本。继而，这可以让服务中心为更大的服务区域提供服务，从而降低在所述服务区域中每个处理现场的服务中心的总成本。如果当树脂正在再生时处理现场必须停止运转，那么所述处理现场的停工时间也可以减少。成本得到节省的原因可能在于，所述处理运载工具与所述树脂运输运载工具之间存在一个或多个差异。所述树脂运输运载工具并不需要多个耐压罐或外延管道、仪器、控制设备或者加热设备。因此，与所述处理运载工具相比，在相同的外部尺寸或者相同的重量限制下，所述树脂运输运载工具能够储存更多的树脂。所述树脂运输运载工具还可能比处理运载工具更便宜，从而降低所述系统的全部运载工具的总成本，或者以同样的总成本可以得到更多的运载工具。使用所述树脂运输运载工具进行长途运输，还可以减少在运输工程中对所述处理运载工具中的仪器和控制设备在运输过程中产生的损害。通过ISO或其他联运集装箱形式，还可以更容易或经济地提供所述树脂运输运载工具，该形式可以允许采用公路、铁路、海运或空运中的两种或多种方式进行装运。任选地，所述树脂运输运载工具在所述树脂输送枢纽处还能够用作储存容器。进一步任选地，所述树脂输送枢纽可以是移动式的，从而在远程处理现场的位置改变时，可以移动所述树脂输送枢纽。

附图说明

图1是一种用于提供涉及离子交换树脂的移动式或临时水处理的系统的示意图。

图2是处理运载工具的侧视图。

图3是树脂运输运载工具的侧视图。

图4是树脂输送枢纽和任选的储存容器以及补充水精处理系统的示意图。

具体实施方式

下文将描述一种用于提供涉及离子交换树脂的移动式或临时水处理的系统和方法，以及一种树脂输送枢纽。

参考图1，服务区域10由较大的陆地区域12表示，服务中心14位于所述服务区域的一部分中。所述服务中心包括用于再生废旧离子交换树脂的设备。在服务中心14处，需要再生的树脂珠从携载它们的运载工具上输送到储存容器中，在所述储存容器中，这些树脂珠可以再生。例如，再生过程可以包括空气洗涤、反洗、化学再生剂应用以及去离子水漂洗。再生的树脂还可以进行测试或分析，以确定再生的程度或质量。对于混合树脂床而言，在树脂再生之前还有额外的步骤，所述步骤为分离混合床，以及任选地重新混合树脂。随后，再生的树脂珠可以输送回运载工具。尽管一些树脂，尤其是用于水软化的阳离子树脂，可以通过相对无害的化学物质(例如，盐)进行再生，但另一些树脂通过盐酸等强酸或氢氧化钠等腐蚀剂进行再生。因此，服务中心14位于可获取水处理设施或排放许可的区域中。此外，由于需要提供再生和漂洗用水，因此服务中心14也位于可获得用于这些任务的水的区域中。

树脂可以从服务中心14装载到一个或多个处理运载工具16中，以便运输到处理现场18。例如，处理现场18可以是发电站、工厂、采矿营地或林务营，或者有锅炉的工厂。例如，处理运载工具16可以是运输卡车拖车20，如图2所示。此处理运载工具16装配有罐子21、管网23以及控制设备、仪器和加热组件26。所述罐子设有各种连接，包括液体进口、液体出口和压缩空气接头。当处理运载工具16用于使用离子交换树脂来处理水，例如，用于进行脱矿质、软化或凝结水精处理时，在处理运载工具16用于处理现场18之前，罐子21中的一个或多个要填充来自服务中心14的树脂。如处理运载工具16a所示，处理运载工具16还不时地回到服务中心14，使得其包括的树脂可以再生。任选地，在工作中的处理运载工具16移动之前，可以让代替的处理运载工具16去往需要再生的处理现场18。在这种情况下，第一处理运载工具16在从处理现场18移动之后便成为代替的处理运载工具16，而且可能不会返回到同一处理现场18。

处理现场18中的一个或多个可能远离服务中心14。此外，到达远程处理现场18的最有效运输方法可以采用卡车以外的方式，例如，通过铁路或船运。例如，在图1中，水域增加了通过卡车到达远程处理现场18的原本就漫长的距离。为了将树脂船运到或运离远程处理现场18，在服务中心14与树脂输送枢纽22之间使用树脂运输运载工具28运送树脂。当处理运载工具16，例如，图1所示的处理运载工具16b具有需要再装载的树脂时，处理运载工具16会行进到树脂输送枢纽22，卸下废旧树脂并且重新填充再生的树脂。

参考图3，树脂运输运载工具28的一个实例具有框架30，所述框架装配有大罐32。框架30可以采用标准尺寸而且可以装配有标准安装点36，从而所述框架可以用作ISO联运式船运集装箱。罐子32具有用于从罐子32排放树脂的出口34，以及用于用水或者在水中的树脂珠浆料来装填罐子32的进口33。出口34位于罐子32的底部附近，而且设有一个或多个阀。出口34还可以配备有室37，所述室适于容纳移动筛39，所述移动筛的筛孔尺寸足够小，可以将树脂珠留在罐子32中而同时允许水排出。进口33位于罐子32的顶部，任选地，位于罐子32的与出口34相对的那端。进口33还可以具有大体指向出口34的喷嘴35。喷嘴35有助于使用通过进口33喷洒的水来迫使树脂离开罐子32。罐子32还具有压缩空气接头31。树脂运输运载工具28可以具有20立方米或更大的容量，所述容量可能大于水处理运载工具16中的所有罐子的容量。

参考图4，树脂输送枢纽22所在的位置可以具有一个或多个任选的储存容器24，例如，料仓。储存容器24可以具有液体进口、液体出口和压缩空气接头。还可以设有任选的水精处理单元20。树脂输送枢纽22可以采用移动式的，而且在处理现场18的位置随时间变化而变化的情况下，所述树脂输送枢纽可以移动。例如，树脂枢纽22可以建在40英尺长高的立方体船运集装箱内，所述集装箱可以用卡车、铁路或船移动。树脂枢纽22装配成用于在任意两个罐子之间移动树脂珠，例如，在储存容器24与处理运载工具16之间，在储存容器24与树脂运输运载工具28之间，或者在树脂运输运载工具28与处理运载工具16之间。

为了移动树脂珠，树脂输送枢纽22具有水循环系统40和压缩空气供应系统38。水循环系统40具有罐子42，所述罐子可以具有10立方米或更大的体积。罐子42还具有排放口44和溢流管46。所述罐子的一个或多个出口48连接到一个或多个液体泵50，所述液体泵继而连接到一个或多个接头52，所述接头用于将泵50的出口侧连接到处理运载工具16、储存容器24或者树脂运输运载工具28上的管子或接头。一个或多个进口54让水从处理运载工具16、储存容器24或者树脂运输运载工具28返回到罐子42。

补充水进口56可以用来向罐子42提供补充水。所述补充水优选去离子水，从而在输送再生树脂中使用的水所消耗的树脂容量的部分会毫不明显。可以通过在往返处理现场18的路上用处理运载工具16不时地处理市政用水来获得去离子水，或者用小型任选的水精处理单元20获得。所述水精处理单元具有一个或多个树脂罐子60以处理生水，所述树脂罐子填充有阳离子、阴离子和混合树脂床。旁通管路62用于在可获得已经去离子的补充水的时候将其直接填充到罐子42中。

压缩空气供应系统42使用压缩机，例如，涡轮机64，以便将压缩空气供应到储气槽66。储气槽66继而连接到一个或多个空气出口68，用于将压缩空气提供到处理运载工具16、储存容器24或者树脂运输运载工具28。树脂输送枢纽22还可以具有各种辅助部件，例如，阀、传感器、量器或者控制设备，在使水再循环通过处理运载工具16、储存容器24或者树脂运输运载工具28时，以及在将空气提供至处理运载工具16、储存容器24或者树脂运输运载工具28时，可能会需要这些辅助部件。

在输送树脂珠的过程中，第一处理运载工具16、储存容器24或者树脂运输运载工具28提供清空罐子，而第二处理运载工具16、储存容器24或者树脂运输运载工具28提供填充罐子。所述清空罐子填充来自树脂枢纽22的罐子42的水至高于树脂珠。所述清空罐子随后用压缩空气进行加压，例如，加压至20psi到30psi。打开所述清空罐子中的出口阀，以便让水和树脂珠的浆料流过输送管，所述输送管连接在所述清空罐子的出口与所述填充罐子的进口之间。可以从罐子42泵送额外的水到所述清空罐子中，或者直接泵送到输送管中，从而有助于移动树脂浆料。用于输送的水从所述填充罐子通过回流管而排回到树脂枢纽22的罐子42中，以供重新使用。如果并未通过所述填充罐子的出口来提供，则回流管中的过滤器会防止树脂珠流回到罐子42。排回到罐子42的水可以再循环回到所述清空罐子，以便帮助移动树脂珠，尤其是在罐子几乎是空的情况下。

所述清空罐子中的几乎所有(例如，95％或更多)的树脂均可以输送到上述填充罐子。一些树脂珠可能会留在所述清空罐子的底部，但之后可以被移走，例如，通过将这些剩余物冲到过滤袋中。一些树脂珠也可能留在管子中，但之后可以移走，例如，通过冲洗所述管子。如果所述清空罐子的长度大于高度，例如树脂运输容器28，则可以抬起所述罐子的一端，从而使得罐子的底部朝向树脂出口倾斜。

也可以使用其他输送树脂或者增强树脂移动性的方法。例如，可以从树脂床的底部提供压缩空气，或者可以从树脂床的底部提供再循环水流来使所述树脂床流体化，从而使其可以在重力的作用下更容易流动。也可以使用叶轮来使所述树脂床流体化。容积式隔膜泵可以用来通过输送管来移动浆料，所述输送管位于所述清空罐子与所述填充罐子之间。又或者，所述清空罐子可以填充水，而且排出管可以连接在喷射器的上游，以形成喷射系统。向所述喷射器供应加压水流，形成局部真空，以便通过输送软管而从加压水携载树脂珠的地方将树脂吸到所述喷射器中。采用这些方法中的任意方法，浆料中的树脂珠流都可以流过排放到所述填充罐子中的管子。

如果处理运载工具16中需要混合床，那么所述混合床可以准备在混合罐中，所述混合罐可以是将要使用所述混合床的处理运载工具16的罐子。或者，任何运载工具或容器16、24或28中的任意其他罐子均可以用作混合罐，而且混合床可以在混合之后转移到处理运载工具16。为了准备混合床，将适当量的阳离子和阴离子树脂分别装载到混合罐中。将水添加到超过树脂珠的水平。所述混合罐顶部的排放口或进口保持打开，而同时压缩空气从所述混合罐的底部附近流到所述罐子中。在压缩空气继续流动的同时，所述混合罐中的水位逐步降低，或以慢慢连续排放的方式降低。当水位处于或接近所述混合罐的底部时，停止压缩空气流，而所述混合罐留待排放。

在输送树脂珠之后，用于使所述树脂珠流体化的水可以排回到罐子42中，以供重新使用。任选地，可以供应压缩空气到所述填充罐子或清空罐子或者这两者，以辅助排放。尤其是在所述填充罐子中，所述压缩空气对从树脂床中排出水是有用的。在填充罐子的出口处装上筛网，从而使得树脂珠不会被带回到罐子42中。由于所述填充罐子并未完全排空，因而会损失一些水。罐子42中的水也可能变得太浑浊而无法重新使用，从而需要将其废弃、处理或者稀释。因此，树脂输送枢纽22可能会用掉一些水，但相对于服务中心14而言，用水量大大减少，而且没有使用或排放大量的化学物质。因此，树脂输送枢纽22可以位于缺水或者水处理或排放许可受限或无法获取的区域。任选地，树脂输送枢纽22可以装配有两个罐子42，一个用于输送再生的树脂，一个用于输送废旧树脂。通过这种方式，用于输送再生树脂的水将在更长时间内保持清洁，而与移动再生树脂可以接受的情况相比，用于输送废旧树脂的水允许更浑浊。需要少量的补充水来将供水维持在可接受的质量，以便输送废旧和再生的树脂。

如果有的话，单独的树脂储存容器24可以用于阳离子树脂和阴离子树脂以及混合树脂，而且在将再生树脂运输到树脂枢纽22时，树脂运输容器28可以只填充阳离子树脂或只填充阴离子树脂。通过这种方式，树脂枢纽22并不需要设有树脂分离设备。然而，树脂分离设备可以任选地设在树脂枢纽22中。在将废旧树脂从树脂枢纽22返回到服务中心24的情况下，可以将不同类型的树脂输送到单个树脂运输容器28中，前提是所述服务中心具有树脂分离设备。

返回到图1，当处理运载工具16具有需要再生的树脂时，它们就被运输到树脂输送枢纽22。废旧树脂从树脂枢纽22处的处理运载工具16输送到树脂储存容器24中，或者直接输送到树脂运输运载工具28中。任选地，通过留在树脂输送枢纽22，树脂运输运载工具28可以用作树脂储存容器24。来自另一树脂储存容器24或树脂运输运载工具28的再生树脂通过树脂枢纽22进行输送，以便重新填充处理运载工具16。处理运载工具16可以在同一或另一处理现场18恢复服务。如果废旧树脂首先输送到树脂储存容器24，则所述树脂便通过树脂输送枢纽22而再输送到树脂运输运载工具28。随后，树脂运输运载工具28运输到服务中心14。树脂在服务中心14再生，而且树脂运输运载工具28重新填充再生树脂，以返回到树脂输送枢纽22。

本说明书使用了各个实例来揭示本发明，包括最佳方式，同时也让任何所属领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统、以及实施所涵盖的任何方法。本发明的专利保护范围由权利要求书限定，并且可能包括由所属领域的技术人员想到的其他实例。如果此类其他实例具有的结构元素与权利要求书的字面意义并无不同，或如果此类其他实例包括的等效结构元素与权利要求书的字面意义并无实质差别，那么此类其他实例也旨在在权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种用于使用离子交换树脂提供临时或移动式水处理的系统，其包括：

a)服务中心，其适于再生一种或多种类型的离子交换树脂；

b)处理运载工具，其包括用于盛放树脂的罐子并且适于准许经处理的水流过所述树脂；

c)树脂运输运载工具；以及

d)树脂输送枢纽，其具有压缩空气系统并且所述树脂输送枢纽用于使用压缩空气在所述处理运载工具与所述树脂运输运载工具之间移动树脂，所述树脂输送枢纽具有罐子(42)，在移送树脂之后，使所述树脂流体化的水排回到所述罐子(42)中，以供重新使用。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理运载工具包括适合公路运输的拖车。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述树脂运输运载工具包括安装到框架上的罐子，并且所述框架适于在另一运载工具上携载。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述树脂运输运载工具经过尺寸调整，并且包括连接器，从而使得所述树脂运输运载工具可以通过联运式运输系统进行运输。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述树脂输送枢纽设在运载工具上或运载工具中。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述运载工具是船运集装箱。

7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括连接到所述树脂输送枢纽的树脂储存容器。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述树脂储存容器包括料仓。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述树脂输送枢纽包括罐子、水再循环泵和空气压缩机。

10.根据权利要求3所述的系统，其中所述树脂运输运载工具进一 步包括位于所述罐子顶部附近的进口和位于所述罐子底部附近的出口。

11.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括含有精处理树脂的罐子，所述罐子连接到进入所述树脂输送枢纽的进口。

12.一种用于将再生树脂提供到移动式水处理运载工具的过程，其包括以下步骤：

a)将所述水处理运载工具移动到具有压缩空气系统的树脂输送枢纽；

b)使用来自所述树脂输送枢纽的压缩空气将废旧树脂从所述移动式水处理运载工具移动到树脂运输运载工具，并将用于输送的水排回到所述树脂输送枢纽的罐子中以供重新使用；以及

c)使用所述树脂输送枢纽将再生树脂从另一树脂运输运载工具移动到所述水处理运载工具。

13.根据权利要求12所述的过程，其进一步包括将所述废旧树脂输送到服务中心的步骤，在所述服务中心，所述废旧树脂得以再生。

14.根据权利要求13所述的过程，其进一步包括将所述再生的废旧树脂运输到所述树脂输送枢纽的步骤。

15.根据权利要求13所述的过程，其中所述将所述废旧树脂输送到服务中心的步骤至少部分通过铁路或船来完成。

16.根据权利要求13所述的过程，其中所述树脂输送枢纽相对于所述服务中心而言位于缺水的区域。

17.根据权利要求12所述的过程，其中所述水处理运载工具位于拖车中，并且步骤a)包括在公路上牵引所述水处理运载工具。

18.根据权利要求12所述的过程，其中步骤b)或步骤c)包括以下步骤：在移动所述树脂的过程中，将树脂临时储存在位于所述树脂输送枢纽附近的容器中。