CN103991926A - 一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，废水储存池（4）分别连接离子交换器A（1）和离子交换器B（2）的下部液体进出口，再生配液池（3）分别连接离子交换器A（1）和离子交换器B（2）的上部液体进出口，管路上设置有电动阀，电动阀与PLC控制器电连接，离子交换器A（1）和离子交换器B（2）均为全接触曝气式离子交换装置。本发明的有益效果是：由PLC控制程序全过程自动化运行，提高了设备的自动化程度，系统运行效率提高；两个并列设置的离子交换器保证了设备的连续吸附；采用全接触曝气式离子交换装置使得树脂充分与待处理水接触，保证充分吸附。

Description

一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统

技术领域

本发明涉及一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统。

背景技术

离子交换技术在水处理领域中有十分广泛的应用，通过离子交换可以较彻底的出去水中的无机盐类。离子交换设备在医药、化工、电子、涂装、饮料及高压锅炉给水等领域应用广泛。离子交换装置中加入的交换树脂在设备运行一端时间后会失效，需要进行再生处理，而系统又需要24小时连续运行，因此很多国内的离子交换系统大都采用一套运行、一套备用的方法处理，使得离子交换设备成本高，占地面积大。

现有装置大多数采用手动控制或半自动控制方式运行，且离子交换系统阀门繁多，操作过程繁琐；现有装置采用在线检测设备检测出水水质来反馈系统进行吸附-再生过程切换，在线设备检测水样耗时较长，若不及时反馈信息、及时切换吸附-再生过程，会导致树脂超负荷吸附，出水瞬时值超标；现有装置往往忽略再生过程的全自动控制，不能真正实现离子交换吸附-再生全过程自动控制；现有装置实现全自动控制，其控制参数繁多，本发明仅采用时间进行自动控制，并辅以氨氮在线监测作为全自动控制参数，控制方式简练易操作。

离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与待处理废水中的污染离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。目前多采用离子交换柱，但由于使用过程中装树脂质量较大，树脂不能完全接触溶液，树脂利用率低；使离子交换装置中树脂工作状态不均衡，加速了部分树脂的性能变坏，缩短了装置的使用寿命；由于排气不及时或者压力不平衡而产生树脂床内气囊，会导致出水不畅，罐体承压增大，水头损失增大等；现有离子交换树脂装置，反冲洗时由于布水不均，压力不均等因素影响，会导致树脂床层无法有效松动，造成重吸附效率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，它包括离子交换器A、离子交换器B、再生配液池、废水储存池和PLC控制器，废水储存池的出水口通过管路分别连接离子交换器A的下部液体进出口和离子交换器B的下部液体进出口，且连接废水储存池的出水口与离子交换器A的下部液体进出口的管路上设置有电动阀A，连接废水储存池的出水口与离子交换器B的下部液体进出口的管路上设置有电动阀B，再生配液池的出水口通过管路分别连接离子交换器A的上部液体进出口和离子交换器B的上部液体进出口，且连接再生配液池的出水口与离子交换器A的上部液体进出口的管路上设置有电动阀C，连接再生配液池的出水口与离子交换器B的上部液体进出口的管路上设置有电动阀D，离子交换器A的下部液体进出口和上部液体进出口还分别通过管路A和管路B连接排水口A，且管路A和管路B上分别设置有电动阀E和电动阀F；离子交换器B的下部液体进出口和上部液体进出口还分别通过管路C和管路D连接排水口B，且管路C和管路D上分别设置有电动阀G和电动阀H，PLC控制器通过线路分别与电动阀A、电动阀B、电动阀C、电动阀D、电动阀E、电动阀F、电动阀G和电动阀H电连接；所述的离子交换器A和离子交换器B均为全接触曝气式离子交换装置，全接触曝气式离子交换装置包括罐体，罐体的下部设置有支撑架，支撑架将罐体内部空间分隔为上腔室和下腔室，上腔室内装有离子交换树脂，支撑架用于支撑上腔室内的离子交换树脂，支撑架上设置有用于流体通过的通路，位于支撑架下部的罐体上设置有连通罐体内部的下部液体进出口和进气口，罐体内部空间的底部设置有布水器，下部液体进出口与布水器连通，罐体的底部设置有排渣口，罐体内部空间的上部设置有三相分离器，所述的三相分离器包括设置于罐体内壁上的环形阻气沉淀板、设置于环形阻气沉淀板上部的集气罩和设置于集气罩上部的溢流堰，环形阻气沉淀板与集气罩间形成回流缝，罐体顶部设置有排气口，排气口从集气罩的顶部连通集气罩内部空间，罐体上部设置有上部液体进出口，上部液体进出口与溢流堰连通。

所述的废水储存池的出水口依次连接有提升泵和单向止回阀A，单向止回阀A的出水口通过管路分别连接电动阀A和电动阀B的进水口；再生配液池的出水口依次连接有再生泵和单向止回阀B，单向止回阀B的出水口通过管路分别连接电动阀C和电动阀D的进水口，提升泵和再生泵均与PLC控制器通过线路电连接。

所述的废水储存池内设置有液位传感器A，再生配液池内设置有液位传感器B，液位传感器A和液位传感器B均与PLC控制器通过线路电连接。

所述的单向止回阀A的出水口上安装有流量计A，单向止回阀B的出水口上安装有流量计B，流量计A和流量计B均PLC控制器通过线路电连接。

所述的罐体上还设置有观察口。

本发明具有以下优点：本发明采用PLC控制器控制设备运行，以时间作为控制参数进行全过程自动控制，基于预先设计和调试过程确定的运行参数，由PLC控制程序全过程自动化运行，提高了设备的自动化程度，系统运行效率提高；本发明包含两个并列设置的离子交换器，当其中一个离子交换器吸附饱和后，通过控制阀门启闭更改液体流动管路，对吸附饱和的离子交换器进行再生，由另一个离子交换器继续进行吸附，从而保证了设备的连续吸附，该过程的实现通过PLC控制器控制电动阀的启闭来实现，控制过程简单、稳定。

本发明仅采用时间进行自动控制，并可辅以氨氮在线监测作为全自动控制参数，控制方式简练易操作；本发明不以在线监测设备指标作为主要的反馈调节参数，以时间作为自动控制参数，无需水质指标反馈，调节快速，能保证出水水质达标，不出现反馈延迟而导致超标现象；再生过程亦纳入全自动控制范围，真正实现离子交换全过程自动控制；通过时间作为控制参数，能有效节约能耗，提高树脂使用周期和使用效率。

本发明的离子交换器A和离子交换器B均为全接触曝气式离子交换装置，全接触曝气式离子交换装置结构简单，集气水反冲洗功能于一体，在吸附过程中，进水吸附同时，通入空气形成扰动，使得树脂充分与待处理水接触，保证充分吸附；吸附完成后，对树脂进行清洗，松动树脂床，减少短流，使得树脂能够充分与废水接触；提高了处理效率，曝气部件的设置能够将树脂与液体均匀混合，而不会损坏离子交换树脂，有利于离子交换树脂的重吸附和再生。通过设置三相分离器能有效将上浮树脂颗粒及时沉淀汇入树脂层内，而处理后的液体经溢流堰排出，所通入的空气则从集气罩出口排出，既能充分使树脂颗粒与待处理溶液充分混合，提高树脂有效比表面积使用率，又能避免罐体内形成气囊，产生正压导致出水不畅。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图

图2 为本发明的全接触曝气式离子交换装置的局部剖视结构示意图

图3 为本发明的全接触曝气式离子交换装置的外部结构示意图

图4 为本发明的全接触曝气式离子交换装置的左视结构示意图

图中，1-离子交换器A，2-离子交换器B，3-再生配液池，4-废水储存池，5-管路A，6-管路B，7-排水口A，8-管路C，9-管路D，10-排水口B，11-电动阀A，12-电动阀B，13-电动阀C，14-电动阀D，15-电动阀E，16-电动阀F，17-电动阀G，18-电动阀H，19-提升泵，20-单向止回阀A，21-再生泵，22-单向止回阀B，23-液位传感器A，24-液位传感器B，25-流量计A，26-流量计B，27-罐体，28-支撑架，29-离子交换树脂，30-下部液体进出口，31-进气口，32-布水器，33-环形阻气沉淀板，34-集气罩，35-溢流堰，36-回流缝，37-排渣口，38-上部液体进出口，39-排气口，40-观察口。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，它包括离子交换器A1、离子交换器B2、再生配液池3、废水储存池4和PLC控制器，废水储存池4的出水口通过管路分别连接离子交换器A1的下部液体进出口和离子交换器B2的下部液体进出口，且连接废水储存池4的出水口与离子交换器A1的下部液体进出口的管路上设置有电动阀A11，连接废水储存池4的出水口与离子交换器B2的下部液体进出口的管路上设置有电动阀B12，再生配液池3的出水口通过管路分别连接离子交换器A1的上部液体进出口和离子交换器B2的上部液体进出口，且连接再生配液池3的出水口与离子交换器A1的上部液体进出口的管路上设置有电动阀C13，连接再生配液池3的出水口与离子交换器B2的上部液体进出口的管路上设置有电动阀D14，离子交换器A1的下部液体进出口和上部液体进出口还分别通过管路A5和管路B6连接排水口A7，且管路A5和管路B6上分别设置有电动阀E15和电动阀F16；离子交换器B2的下部液体进出口和上部液体进出口还分别通过管路C8和管路D9连接排水口B10，且管路C8和管路D9上分别设置有电动阀G17和电动阀H18，PLC控制器通过线路分别与电动阀A11、电动阀B12、电动阀C13、电动阀D14、电动阀E15、电动阀F16、电动阀G17和电动阀H18电连接。

如图2、图3、图4所示，所述的离子交换器A1和离子交换器B2均为全接触曝气式离子交换装置，全接触曝气式离子交换装置包括罐体27，罐体27的下部设置有支撑架28，支撑架28将罐体27内部空间分隔为上腔室和下腔室，上腔室内装有离子交换树脂29，支撑架28用于支撑上腔室内的离子交换树脂29，支撑架28上设置有用于流体通过的通路，位于支撑架28下部的罐体27上设置有连通罐体27内部的下部液体进出口30和进气口31，罐体27内部空间的底部设置有布水器32，下部液体进出口30与布水器32连通，罐体27的底部设置有排渣口37，罐体27内部空间的上部设置有三相分离器，所述的三相分离器包括设置于罐体27内壁上的环形阻气沉淀板33、设置于环形阻气沉淀板33上部的集气罩34和设置于集气罩34上部的溢流堰35，环形阻气沉淀板33与集气罩34间形成回流缝36，罐体27顶部设置有排气口39，排气口39从集气罩34的顶部连通集气罩34内部空间，罐体27上部设置有上部液体进出口38，上部液体进出口38与溢流堰35连通。

废水储存池4的出水口依次连接有提升泵19和单向止回阀A20，单向止回阀A20的出水口通过管路分别连接电动阀A11和电动阀B12的进水口；再生配液池3的出水口依次连接有再生泵21和单向止回阀B22，单向止回阀B22的出水口通过管路分别连接电动阀C13和电动阀D14的进水口，提升泵19和再生泵21均与PLC控制器通过线路电连接。

所述的废水储存池4内设置有液位传感器A23，再生配液池3内设置有液位传感器B24，液位传感器A23和液位传感器B24均与PLC控制器通过线路电连接。

单向止回阀A20的出水口上安装有流量计A25，单向止回阀B22的出水口上安装有流量计B26，流量计A25和流量计B26均PLC控制器通过线路电连接。

由时间作为自控参数，通过PLC进行设置吸附-再生周期，并协同液位控制器进行水泵启闭操作，达到全过程自动运行。

如图3所示，所述的罐体27上还设置有观察口40。

所述的罐体27上设置有两个观察口40，两个观察口40中，一个观察口40设置于罐体27的上部，另一个观察口40设置于罐体27的下部。

全接触曝气式离子交换装置的工作过程如下：废水从下部液体进出口30进入罐体27，同时进气口31连接供气装置，通过进气口31向罐体27内鼓入气体，使罐体27内的离子交换树脂29浮起，离子交换树脂29与液体均匀混合，废水在罐体27内上升的过程中通过离子交换树脂29，当废水碰到环形阻气沉淀板33后，废水的流速随回流缝36出口逐渐扩张而减小，使得被气体扰动进入沉淀区的树脂颗粒有效沉降，回入树脂层区，气体进入集气罩34被并最终经排气口39排出，废水从集气罩34外侧继续上升，并最终进入溢流堰35经上部液体进出口38排出。当离子交换树脂29吸附饱和后，停止进废液，进入再生，再生液从上部液体进出口38进入，再生液进液流量为吸附流量的4倍，供气量不变。再生液最终由下部液体进出口30排出，这样完成一个工作周期。

当全接触曝气式离子交换装置需要进行洗涤时，通入清水即可，洗涤方式与吸附方式一致，清水从下部液体进出口30进入罐体27，同时进气口31连接供气装置，通过进气口31向罐体27内鼓入气体，进行洗涤，洗涤液最终进入溢流堰35经上部液体进出口38排出。

本发明的工作过程如下：以离子交换器A1为例，进行吸附时，PLC控制器控制电动阀A11、电动阀F16开启，电动阀E15、电动阀B12、电动阀C13关闭。废水经提升泵19、单向止回阀A20、电动阀A11逆向进入离子交换器A1，进行离子交换吸附处理，经由电动阀F16后从排水口A7达标排放。同样的，离子交换器B2进行吸附时，PLC控制器控制电动阀B12、电动阀H18开启，电动阀G17、电动阀A11、电动阀D14关闭。设置处理48h后，认为离子交换器A1内的树脂吸附饱和，需进行顺流再生，顺流再生时，PLC系统自动切换阀门，将电动阀E15、电动阀C13开启，电动阀A11、电动阀F16、电动阀D14关闭；再生泵21启动，再生液经单向止回阀B22和电动阀C13顺流进入离子交换器A1进行再生，再生废液由电动阀E15排出进入再生液回收系统回用。同样的，离子交换器B2进行再生时，PLC系统自动切换阀门，将电动阀G17、电动阀D14开启，电动阀B12、电动阀H18、电动阀C13关闭。

吸附过程中，提升泵19运行时间由PLC中设置的时间参数进行控制，并可设置延时启动。再生过程中，再生泵21运行时间由PLC中设置的时间参数进行控制，并可设置延时启动。阀门的启闭均可由PLC设置的时间进行控制。若离子交换器A1吸附饱和时间设计为48h，则PLC中设置废水提升泵19累计运行时间达到48h时，自动关闭电动阀A11、电动阀F16、电动阀G17、电动阀D14，自动开启电动阀E15、电动阀C13、电动阀B12、电动阀H18。可实现离子交换器A1再生的同时，离子交换器B2仍然进行正常吸附。

而提升泵19运行时间达到48h后，则延时一段时间后，继续开启，相当于离子交换器B2可顺利进行吸附。再生泵21设置运行满2h后停止运行，自动进入下一程序进行。

提升泵19同时由PLC控制器通过采集液位传感器A23的信号进行启停控制，高液位时启动运行，低液位时停止运行。提升泵19出口设单向止回阀A20，防止停泵后废水倒流。废水进水流量通过流量计A25进行控制。再生泵21同时由PLC控制器通过采集液位传感器B24的信号进行启停控制，高液位时启动运行，低液位时停止运行。再生泵21出口设单向止回阀B22，防止停泵后再生液倒流。再生液进水流量通过流量计B26进行控制。 

Claims (5)

1.一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，其特征在于：它包括离子交换器A（1）、离子交换器B（2）、再生配液池（3）、废水储存池（4）和PLC控制器，废水储存池（4）的出水口通过管路分别连接离子交换器A（1）的下部液体进出口和离子交换器B（2）的下部液体进出口，且连接废水储存池（4）的出水口与离子交换器A（1）的下部液体进出口的管路上设置有电动阀A（11），连接废水储存池（4）的出水口与离子交换器B（2）的下部液体进出口的管路上设置有电动阀B（12），

再生配液池（3）的出水口通过管路分别连接离子交换器A（1）的上部液体进出口和离子交换器B（2）的上部液体进出口，且连接再生配液池（3）的出水口与离子交换器A（1）的上部液体进出口的管路上设置有电动阀C（13），连接再生配液池（3）的出水口与离子交换器B（2）的上部液体进出口的管路上设置有电动阀D（14），

离子交换器A（1）的下部液体进出口和上部液体进出口还分别通过管路A（5）和管路B（6）连接排水口A（7），且管路A（5）和管路B（6）上分别设置有电动阀E（15）和电动阀F（16）；离子交换器B（2）的下部液体进出口和上部液体进出口还分别通过管路C（8）和管路D（9）连接排水口B（10），且管路C（8）和管路D（9）上分别设置有电动阀G（17）和电动阀H（18），PLC控制器通过线路分别与电动阀A（11）、电动阀B（12）、电动阀C（13）、电动阀D（14）、电动阀E（15）、电动阀F（16）、电动阀G（17）和电动阀H（18）电连接；

所述的离子交换器A（1）和离子交换器B（2）均为全接触曝气式离子交换装置，全接触曝气式离子交换装置包括罐体（27），罐体（27）的下部设置有支撑架（28），支撑架（28）将罐体（27）内部空间分隔为上腔室和下腔室，上腔室内装有离子交换树脂（29），支撑架（28）用于支撑上腔室内的离子交换树脂（29），支撑架（28）上设置有用于流体通过的通路，位于支撑架（28）下部的罐体（27）上设置有连通罐体（27）内部的下部液体进出口（30）和进气口（31），罐体（27）内部空间的底部设置有布水器（32），下部液体进出口（30）与布水器（32）连通，罐体（27）的底部设置有排渣口（37），罐体（27）内部空间的上部设置有三相分离器，所述的三相分离器包括设置于罐体（27）内壁上的环形阻气沉淀板（33）、设置于环形阻气沉淀板（33）上部的集气罩（34）和设置于集气罩（34）上部的溢流堰（35），环形阻气沉淀板（33）与集气罩（34）间形成回流缝（36），罐体（27）顶部设置有排气口（39），排气口（39）从集气罩（34）的顶部连通集气罩（34）内部空间，罐体（27）上部设置有上部液体进出口（38），上部液体进出口（38）与溢流堰（35）连通。

2.根据权利要求1所述的一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，其特征在于：所述的废水储存池（4）的出水口依次连接有提升泵（19）和单向止回阀A（20），单向止回阀A（20）的出水口通过管路分别连接电动阀A（11）和电动阀B（12）的进水口；再生配液池（3）的出水口依次连接有再生泵（21）和单向止回阀B（22），单向止回阀B（22）的出水口通过管路分别连接电动阀C（13）和电动阀D（14）的进水口，提升泵（19）和再生泵（21）均与PLC控制器通过线路电连接。

3.根据权利要求1所述的一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，其特征在于：所述的废水储存池（4）内设置有液位传感器A（23），再生配液池（3）内设置有液位传感器B（24），液位传感器A（23）和液位传感器B（24）均与PLC控制器通过线路电连接。

4.根据权利要求2所述的一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，其特征在于：所述的单向止回阀A（20）的出水口上安装有流量计A（25），单向止回阀B（22）的出水口上安装有流量计B（26），流量计A（25）和流量计B（26）均PLC控制器通过线路电连接。

5.根据权利要求1所述的一种全过程自动控制、采用曝气式离子交换装置的电解锰废水离子交换处理系统，其特征在于：所述的罐体（27）上还设置有观察口（40）。