CN104310531B - 弹性满室固定床逆流再生离子交换器 - Google Patents

Abstract

一种弹性满室固定床逆流再生离子交换器，在交换器罐体的两端分别设有运行进水管和运行出水管，罐体中部设有离子交换树脂层，靠近运行进水管一端的罐体内设置为体积补偿层，靠近运行出水管一端的罐体内设置为配水室，在配水室与离子交换树脂层之间设有配水分隔孔板，所述的体积补偿层包括密排在罐体内的若干体积补偿器，在体积补偿器之间的缝隙中设有充填料，在离子交换器运行或再生过程中，借助于体积补偿器的作用，使得离子交换器罐体内部空间始终保持“充满”状态，保持树脂球内外稳定的离子浓度梯度，使树脂球内外的离子充分地顺利地得到交换。能保证最佳的再生和运行流速，从而保证树脂再生和运行效果最好，制水量最大，出水水质最佳。

Description

弹性满室固定床逆流再生离子交换器

技术领域

本发明涉及一种水处理装置，特别是一种弹性满室固定床逆流再生离子交换器。

背景技术

在水处理离子交换除盐工艺领域，人们一直在追求一种最理想的阴/阳离子交换器，即逆流再生、最理想的再生运行流速、运行和再生期间树脂床层始终处于固定不动的阴/阳离子交换器。阴/阳离子交换器最初为顺流再生固定床，这种离子交换器再生相当困难，再生时间也相当地长，出水水质也相当差。后来发现逆流再生效果远远好于顺流再生，因此，人们先后研制出了气/水顶压的逆流再生固定床，浮动床、逆流低流速再生固定床等床型的离子交换器。由于采用了逆流再生工艺，这些床型都存在一些从根本上解决不了的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种运行和再生期间树脂床层始终固定不动的弹性满室固定床逆流再生离子交换器。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，一种弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特点是：设有交换器罐体，在交换器罐体的两端分别设有运行进水管和运行出水管，在运行进水管和运行出水管之间的罐体中部设有离子交换树脂层，离子交换树脂层靠近运行进水管一端的罐体内设置为体积补偿层，离子交换树脂层靠近运行出水管一端的罐体内设置为配水室，在配水室与离子交换树脂层之间设有配水分隔孔板，

所述的体积补偿层包括密排在罐体内的若干体积补偿器，在体积补偿器之间的缝隙中设有充填料，

所述体积补偿器设有与离子交换树脂层垂直设置的缸体，与离子交换树脂层相对的缸体端部内设有补偿活塞，缸体内设有沿缸体轴向伸缩的弹簧，补偿活塞与弹簧相接。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，补偿活塞设置在体积补偿器的缸体下端部内，在缸体上端设有上盖。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在上盖上设有进/排水管。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，缸体上盖上开有孔，孔上装有配水帽。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在缸体上部分的缸体壁上开有若干配水孔，在缸体外包覆有盖住上述配水孔的配水网。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，补偿活塞上开有若干孔，孔上装有配水帽。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，补偿活塞上开有若干孔，在补偿活塞的下表面覆盖有一层下配水网。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在缸体的上下两端部内均设有补偿活塞，补偿活塞上开有若干孔，孔上装有配水帽。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在离子交换树脂层的中部设有中间体积补偿器，中间体积补偿器不带有配水装置。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述的配水分隔孔板的配水孔上均装有配水帽。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述充填料为惰性树脂、离子交换树脂或石英砂。

本发明与现有技术相比，在离子交换器运行或再生过程中，离子交换树脂层的体积发生膨胀或收缩，其膨胀或收缩的体积变化由体积补偿器抵消。这样借助于体积补偿器的作用，在离子交换器运行和再生过程中，始终保持离子交换树脂层处于合适的压实状态，树脂层既不因为其体积的缩小而产生松动或浮动，也不会因为其体积的膨胀受到过大的压力而造成树脂破碎或设备损坏，在运行或再生过程中始终保持树脂球处于纹丝不动的状态。使得离子交换器罐体内部空间始终保持“充满”状态，只有在树脂球处于纹丝不动的状态下，才能保持树脂球内外稳定的离子浓度梯度，保证充分的离子交换动力，使树脂球内外的离子充分地顺利地得到交换。也只有树脂层保持不动的状态下，也才能保证最佳的再生和运行流速，从而保证树脂再生和运行效果最好，制水量最大，出水水质最佳。

附图说明

图1为本发明的结构简图；

图2为缸体外包覆配水网的体积补偿器；

图3为配水帽设在活塞上的体积补偿器；

图4为配水帽设在上盖上的体积补偿器；

图5为配水网设在活塞上的体积补偿器；

图6为双活塞体积补偿器；

图7为上盖及下活塞均带配水帽的体积补偿器；

图8为设有中间体积补偿器的罐体结构图；

图9为体积补偿器设在罐体下部的结构图。

具体实施方式

一种弹性满室固定床逆流再生离子交换器，设有交换器罐体6，在交换器罐体的两端分别设有运行进水管5和运行出水管7，在运行进水管和运行出水管之间的罐体中部设有离子交换树脂层2，离子交换树脂层2靠近运行进水管一端的罐体内设置为体积补偿层，离子交换树脂层靠近运行出水管一端的罐体内设置为配水室，在配水室与离子交换树脂层之间设有配水分隔孔板1，所述的体积补偿层包括密排在罐体内的若干体积补偿器3，在体积补偿器之间的缝隙中设有充填料4，所述体积补偿器3设有与离子交换树脂层垂直设置的缸体12，与离子交换树脂层相对的缸体端部内设有补偿活塞8，缸体12内设有沿缸体轴向伸缩的弹簧9，补偿活塞与弹簧相接。所述的配水分隔孔板的配水孔上均装有配水帽。所述充填料为惰性树脂、离子交换树脂或石英砂。

在离子交换树脂层的中部设有中间体积补偿器，中间体积补偿器不带有配水装置。

补偿活塞8设置在体积补偿器的缸体下端部内，在缸体上端设有上盖10。在上盖上设有进/排水管11。

补偿活塞设置在体积补偿器的缸体下端部内，在缸体上端设有上盖。缸体上盖上开有孔，孔上装有配水帽。

在缸体上部分的缸体壁上开有若干配水孔13，在缸体外包覆有盖住上述配水孔的配水网14。

补偿活塞上开有若干孔，孔上装有配水帽，也可以在补偿活塞的下表面覆盖有一层下配水网15。

在缸体的上下两端部内均设有补偿活塞，补偿活塞上开有若干孔，孔上装有配水帽。

如图所示，本设计的阴/阳离子交换器由罐体、体积补偿层、离子交换树脂层、进水和出水配水装置等构成。

1、罐体6包括运行进水管5（兼再生排水管）、运行出水管7（兼再生进水管）、窥视镜、人孔和树脂装卸管（图中未示出）等。

2、体积补偿层由一个或数个或数十个体积补偿器3、配水装置（注意：配水装置既可设置在体积补偿器上，也可以不设置在体积补偿器上，如图8所示的中间孔板上的体积补偿器就不设置配水装置）、充填料4为惰性树脂、离子交换树脂、石英砂或塑料颗粒，填充在各体积补偿器之间缝隙中。。

体积补偿层一般设置在罐体顶部，根据不同需要，也可以设置在罐体中部（如图8所示）或底部（如图9所示）。

体积补偿器由缸体、活塞、弹簧、活塞限位装置、配水网或配水帽等构成。

体积补偿器的缸体壁由不锈钢或其它材料的圆管或六角形管、正方形管或其它形状的管制成。缸体上盖由圆形或与缸体壁形状对应形状的不锈钢或其它材料板制成，并焊接在缸体上端，进水（兼排水）管焊接在上盖中心。

缸体壁的上部分钻孔，孔外覆盖尼龙网等形成配水（兼排水）装置，构成如图2所示的体积补偿器；尼龙网也可以设置在活塞上，构成图5所示的体积补偿器。

体积补偿器可以不用尼龙网式配水（兼排水）装置，可以用配水帽形式的配水（兼排水）装置。配水帽既可以安装在活塞上，构成如图3所示的体积补偿器；配水帽也可以安装在缸体上盖上构成如图4所示的体积补偿器或缸壁上（图中未示出）。体积补偿器也可以不设置配水装置，如图8所示中间孔板上的体积补偿器就不带有配水或排水装置。

体积补偿器也可以设计成两个活塞，如图6所示的体积补偿器，两个活塞之间为压缩弹簧，简称双活塞体积补偿器。

体积补偿器缸体壁的端部设有活塞限位装置，用以防止活塞从缸体内脱出。活塞与缸体壁之间设有密封装置，用以防止树脂或惰性树脂进入缸体内并随排水流失。

在体积补偿器缸体上盖与活塞之间安装压缩弹簧，弹簧外表面上作耐酸碱等防腐层。

体积补偿层设计在上部时，离子交换器的下部结构，既可以是如图1所示的带有配水帽的孔板形式，也可以为常见离子交换器的石英砂垫层形式，还可以为母支管（支管带配水帽或支管外覆盖尼龙网）形式等。

本设计的离子交换器既可以为如图1所示的单室离子交换器，也可以为如图8所示的双室离子交换器。

3、在安装完体积补偿器和惰性树脂后，将罐体内剩余的空间充满离子交换树脂，形成离子交换树脂层，并保持树脂层内合适的密实程度，使离子交换树脂球处于纹丝不动状态。

4、体积补偿器也可设计成一端具有带配水帽的活塞，另一端设计成与缸体连接的带有配水帽的端盖，设置在交换器上部或下部或中部。

下面以图1的结构形式，举例说明体积补偿器的工作原理。

运行时，运行进水依次通过运行进水管、支管、环形管、体积补偿器进/排水管进入体积补偿器，然后，从活塞上的配水帽流出体积补偿器，之后进入离子交换树脂床层进行离子交换，最后通过带有配水帽的下孔板、运行出水管流出。

再生时的水流方向与运行时的水流方向相反。再生剂（酸或碱等再生剂）从再生液进水管进入，通过带有配水帽的下孔板进入离子交换树脂层，对离子交换树脂进行再生。与离子交换树脂进行充分地离子交换后的再生废水，通过体积补偿器、上部再生废水管排出。

在离子交换器运行或再生过程中，离子交换树脂层的体积发生膨胀或收缩，其膨胀或收缩的体积变化由体积补偿器抵消。在离子交换树脂层体积发生膨胀时，树脂层推压体积补偿器活塞向上移动，活塞压缩弹簧，使弹簧收缩，树脂或惰性树脂进入缸体内，吸收（即补偿）树脂层的体积膨胀量；在离子交换树脂层体积发生收缩时，树脂层对体积补偿器的活塞压力减小，弹簧伸长推压活塞向下移动，将进入缸体内的树脂或惰性树脂排出，抵消（即补偿）树脂层体积的缩小量。这样借助于体积补偿器的作用，在离子交换器运行和再生过程中，始终保持离子交换树脂层处于合适的压实状态，树脂层既不因为其体积的缩小而产生松动或浮动，也不会因为其体积的膨胀受到过大的压力而造成树脂破碎或设备损坏，在运行或再生过程中始终保持树脂球处于纹丝不动的状态。

在离子交换器再生时，再生水流给离子交换树脂床层一个上升的浮力，使离子交换树脂床层趋于向上浮起。但由于体积补偿器对树脂床层向下的压力抵消了树脂床层向上的浮力，使得离子交换树脂床层不能浮起，仍然处于固定不动状态。

只有在树脂球处于纹丝不动的状态下，才能保持树脂球内外稳定的离子浓度梯度，保证充分的离子交换动力，使树脂球内外的离子充分地顺利地得到交换。也只有树脂层保持不动的状态下，也才能保证最佳的再生和运行流速，从而保证树脂再生和运行效果最好，制水量最大，出水水质最佳。

由于体积补偿器的作用，体积补偿层有了“弹性”，因此，本设计的离子交换器被称为弹性离子交换器；由于体积补偿器的压力作用，使得离子交换树脂床层始终处于固定状态，因此，本设计的离子交换器被称为固定床离子交换器；由于体积补偿器的作用，使得离子交换器罐体内部空间始终保持“充满”状态，因此，本设计的离子交换器被称为满室离子交换器；由于本设计的离子交换器实现了逆流再生，因此，本设计的离子交换器又被称为逆流再生离子交换器。集中上述这些优点，本设计的离子交换器称为弹性满室固定床逆流再生离子交换器。

本设计的离子交换器全部满足了多年来水处理除盐工艺一直追求的各个理想要求，是一种最理想的离子交换器。

Claims (9)

1.一种弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：

设有交换器罐体，在交换器罐体的两端分别设有运行进水管和运行出水管，在运行进水管和运行出水管之间的罐体中部设有离子交换树脂层，离子交换树脂层靠近运行进水管一端的罐体内设置为体积补偿层，离子交换树脂层靠近运行出水管一端的罐体内设置为配水室，在配水室与离子交换树脂层之间设有配水分隔孔板，

所述的体积补偿层包括密排在罐体内的若干体积补偿器，在体积补偿器之间的缝隙中设有充填料，

所述体积补偿器设有与离子交换树脂层垂直设置的缸体，与离子交换树脂层相对的缸体端部内设有补偿活塞，缸体内设有沿缸体轴向伸缩的弹簧，补偿活塞与弹簧相接，补偿活塞上开有若干孔，孔上装有配水帽或在补偿活塞的下表面覆盖有一层下配水网。

2.根据权利要求1所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：补偿活塞设置在体积补偿器的缸体下端部内，在缸体上端设有上盖。

3.根据权利要求2所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：在上盖上设有进/排水管。

4.根据权利要求2或3所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：缸体上盖上开有孔，孔上装有配水帽。

5.根据权利要求2或3所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，在缸体上部分的缸体壁上开有若干配水孔，在缸体外包覆有盖住上述配水孔的配水网。

6.根据权利要求1所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：在缸体的上下两端部内均设有补偿活塞，补偿活塞上开有若干孔，孔上装有配水帽。

7.根据权利要求1所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：在离子交换树脂层的中部设有中间体积补偿器。

8.根据权利要求1所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：所述的配水分隔孔板的配水孔上均装有配水帽。

9.根据权利要求1所述的弹性满室固定床逆流再生离子交换器，其特征在于：所述充填料为惰性树脂、离子交换树脂或石英砂。