CN104944522B - 多阀控制水处理系统及满室床逆流再生软化水处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多阀控制水处理系统以及基于该多阀控制水处理系统实现的满室床逆流再生软化水处理工艺。系统包括第一至第五隔膜阀，第一隔膜阀一端口与树脂罐顶口连接而另一端口依次经第四隔膜阀、喷射器与树脂罐底口连接，第一与第四隔膜阀之间的管道连接有进水管，喷射器与树脂罐底口之间的管道经第二隔膜阀与出水管连接，第一隔膜阀与树脂罐顶口之间的管道经第三隔膜阀与排污管连接，喷射器与树脂罐底口之间的管道经第五隔膜阀与排污管连接。本发明避免了钠型离子树脂的保护层、工作层、失效层发生乱层，再生效果好，软化水质量高，盐耗小，二次污染极小。

Description

多阀控制水处理系统及满室床逆流再生软化水处理工艺

技术领域

本发明涉及一种多阀控制水处理系统以及基于该多阀控制水处理系统实现的满室床逆流再生软化水处理工艺，属于水处理领域。

背景技术

如今，软化水处理设备已在工矿企业、城市供水、农田灌溉、制药、锅炉、空调供暖等各行业被普遍推广应用。目前市面上主要有顺流再生工艺和逆流再生工艺这两大软化水处理工艺。

传统的顺流再生工艺虽然具有设备结构简单的特点，但是其在再生过程中会产生大量的废水，而再生剂——盐的利用率不高，盐耗非常大，因此，没有充分利用盐的结果使得盐随废水一起排出，对环境造成了严重的二次污染。

传统的逆流再生工艺在再生过程中需要顶压(气压或水压)来防止树脂罐中树脂的保护层、工作层、失效层发生乱层，这便使得逆流再生工艺的设备结构变得复杂，不易实现自动化控制，无法大面积普遍推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多阀控制水处理系统以及基于该多阀控制水处理系统实现的满室床逆流再生软化水处理工艺，该多阀控制水处理系统实现的满室床逆流再生软化水处理工艺避免了钠型离子树脂的保护层、工作层、失效层发生乱层现象，钠型离子树脂再生效果好，软化水质量高，盐耗小，大大减小了二次污染。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多阀控制水处理系统，其特征在于：它包括第一至第五隔膜阀，第一隔膜阀的一输水口与装填有占树脂罐体积90％～95％的钠型离子树脂的树脂罐的顶口连接，第一隔膜阀的另一输水口依次经由第四隔膜阀、喷射器与树脂罐的底口连接，第一隔膜阀与第四隔膜阀之间相连的管道连接有进水管，喷射器的吸盐入口与饱和盐水罐的输出口连接，喷射器与树脂罐的底口之间相连的管道经由第二隔膜阀与出水管连接，第一隔膜阀与树脂罐的顶口之间相连的管道经由第三隔膜阀与排污管连接，喷射器与树脂罐的底口之间相连的管道经由第五隔膜阀与排污管连接，第一至第五隔膜阀的控制端口分别与压力源分配器的相应控制端口连接，压力源分配器的控制信号传输端与控制器的控制信号传输端连接。

一种基于所述的多阀控制水处理系统实现的满室床逆流再生软化水处理工艺，其特征在于，它包括步骤：

1)在所述控制器的控制下，所述压力源分配器控制所述第一隔膜阀、所述第二隔膜阀打开，原水从所述进水管进入，经过所述第一隔膜阀后进入所述树脂罐的顶口，在所述树脂罐中通过所述钠型离子树脂将原水中的钙镁离子吸附掉后，从所述树脂罐的底口流出软化水，软化水经过所述第二隔膜阀、所述出水管输出，完成软化水处理工序；

2)当所述钠型离子树脂吸附钙镁离子失效后，在所述控制器的控制下，所述压力源分配器控制所述第三隔膜阀、所述第四隔膜阀打开，原水从所述进水管进入并经过所述第四隔膜阀后与通过所述喷射器吸入的饱和盐水混合形成稀释盐水，稀释盐水进入所述树脂罐的底口，在所述树脂罐中，稀释盐水与失效的所述钠型离子树脂上的钙镁离子发生置换反应，将所述钠型离子树脂上的大部分钙镁离子置换掉，从所述树脂罐的顶口排出废水，废水经过所述第三隔膜阀、所述排污管排出，完成钠型离子树脂再生工序；

3)在所述控制器的控制下，所述压力源分配器继续控制所述第三隔膜阀、所述第四隔膜阀打开，原水从所述进水管进入并经过所述第四隔膜阀，所述喷射器关闭吸盐入口，原水直接从所述喷射器经过而进入所述树脂罐的底口，与所述树脂罐内残余盐构成稀释盐水而继续与所述钠型离子树脂上的残余钙镁离子发生置换反应，从所述树脂罐的顶口继续排出废水，废水经过所述第三隔膜阀、所述排污管排出，完成钙镁离子再置换工序；

4)当所述钠型离子树脂恢复工交能力后，在所述控制器的控制下，所述压力源分配器控制所述第一隔膜阀、所述第五隔膜阀打开，原水从所述进水管进入，经过所述第一隔膜阀后进入所述树脂罐的顶口，将所述树脂罐内的所述钠型离子树脂上的残余盐水清洗干净，从所述树脂罐的底口排出废水，废水经过所述第五隔膜阀、所述排污管排出，完成清洗工序，返回1)。

本发明的优点是：

1、本发明系统通过多阀控制方式实现了满室床逆流再生软化水处理工艺，避免了再生过程中钠型离子树脂的保护层、工作层、失效层发生乱层现象，并且充分利用了再生剂——盐，盐耗小，随废水排出的盐极少，大大减小了对环境所造成的二次污染。

2、本发明系统结构简单，操作明了，无需复杂的程序设计，可实现自动化控制，水量可调节，维护成本低，适于普遍推广。

3、本发明系统既可实现大流量水处理，又可实现小流量水处理。当要求处理的水量不同时，只需更换合适规格的隔膜阀即可。

附图说明

图1是本发明多阀控制水处理系统的组成示意图。

图2A是软化水处理工序的说明图。

图2B是钠型离子树脂再生工序的说明图。

图2C是钙镁离子再置换工序的说明图。

图2D是清洗工序的说明图。

具体实施方式

如图1所示，本发明多阀控制水处理系统包括第一隔膜阀10、第二隔膜阀20、第三隔膜阀30、第四隔膜阀40、第五隔膜阀50，第一隔膜阀10的一输水口与装填有占树脂罐70体积90％～95％的钠型离子树脂110的树脂罐70的顶口71连接，第一隔膜阀10的另一输水口依次经由第四隔膜阀40、喷射器200与树脂罐70的底口72连接，第一隔膜阀10与第四隔膜阀40之间相连的管道连接有进水管101，即进水管101的一端和第一隔膜阀10与第四隔膜阀40之间相连的管道连接而另一端与供水设备(图中未示出)的出水口连接，如图1，喷射器200的进水口201通过管道与第四隔膜阀40连接，喷射器200的出水口203通过管道与树脂罐70的底口72连接，喷射器200的吸盐入口202通过软管与盛装有饱和盐水的饱和盐水罐(图中未示出)的出口连接，喷射器200与树脂罐70的底口72之间相连的管道经由第二隔膜阀20与出水管102连接，即出水管102的一端与第二隔膜阀20的一输水口连接而另一端与用水设备(图中未示出)的入水口连接，第一隔膜阀10与树脂罐70的顶口71之间相连的管道经由第三隔膜阀30与排污管103连接，即排污管103的一端与第三隔膜阀30的一输水口连接而另一端与排污设备(图中未示出)的入口连接，喷射器200与树脂罐70的底口72之间相连的管道还经由第五隔膜阀50与排污管103连接，第一隔膜阀10、第二隔膜阀20、第三隔膜阀30、第四隔膜阀40、第五隔膜阀50的控制端口分别经由软管与压力源分配器80的相应控制端口连接，压力源分配器80的控制信号传输端与控制器90的控制信号传输端电性连接。

在本发明中，第一至第五隔膜阀10、20、30、40、50均为隔膜阀，是标准的通用阀门，其可为气动隔膜阀或液动隔膜阀。相应各隔膜阀之间、相应隔膜阀与树脂罐70的顶口71、底口72之间的连接均采用管道连接实现，各隔膜阀与压力源分配器80之间的连接均采用软管连接实现。压力源分配器80的作用是在控制器90传送的指令下，对各个隔膜阀的开启、关闭进行控制，压力源分配器80以水或气体作为压力源。控制器90的作用是在输入的指令下控制压力源分配器80工作，以启动水处理工艺。

在本发明中，控制器90、压力源分配器80、隔膜阀、喷射器200、供水设备、用水设备、排污设备等均为本领域的已有设备、部件或熟知技术，故其具体构成不在这里详述。在实际中，钠型离子树脂110为熟知滤料，树脂罐70可为玻璃钢罐、衬塑碳钢罐或不锈钢罐。

基于本发明多阀控制水处理系统实现的满室床逆流再生软化水处理工艺的流程为：

1)在控制器90的控制下，压力源分配器80控制第一隔膜阀10、第二隔膜阀20打开，其余隔膜阀关闭，如图2A所示，供水设备输出的原水从进水管101进入，经过第一隔膜阀10后进入树脂罐70的顶口71，在树脂罐70中通过钠型离子树脂110将原水中的钙镁离子(Ca²⁺、Mg²⁺)吸附掉后，从树脂罐70的底口72流出软化水，软化水经过第二隔膜阀20、出水管102输出至用水设备，完成软化水处理工序。

2)当钠型离子树脂110吸附钙镁离子失效(失效是指钠型离子树脂110无法对钙镁离子进行充分吸附而使制出的软化水不能达到行业标准)后，在控制器90的控制下，压力源分配器80控制第三隔膜阀30、第四隔膜阀40打开，其余隔膜阀关闭，如图2B所示，从供水设备输出的原水从进水管101进入并经过第四隔膜阀40，当水流从喷射器200的进水口201进入、高速流过并从出水口203流出时，在喷射器200内部形成负压，于是在外界压力的作用下，饱和盐水罐中的饱和盐水从吸盐入口202被吸进喷射器200腔体内，从而原水与饱和盐水混合形成稀释盐水，稀释盐水进入树脂罐70的底口72，在树脂罐70中稀释盐水与失效的钠型离子树脂110上的钙镁离子发生置换反应，将钠型离子树脂110上的大部分钙镁离子置换掉，从树脂罐70顶口71排出含有置换下来的钙镁离子的废水，此时可视为钠型离子树脂110恢复了吸附钙镁离子的能力而实现再生，废水经过第三隔膜阀30、排污管103排出至排污设备，完成钠型离子树脂再生工序。

3)钠型离子树脂再生工序结束后，在控制器90的控制下，压力源分配器80继续控制第三隔膜阀30、第四隔膜阀40打开，其余隔膜阀关闭，如图2C所示，从供水设备输出的原水从进水管101进入并经过第四隔膜阀40，但此时喷射器200关闭吸盐入口202，于是原水直接从喷射器200经过而进入树脂罐70的底口72，与树脂罐70内残余的盐构成稀释盐水而继续与钠型离子树脂110上残余的钙镁离子发生置换反应，进一步将钠型离子树脂110上的钙镁离子置换下来，实现了盐的充分利用，盐耗非常小，大大减小盐随废水排出造成的二次污染，从树脂罐70顶口71继续排出废水，废水经过第三隔膜阀30、排污管103排出至排污设备，完成钙镁离子再置换工序。

4)当钠型离子树脂110恢复工交能力(工交能力是指钠型离子树脂110可以对钙镁离子进行充分吸附的能力)后，在控制器90的控制下，压力源分配器80控制第一隔膜阀10、第五隔膜阀50打开，其余隔膜阀关闭，如图2D所示，从供水设备输出的原水从进水管101进入，经过第一隔膜阀10后进入树脂罐70的顶口71，将树脂罐70内的钠型离子树脂110上的残余盐水清洗干净，从树脂罐70底口72排出废水(清洗水)，废水经过第五隔膜阀50、排污管103排出至排污设备，完成清洗工序。

5)返回步骤1)。

需要说明的是，在上述满室床逆流再生软化水处理工艺中，树脂罐70中装填的钠型离子树脂110的体积应占树脂罐70盛装体积的90％～95％。因而在对钠型离子树脂110实现充分再生的上述钠型离子树脂再生工序以及钙镁离子再置换工序中，钠型离子树脂110在水流作用下上浮，由于钠型离子树脂110体积占树脂罐70体积的90％～95％，因此，钠型离子树脂110仅与树脂罐70的底部之间存在很小空隙，钠型离子树脂110没有上下搅动的空间，由此便可避免钠型离子树脂的保护层、工作层、失效层发生乱层现象。

若钠型离子树脂110所占树脂罐70的体积比小于90％，则依旧会存在乱层问题，若钠型离子树脂110所占树脂罐70的体积比大于95％，则钠型离子树脂在再生结束后其体积膨胀，会对树脂罐造成损伤，且同时钠型离子树脂体积膨胀相互挤压会发生破碎的现象。在实际实施中，例如，钠型离子树脂110所占树脂罐70的体积比可设为90％、92％、95％等。

在实际实施中，步骤2)所使用的稀释盐水以及步骤3)中所形成的稀释盐水的含盐量一般设定在5％～15％之间，若小于5％，则无法有效达到钠型离子树脂再生目的，若大于15％，则会在一定程度上造成盐资源的浪费，在实际实施中，例如稀释盐水的含盐量可设为5％、10％、15％等。

在本发明中，可用其它阳离子树脂或阴离子树脂替代树脂罐中的钠型离子树脂，相应地使用其它用水(诸如盐酸、氢氧化钠等)来替代稀释盐水，从而实现满室床逆流再生纯净水等处理工艺。

本发明的优点是：

1、本发明系统通过多阀控制方式实现了满室床逆流再生软化水处理工艺，避免了再生过程中钠型离子树脂的保护层、工作层、失效层发生乱层现象，并且充分利用了再生剂——盐，盐耗小，随废水排出的盐极少，大大减小了对环境所造成的二次污染。

2、本发明系统结构简单，操作明了，无需复杂的程序设计，可实现自动化控制，水量可调节，维护成本低，适于普遍推广。

3、本发明系统既可实现大流量水处理，又可实现小流量水处理。当要求处理的水量不同时，只需更换合适规格的隔膜阀即可。

以上是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多阀控制水处理系统，其特征在于：它包括第一至第五隔膜阀，第一隔膜阀的一输水口与装填有占树脂罐体积90％～95％的钠型离子树脂的树脂罐的顶口连接，第一隔膜阀的另一输水口依次经由第四隔膜阀、喷射器与树脂罐的底口连接，第一隔膜阀与第四隔膜阀之间相连的管道连接有进水管，喷射器的吸盐入口与饱和盐水罐的输出口连接，喷射器与树脂罐的底口之间相连的管道经由第二隔膜阀与出水管连接，第一隔膜阀与树脂罐的顶口之间相连的管道经由第三隔膜阀与排污管连接，喷射器与树脂罐的底口之间相连的管道经由第五隔膜阀与排污管连接，第一至第五隔膜阀的控制端口分别与压力源分配器的相应控制端口连接，压力源分配器的控制信号传输端与控制器的控制信号传输端连接。

2.如权利要求1所述的多阀控制水处理系统，其特征在于：

所述第一至第五隔膜阀为气动隔膜阀或液动隔膜阀。

3.一种基于权利要求1或2所述的多阀控制水处理系统实现的满室床逆流再生软化水处理工艺，其特征在于，它包括步骤：

1)在所述控制器的控制下，所述压力源分配器控制所述第一隔膜阀、所述第二隔膜阀打开，原水从所述进水管进入，经过所述第一隔膜阀后进入所述树脂罐的顶口，在所述树脂罐中通过所述钠型离子树脂将原水中的钙镁离子吸附掉后，从所述树脂罐的底口流出软化水，软化水经过所述第二隔膜阀、所述出水管输出，完成软化水处理工序；

2)当所述钠型离子树脂吸附钙镁离子失效后，在所述控制器的控制下，所述压力源分配器控制所述第三隔膜阀、所述第四隔膜阀打开，原水从所述进水管进入并经过所述第四隔膜阀后与通过所述喷射器吸入的饱和盐水混合形成稀释盐水，稀释盐水进入所述树脂罐的底口，在所述树脂罐中，稀释盐水与失效的所述钠型离子树脂上的钙镁离子发生置换反应，将所述钠型离子树脂上的大部分钙镁离子置换掉，从所述树脂罐的顶口排出废水，废水经过所述第三隔膜阀、所述排污管排出，完成钠型离子树脂再生工序；

3)在所述控制器的控制下，所述压力源分配器继续控制所述第三隔膜阀、所述第四隔膜阀打开，原水从所述进水管进入并经过所述第四隔膜阀，所述喷射器关闭吸盐入口，原水直接从所述喷射器经过而进入所述树脂罐的底口，与所述树脂罐内残余盐构成稀释盐水而继续与所述钠型离子树脂上的残余钙镁离子发生置换反应，从所述树脂罐的顶口继续排出废水，废水经过所述第三隔膜阀、所述排污管排出，完成钙镁离子再置换工序；

4)当所述钠型离子树脂恢复工交能力后，在所述控制器的控制下，所述压力源分配器控制所述第一隔膜阀、所述第五隔膜阀打开，原水从所述进水管进入，经过所述第一隔膜阀后进入所述树脂罐的顶口，将所述树脂罐内的所述钠型离子树脂上的残余盐水清洗干净，从所述树脂罐的底口排出废水，废水经过所述第五隔膜阀、所述排污管排出，完成清洗工序，返回1)；

其中：工交能力是指钠型离子树脂可以对钙镁离子进行充分吸附的能力。

4.如权利要求3所述的满室床逆流再生软化水处理工艺，其特征在于：

所述稀释盐水的含盐量介于5％～15％之间。