CN1051725C

CN1051725C - 固定式双层床离子交换树脂再生方法及装置

Info

Publication number: CN1051725C
Application number: CN95192389A
Authority: CN
Inventors: 王廷生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 2000-04-26
Anticipated expiration: 2015-03-30

Abstract

本发明涉及一种固定式双层床水处理装置中离子交换树脂的再生方法以及采用该再生方法的水处理装置/再生装置。所述的再生方法由以下步骤组成：即以稀的再生液对树脂进行逆流反向冲洗-预再生，用再生液静置浸泡树脂，以浓的再生液对树脂进行无顶压逆流再生，用水逆流置换再生液，最后分步正向冲洗树脂。

Description

固定式双层床离子交换树脂再生方法及装置

技术领域

本发明涉及一种水处理装置中离子交换树脂的再生方法及装置，尤其涉及固定式双层床离子交换树脂的再生方法及装置。其中的双层床离子交换树脂为弱型离子交换树脂和强型离子交换树脂。

背景技术

双层床离子交换树脂水处理装置(以下简称为双层床)自问世以来就以其独特的优越性得到了广泛的关注。应用这种双层床时，为了获得良好的出水质量就要求强、弱两种树脂保持良好的分离状态，也即强、弱树脂应有足够的湿真密度差，以便于水力反洗筛分，达到分层的目的。一般要求阳双层床的湿真密度差应大于0.09，阴双层床应大于0.04-0.051。然而树脂失效后，两者的湿真密度差太小，很难分层，特别是对于由阴离子交换树脂组成的双层床，这种问题更加突出，所以限制了这一工艺的发展和应用。

为彻底解决双层离子交换树脂分层难这一技术问题，在已有技术中有两种方法。一种方法是机械隔离法，例如，日本专利申请昭62-284999描述了一种双室固定床离子交换树脂装置，日本专利申请昭59-29902中技露了一种双室双层浮动床装置，上述两种装置均是在强弱两种树脂之间加设中间隔板，这种隔板只允许液体通过而不允许树脂通过，因而可阻止两种树脂互相混合。从理论上讲，这种方法应该能解决上述的分层难的问题，但在实际生产运行中，需要在体外设置一清洗塔以定期对树脂进行体外清洗。由于两种树脂共用一个系统，如果当树脂转移不够彻底，或者树脂存在于管道的死角处或因操作不当；以及中间水室出现故障(如水帽松脱或损坏)等情况时，不可避免地会出现两种树脂相混的现象。此外，双室固定床中两种树脂不能被有效地压实，逆流再生时容易“乱层”，使再生效果不理想；而双室浮动床再生时无大反洗，树脂截留的有机物、悬浮物、胶体硅在再生时无法每次通过反洗去除，因而造成树脂污染严重，交换容量下降，树脂破碎严重，上部保护层得不到彻底再生，而使再生效果不理想，甚至再生不合格，酸碱耗升高。此外，还因碎树脂堵在中间水室水帽缝隙内，造成水流分布不均匀，运行阻力加大，对运行和再生都不利，且水帽缝隙内碎树脂清理十分困难，还需要设置体外树脂擦洗罐设备，系统和设备构造也更加复杂化，因而增加了设备投资和占地面积，再生操作也更加麻烦。

另一种现有技术中双层固定式离子交换装置的再生方法中采用水力筛分加上化学转型再加水力筛分的分层方法。这种方法是利用树脂再生转型后其湿真密度差加大这一特性来达到有效分层的目的。但是这种方法每次都要进行水力大反洗，再生转型完毕后，还要再次用水进行大反洗分层，这样不仅增加了自耗水量，而且操作复杂，不利于实现自动化控制，同时还存在逆流再生“乱层”的问题。而顺流法虽无乱层问题，但再生效果差，制水品质不好，再生比耗高。此外上述这种分层法需要较大的反洗空间，从而降低了设备的空间利用率。

因此，为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种新的双层床离子交换树脂的再生方法，其通过化学转型与水力筛分同步分层法可以有效地解决双层床树脂的分层问题及树脂再生“乱层”等问题，并提高设备的空间利用率。

本发明的另一目的在于提供采用本发明的再生方法的双层床离子交换树脂水处理装置/树脂再生装置。

发明内容

本发明涉及一种双层床离子交换树脂的再生方法，所述的方法包括以下步骤：

(1)以稀的再生液由双层床离子交换树脂的底部自下而上高速通过所述的双层床离子交换树脂，对其中的树脂进行逆流反洗-预再生，由装置顶部排出再生废液，其中，所用的再生液的浓度为0.1-3％(重量，以下同)，流速为3-10m/h，此步骤中再生剂的用量为全部用量的10-90％；

(2)预再生用的稀再生液输完后，使再生液在所述装置内静置1-30分钟；

(3)用剩余的再生液在无顶压(或顶压)的条件下，以正常再生流速自下而上对树脂进行逆流再生，由装置中的上部树脂层的上部位置排出再生废液，其中所用的再生液的浓度为1-10％，流速为2-6m/h；

(4)由双层床离子交换树脂的底部由下向上通入纯净的水进行逆流置换冲洗，置换时间为20-60分钟；

(5)用水由上到下首先对上部树脂层的上部位置的树脂进行冲洗，冲洗水由上部树脂层的上部位置排出，然后对上部树脂层用上述方式进行冲洗，冲洗水由上部树脂层和下部树脂层之间的位置排出，最后再对整个双层床进行正洗。

本发明还涉及一种采用本发明的再生方法的固定式双层床离子交换水处理装置/树脂再生装置，其包括顶部和底部的进、排水装置，壳体、再生用上排装置、弱酸(碱)树脂层和强酸(碱)树脂层，其特征在于在壳体内腔中两种树脂分界面上(下)还设有再生用下排装置。

与现有技术相比，本发明的双层床离子交换树脂再生方法和装置具有如下优点：

首先，由于本发明的再生方法采用了高流速低浓度的再生液，反洗树脂与树脂再生和分层可以同步进行，因而简化了操作步骤，节约了反洗水，降低了自耗水量及废水排放量，且因废再生液的密度比水大，使悬浮物、碎树脂更易清除，反洗效果更佳。

其次，预再生阶段弱型树脂首先被再生，而强型树脂大部分仍保持失效型，从而增大了两种树脂的湿真密度差，因而树脂分层效果好。

第三，由于采用了先悬浮再生而后无顶压(或顶压)逆流再生的步骤，因而后期再生时消除了树脂的乱层和偏流现象，提高了树脂的再生度和工作交换容量。

第四，采用本发明的再生方法可减少双层床设备的反洗膨胀空间，提高了设备的体积利用率。

第五，采用本发明的装置，由于增加了下排装置，所以可以采用分步正洗树脂步骤，从而提高了产水品质，节约了正洗水量和时间。

第六，本发明中上排装置位于上部树脂层表面下方100-200mm处，其相对高度随树脂对空间的占有率的提高而升高。

第七，本发明的装置无体外大、小水力反洗管道系统，使系统更简单，更便于实现程控化和自动化。

以下结合附图和实施例进一步描述本发明。

如图1所示，本发明的固定式双层床离子交换水处理装置/树脂再生装置装置包括：外壳1；设于装置顶部的进水管11、进水阀V₁和进水分配装置13；设于装置顶部用于排出再生废液的顶排管12和顶排阀V₂；设于外壳1中的弱型离子交换树脂(层)A，其为上部床层，和强型离子交换树脂(层)B，其为下部床层；在上部床层A的上部位置设有再生液上排管15，其与床层A中的再生液上排分配装置14相连，上排管15上还设有上排阀V₃；在床层A和床层B之间设有再生液下排管17，其与设于床层A中的再生液下排分配装置16相连，下排管17上还设有下排阀V₄；设于装置底部用于再生液进料的进液管19和进液阀V₅以及再生液分配装置18；再生液底排管21和底排阀V₇；以及出水管20和出水阀V₆。

本发明的固定式双层床离子交换水处理装置/树脂再生装置装置的特征是在强、弱树脂的分界面处增设有所述的再生液下排系统。该下排系统位于强型树脂层B的底层以上200mm至弱型树脂顶层以下200mm处。本发明的装置中树脂的总装载高度一般为1.0-3.5米，占整个装置柱体部分的50-100％，其中弱型树脂层A的高度为0.5-3.0米，强型树脂层B的高度为3.0-0.5米。

本发明的装置省去了体外大、小反洗的管道系统，利用本发明的再生方法，可使用再生管道系统进行反洗步骤，因而节约了设备投资和厂房占地面积，并且使制水效果更好。

另外，为观察树脂的分层效果在两种树脂分界处(以出厂型态装实计)增设一窥视窗22，而为监测产品水质，还在树脂分界处增设一取水样装置(图中未示出)。

本发明的固定式双层床离子交换树脂的再生方法包括以下步骤：

首先，打开顶排阀V₂和再生液进液阀V₅，以稀的再生液由管道19高速通过强型树脂层B和弱型树脂层A，对失效后的树脂层进行逆流预再生和反洗分层，所用的再生剂为现有技术中常用的再生剂，浓度为0.1-3％(重量)，流速为3-10米/小时。该预再生过程所用的再生剂的用量为总用量的10-90％。

本步骤同时具有反洗、分层和预再生三种效果，根据弱型树脂较强型树脂易被再生这一特点，使弱型树脂首先转为再生型，此时其湿真密度接近最小状态，而强型树脂大部分仍保持失效型，即湿真密度最大状态，从而强、弱两种树脂的湿真密度差最大，因而分层最彻底。

其次，关闭阀V₂和V₅，停止输入、输出再生液，使再生液在双层床内静置1-30分钟以浸泡树脂，以使弱型树脂进一步得到再生，体积进一步收缩，并沉降。而此时强型树脂再生后体积发生膨胀，其膨胀高度可以填补弱型树脂进一步收缩产生的水空间，因而使上排系统15以上的压脂层起到顶压的作用，从而防止了树脂层的乱层现象，并为下一步无顶压(或顶压)再生创造良好的压实条件。

第三，打开上排阀V₃，用再生液以公知的正常再生流速和浓度继续对树脂进行逆流再生。其中再生液的浓度为1-10％(重量)，再生流速为2-6米/小时。

根据本发明，在这一步骤中，逆流再生时可以采用无顶压方式，从而节约了水顶压时的耗水量或空气顶压时所需压入的空气。当然，本步骤中也可采用传统的顶压方式进行再生。

第四，所需的再生液输入完毕后，继续用管道19输入纯净的水进行逆流置换冲洗，置换时间为20-60分钟。

第五，对树脂层分步骤用水进行正向冲洗。首先打开进水阀V₁，排净上部空气后，打开上排阀V₃对上部树脂进行正洗(称为小正洗)，冲洗流速为5-15米/小时，时间为1-20分钟。然后打开下排阀V₄并同时关闭阀V₃，对中部树脂层进行正洗(称为中正洗)，冲洗流速为5-15米/小时，时间为5-60分钟。最后打开底排阀V₇同时关闭阀V₄，对全部树脂层进行正洗(称为大正洗)，冲洗流速为10-30米/小时，时间为5-30分钟。

本步骤中，对树脂层采用分步正洗，可以更彻底地清除树脂层，尤其是中部树脂层吸附的污物；从而既使产水的品质提高，又节约了正向冲洗的用水量。

附图概述

图1为本发明的固定式双层床离子交换水处理装置/树脂再生装置的示意图。

本发明的最佳实施方式实施例1

一双层床阳离子交换柱，直径为2米，圆柱段高度3米，树脂总装载高度2米，其中001×7-SF强酸阳离子树脂高1.1米，D113-SC弱酸阳离子交换树脂高0.9米。

按照以上所述的方法，以工业盐酸为再生剂，将0.9m³工业盐酸配成浓度为1.0％(重量，以下同)的溶液作为预再生液，以流速为7m/h由下而上对所述的双层床的树脂进行反洗分层-预再生；预再生液通入完毕后，静置20分钟；再将0.9m³工业盐酸配成浓度为2.2％的再生液，以4m/h的流速再生双层床；再生液通入完成后，继续通水冲洗置换30分钟；随之以流速为10m/h用水进行小正洗，时间为5分钟，中正洗流速为10m/h，时间为13分钟，大正洗流速为25m/h，时间为7分钟，再生比耗为1.1。实施例2

一双层床阴离子交换柱，直径为2米，圆柱段高度3米，树脂总高度2米，其中201×7-SF强碱阴离子树脂高0.9米，D301-SC弱碱阴离子树脂高1.1米。

按照与实施例1相同的方法，以工业烧碱为再生剂，将0.4m³工业烧碱配成浓度为0.9％的溶液作为预再生液，以流速为5.5m/h由下而上对所述的双层床树脂进行反洗分层-预再生；预再生液通入完毕后，静置25分钟；再将0.3m³工业烧碱配成浓度为2.0％的溶液作为再生液，以3m/h的流速对双层床进行再生；再生液通入完毕后，继续通水置换冲洗30分钟；随之进行分步正洗。

正洗参数为：小正洗流速为10m/h，时间为5分钟；中正洗流速为10m/h，时间为15分钟；大正洗流速为20m/h，时间为8分钟；再生比耗为1.15。实施例3

一双层床阳离子交换柱，直径为2.2米，圆柱段高度4米，树脂总装载高度2.6米，其中001×7-SF高1.2米，D113-SC高1.4米，下排装在树脂分界面以上0.2米处。

按照与实施例1相同的方法，以工业盐酸为再生剂，将1.3m³工业盐酸配成浓度为1.0％的溶液作为预再生液，以流速为7.5m/h对树脂进行反洗分层-预再生：预再生液通入完毕后，静置25分钟；再将1.2m³工业盐酸配成浓度为2％的溶液，以4m/h的流速对树脂进行再生；再生液通入完毕后，用水置换冲洗40分钟；随之进行正洗，正洗参数为：小正洗流速为10m/h，时间为5分钟；中正洗流速为10m/h，时间为20分钟；大正洗流速为25m/h，时间为10分钟，再生比耗为1.05。实施例4

水源为河水，一双层阴离子交换柱，直径2.5米，园柱段高度4米，树脂总装载高度2.58米，其中201×7-SF强碱阴树脂高1.0米，D301-SC弱碱阴树脂高1.58米，下排在树脂分界面处。

按照与实施例1相同的方法，以工业烧碱为再生剂，将0.6m³的工业烧碱配成浓度为0.9％的预再生液，以流速为5m/h对树脂进行预再生反洗分层：预再生液通完后静置15分钟；随后将0.5m³工业烧碱配成浓度为2.0％的溶液作为再生液，以流速为3.5m/h对树脂进行再生；随后用水置换冲洗25分钟；最后进行正洗，各项参数为：小正洗流速10m/h，时间5分钟；中正洗流速10m/h，时间15分钟；大正洗流速20m/h，时间5分钟，再生比耗为1.25，COD除去率为61％，COD再生洗脱率为98％。实施例5：

水源为地表水，一双层阳离子交换柱，直径2米，园柱段高度3.2米，树脂总高2.0米，其中001×7-SF高1.45米，D113-SC高0.55米，下排高度位于树脂分界面下0.5m处。

按照与实施例1相同的方法，以工业浓硫酸为再生剂，将0.5m³工业浓硫酸配成浓度为1.0％的溶液作为预再生液，以流速为8m/h对树脂进行预再生反洗分层；预再生液通完后，静置5分钟；再将0.5m³工业浓硫酸再生配成浓度为2％的溶液作为再生液，以流速为4m/h对树脂进行再生；再生完成后通入水进行置换30分钟；最后进行正洗，各项参数为：小正洗流速为10m/h，时间为5分钟；中正洗流速为10m/h，时间为12分钟；大正洗流速为25m/h，时间为5分钟，再生比耗为1.1。实施例6：

水源为地表水，双层阴离子交换柱直径2.0米，园柱段高度5米，树脂总高度3.2米，其中201×7-SF高1.4米，D301-FC高1.8米，下排装在树脂分界面下0.4米处。

按照与实施例1相同的方法，以工业烧碱为再生剂，将0.5m³工业烧碱配成浓度为1.0％的溶液作为预再生液，以流速为6.5m/h对树脂进行预再生反洗分层；预再生结束后静置15分钟；再将0.55m³工业烧碱配成浓度为2％的溶液作为再生液，以4m/h流速对树脂进行再生；再生结束后用水置换冲洗50分钟；最后用水进行正洗，各项参数为：小正洗流速为10m/h，时间为5分钟；中正洗流速为10m/h，时间为35分钟；大正洗流速为25m/h，时间为8分钟，再生比耗为1.20，COD去除率为68％，COD再生洗脱率为99％。

工业应用性

本发明的固定式双层床离子交换树脂的再生方法及装置可以用于水处理领域的离子交换水处理装置。

Claims

1、一种固定式双层床水处理装置中离子交换树脂的再生方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)以稀的再生液由双层床离子交换树脂的底部自下而上高速通过所述的双层床离子交换树脂，对其中的树脂进行逆流反洗-预再生，由装置的顶部排出再生废液，其中，所用的再生液的浓度为0.1-3重量％，流速为3-10m/h，此步骤中再生剂的用量可为全部用量的10-99％；

(3)用剩余的再生液以正常再生流速自下而上对树脂进行逆流再生，由装置中的上部树脂层的上部位置排出再生废液，其中所用的再生液的浓度为1-10重量％，流速为2-6m/h；

2、如权利要求1所述的再生方法，其特征在于对失效型树脂的反洗分层和预再生过程同步进行。

3、一种固定式双层床离子交换树脂再生装置，包括位于所述装置顶部和底部的进、排水装置、壳体、再生用上排装置、位于壳体内上部位置的弱酸或弱碱树脂层和位于壳体内下部位置的强酸或强碱树脂层，其特征在于在壳体内腔中两种树脂分界面上或下处还设有再生用下排装置和树脂分层窥视窗。

4、如权利要求3所述的装置，其特征在于其中的底部进再生液的管道系统也用作体外反向水冲洗管道系统。

5、如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的装置中树脂层装载高度为1.0-3.5m，其中弱酸或弱碱树脂层高度为0.5-3.0m，强酸或强碱树脂层高度为3.0-0.5m。

6.如权利要求3所述的装置，其特征在于树脂层装载高度占整个装置圆柱部分高度的50-100％

7.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的再生用下排装置位于上部弱酸型或弱碱型树脂表层下方200mm至下部强酸型或强碱型树脂底部以上200mm之间。

8.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的再生用上排装置位于距弱酸型或弱碱型树脂表面下方100-200mm处。