CN106865678B - 一种适用于粉末树脂再生的固定床系统及实现脱附液减量化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于粉末树脂再生的固定床系统及实现脱附液减量化的方法。主要包括固定床主体再生反应器，固定床主体再生反应器顶部设置有进气口并与风机相连，内部设置有穿孔布水管、树脂床层、曝气管和树脂分离器，底部开设有树脂排出口和脱附液排出口；固定床主体再生反应器的侧壁上设置有再生液管；再生液储备罐底部的再生液出口管与再生液管相连通，脱附液排出口与脱附液储备罐上部的脱附液进口管相连，脱附液储备罐底部的脱附液储罐出口管与再生液管相连。本发明不仅可以防止粉末树脂再生时产生的机械破碎，还可以缩短粉末树脂的再生时间，提高再生效率，降低脱附液产量，适用于粉末树脂大规模应用的再生系统。

Description

一种适用于粉末树脂再生的固定床系统及实现脱附液减量化 的方法

技术领域

[0001] 本发明属于粉末树脂再生领域，更确切地说，涉及一种适用于粉末树脂再生的固 定床系统及实现脱附液减量化的方法。

背景技术

[0002] 随着我国经济的快速发展，环境污染进一步加剧，在给水、各类废水及生化尾水的 深度处理中，粉末树脂逐渐得到了应用。粉末树脂在净化水质时，除了能有效去除等有机 物，大大降低消毒副产物的生成，还能对氨氮、总磷、氟离子、嗅离子、硝酸盐、亚硝酸盐等有 较好的去除。

[0003] 由于我国水源地遭到重大污染，很多地方水源地无法达到地表m类水标准，许多 自来水厂都采用了深度处理工艺，确保出水水质达到我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，将各类生化尾水进行深度处理可极大减少废水排放对自然水生生态系统的影响带 来的环境污染，同时将深度处理后的中水进行回用可极大减少废水排放量及工业耗水量， 这些举措均符合国家可持续性发展的要求，有利于提高高耗水工业行业的发展，对社会、经 济及自然环境的改善具有重要的意义。

[0004] 传统的树脂固定床再生系统，仅适用于大孔径的树脂，而对于粉末树脂来说，由于 其粒径较小，树脂间孔隙率小，树脂再生液通过时树脂床层时会由于阻力过大而导致再生 液无法穿过树脂层。目前工业应用的粉末树脂的再生主要是将待再生的树脂和再生液按一 定体积比进行完全混合再生，然后将再生过程中产生的脱附液外排处置。在此过程中，机械 混合不仅导致粉末树脂的机械破碎，同时再生效率较低，并且外排脱附液增加了处置的难 度，并且脱附液中残留了许多没有充分利用的再生剂。对于规模较大的饮用水和市政污水 的深度净化过程，如何选择更加适合的再生条件以及减少脱附液产量成为目前粉末树脂技 术广泛应用的一个瓶颈。

[0005] 经检索，中国专利申请号：2011104268701，申请日：2011年12月19日，发明名称:一 种粉体树脂脱附再生反应器，该申请案公开了一种粉体树脂脱附再生反应器。它包括反应 器、树脂分离器、脱附液储槽、再生树脂输送系统;树脂分离器的一端连接有脱附液排出管， 所述脱附液排出管的另一端与脱附液储槽循环管水射器的吸入口连接，所述脱附液储槽循 环管水射器安装于脱附液储槽循环管上，脱附液储槽循环管上端出口与脱附液储槽连通， 下端出口通过脱附液储槽循环栗与脱附液储槽连通;再生树脂输送系统包括全混式树脂反 应器、全混式树脂反应器循环管、全混式树脂反应器循环管水射器和全混式树脂反应器循 环栗。本申请案可与各种针对该类树脂的反应器相配套，充分发挥该类树脂的优势，并实现 树脂反应装置的树脂连续分离再生运行，但该申请案通过搅拌器实现树脂再生，再生效率 较低，仍需要进一步改进。

[0006] 对于本领域技术人员而言，如何在保证粉末树脂再生效率以及防止机械破碎的前 提下，进一步减少粉末树脂技术在水处理过程中产生的脱附液量，成为该技术应用的一个 难题。

发明内容

[0007] 1.发明要解决的技术问题

[0008] 针对粉末树脂在流化床反应器中容易造成机械破碎并且再生效率不高，产生的脱 附液处理困难的问题，本发明提供了一种适用于粉末树脂再生的固定床系统及实现脱附液 减量化的方法，通过采用固定床再生反应器，减少了粉末树脂在再生过程中产生的机械磨 碎，还可以缩短粉末树脂的再生时间，提高再生效率，并且通过脱附液套用方式降低脱附液 产量，降低了投资运行成本，适用于粉末树脂大规模应用的再生系统。

[0009] 2.技术方案

[0010] 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0011] 本发明的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，包括固定床主体再生反应器、 脱附液储备罐和再生液储备罐，固定床主体再生反应器顶部设置有进气口并与风机相连， 固定床主体再生反应器内依次设置有穿孔布水管、树脂床层、曝气管和树脂分离器，固定床 主体再生反应器底部开设有树脂排出口和脱附液排出口，脱附液排出口位于树脂分离器底 端；固定床主体再生反应器的侧壁上设置有再生液管，再生液管的上端与穿孔布水管相连， 且再生液管上还设置有清水管;再生液储备罐底部的再生液出口管通过水栗与再生液管相 连通，脱附液排出口与脱附液储备罐上部的脱附液进口管相连，脱附液储备罐底部的脱附 液储罐出口管通过水栗与再生液管相连。

[0012] 更进一步地，固定床主体再生反应器的高径比3:1〜5:1。

[0013] 更进一步地，固定床主体再生反应器的底部为倒等腰梯形结构，且该倒等腰梯形 的斜边与水平面夹角为10°〜25°，倒等腰梯形的斜边与下底的长度比为5:1〜10:1。

[00M]更进一步地，穿孔布水管沿固定床主体再生反应器中心向四周发散均匀布置，个 数为2〜6个，穿孔布水管表面间隔穿孔布水管直径的1/10〜1/20均匀开孔。

[0015] 更进一步地，曝气管上均匀开孔，上部安装微孔曝气头，曝气头个数为2〜8个。

[0016] 更进一步地，树脂分离器为2〜4个沿固定床主体再生反应器底部斜边平行设置的 空心圆柱体，树脂分离器并联连接在脱附液排出口上。

[0017] 更进一步地，树脂分离器的直径为固定床主体再生反应器直径的1/10〜1/15,树 脂分离器表面均匀开孔，开孔孔眼直径及间距均为树脂分离器直径的1/5〜1/20,且树脂分 离器表面紧密缠绕孔径小于粉末树脂粒径的筛网，筛网材质选用尼龙或腈纶或不锈钢。

[0018] 本发明的一种实现脱附液减量化的方法，包括以下步骤：

[0019] 步骤一、脱附液储备罐中的脱附液通过水栗，经脱附液储罐出口管进入固定床主 体再生反应器，再生液储备罐中的再生液通过水栗，经再生液出口管进入固定床主体再生 反应器，再生液流经树脂床层；

[0020] 步骤二、依靠外接风机产生的空气压作用，将固定床主体再生反应器内的脱附液 通过水栗的水射器作用流入脱附液储备罐中；

[0021] 步骤三、步骤二中产生的脱附液与再生液储备罐中的再生液分别通过水栗、水栗 循环用于下一次树脂再生，直到树脂再生效果不能满足再生要求时，将脱附液外排处置。

[0022] 更进一步地，步骤一中再生液投加质量为上个循环产生的脱附液质量的10%〜 50% ο

[0023] 更进一步地，再生液储备罐中的再生液、脱附液储备罐中的脱附液与树脂床层的 接触时间均为5〜30min。

[0024] 3.有益效果

[0025] 采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

[0026] (1)本发明的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，通过外加压力的方式使再 生液沿着树脂床层从上而下流动，最后通过树脂分离器进入脱附液储罐，同时为了防止压 力过大导致树脂板结，在反应器底部增加了曝气头进行不定时气冲，此过程中减少了粉末 树脂在再生过程中产生的机械磨碎，同时还可以缩短粉末树脂的再生时间，使得粉末树脂 的再生效率得到提高；

[0027] (2)本发明的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，在再生反应器底部增加了 曝气头进行不定时气冲，可以有效防止因压力过大导致的树脂板结，提高树脂再生效果；

[0028] (3)本发明的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，采用脱附液套用方式，将上 次再生产生的脱附液联合额外投加的再生剂共同用于下一次再生过程，使再生剂得到充分 利用，降低了再生过程中产生的脱附液量；

[0029] (4)本发明的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，降低了投资运行成本，使资 源得到充分利用，适用于粉末树脂大规模应用的再生系统。

附图说明

[0030] 图1为本发明的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统的结构示意图。

[0031] 图中标号为：1、固定床主体再生反应器;2、穿孔布水管;3、树脂床层;4、树脂分离 器;5、再生液管;6、脱附液排出口； 7、树脂排出口； 8、清水管;9、脱附液储备罐;10、再生液储 备罐；11、水栗；12、脱附液储罐出口管；13、再生液出口管；14、水栗；15、脱附液进口管；16、 进气口； 17〜22、阀门；23、曝气管。

具体实施方式

[0032] 为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

[0033] 如图1所示，本发明的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，包括固定床主体再 生反应器1、脱附液储备罐9和再生液储备罐10,固定床主体再生反应器1顶部设置有进气口 16并与外接风机相连，固定床主体再生反应器1内依次设置有穿孔布水管2、树脂床层3、曝 气管23和树脂分离器4,固定床主体再生反应器1底部开设有树脂排出口 7和脱附液排出口 6,脱附液排出口 6位于树脂分离器4底端，且树脂排出口 7上设置有阀门17,脱附液排出口 6 上设置有阀门18;固定床主体再生反应器1的侧壁上设置有再生液管5,再生液管5的上端与 穿孔布水管2相连，且再生液管5上还设置有清水管8，清水管8上设置有阀门22;再生液储备 罐10底部的再生液出口管13通过水栗14与再生液管5相连通，且再生液出口管13上设置有 阀门21，脱附液排出口 6与脱附液储备罐9上部的脱附液进口管15相连，具体为脱附液排出 口 6与再生液管5相连通，脱附液进口管15也与再生液管5相连通，且再生液管5上还设置有 阀门20,脱附液储备罐9底部的脱附液储罐出口管12通过水栗11与再生液管5相连，且脱附 液储罐出口管12上设置有阀门19。

[0034] 本发明中固定床主体再生反应器1的高径比3:1〜5:1，且固定床主体再生反应器I 的底部为倒等腰梯形结构，且该倒等腰梯形的斜边与水平面夹角为10°〜25°，倒等腰梯形 的斜边与下底的长度比为5:1〜10:1，能对内部物料有效导流。穿孔布水管2沿固定床主体 再生反应器1中心向四周发散均匀布置，个数为2〜6个，且穿孔布水管2表面间隔穿孔布水 管2直径的1/10〜1/20均匀开孔，保证布水均匀。固定床主体再生反应器1底部曝气管23上 均匀开孔，上部安装微孔曝气头，曝气头个数为2〜8个，可有效防止压力过大导致的树脂板 结。

[0035] 本发明中树脂分离器4为2〜4个沿固定床主体再生反应器1底部斜边平行设置的 空心圆柱体，树脂分离器4的直径为固定床主体再生反应器1直径的1/10〜1/15,树脂分离 器4表面均匀开孔，开孔孔眼直径及间距均为树脂分离器4直径的1/5〜1/20,且树脂分离器 4表面紧密缠绕孔径略小于粉末树脂粒径的筛网，筛网材质选用尼龙或腈纶或不锈钢，树脂 分离器4并联连接在脱附液排出口 6上，保证树脂得到有效分离，并且减少树脂分离器4的堵 塞问题。

[0036] 本发明的一种实现脱附液减量化的方法，利用本发明中的一种适用于粉末树脂再 生的固定床系统，按照以下步骤进行：

[0037] 步骤一、脱附液储备罐9中的脱附液通过水栗11，经脱附液储罐出口管12进入固定 床主体再生反应器1，再生液储备罐10中的再生液通过水栗14,经再生液出口管13进入固定 床主体再生反应器1，再生液缓慢流经树脂床层3;

[0038] 步骤二、依靠外接风机产生的空气压作用，将固定床主体再生反应器1内的脱附液 通过水栗11的水射器作用流入脱附液储备罐9中；

[0039] 步骤三、步骤二中产生的脱附液与再生液储备罐10中的再生液分别通过水栗11、 水栗14循环用于下一次树脂再生，直到树脂再生效果不能满足再生要求时，将脱附液外排 处置。

[0040] 本发明中的再生液储备罐10中的再生液为氯化钠溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、 碳酸氢钠溶液中的一种，再生液的质量浓度为5 %〜30 %，再生液投加质量为上个循环剩余 的脱附液质量的10%〜50%，且再生液储备罐10中的再生液、脱附液储备罐9中的脱附液与 树脂床层3的接触时间均为5〜30min，脱附液可循环套用2〜10次。

[0041] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

[0042] 实施例1

[0043] 本实施例的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统应用于饮用水深度处理中所 用，原水经常规处理后⑶DMn含量为3 . Omg/L左右，之后进一步经过磁性树脂反应器，可将 (X)DMn削减到2. Omg/L左右。本实施例中固定床主体再生反应器1为钢制密闭结构，上部为圆 柱形，外接风机进气，圆柱直径为1.5m，底部为倒等腰梯形结构，且下底长度为0.3m，固定床 主体再生反应器1的整体高度为5m，树脂床层3的高度约为2〜2.5m，穿孔布水管2主干管直 径为150_，还包括四个支管，每个支管上开孔孔眼直径为10_，树脂分离器4直径为150_， 个数为4个，开孔孔眼直径为10mm，树脂分离器4外部包裹200目尼龙筛网，用于磁性树脂的 再生截留;脱附液储备罐9和再生液储备罐10均为圆柱形，且直径为2.5m，高度为3m，再生液 储备罐10中的再生液为质量浓度为15%的氯化钠溶液，每次再生时上次循环剩余脱附液和 再生液投加质量比为3:1，本实施例中所有阀门均为气动阀门，水栗11、水栗14及所有阀门 均通过PLC实现自动化控制，当脱附效率不能满足要求时，将脱附液外排送至污水厂处理。 表1为脱附液套用次数对再生液吸附水体CODMn浓度的影响。

[0044] 表1树脂再生时脱附液连续套用时CODifc浓度

[0045]

[0046] ~~从表1中可以看出，脱附液经过四次套用后，脱附液吸附的CODMn含量由原来的_ 2235mg/L降为1416mg/L，仍可达到纯盐溶液再生效率的63 %，说明使用脱附液套用方法是 实现脱附液减量化是一个很好的途径。

[0047] 实施例2

[0048] 本实施例的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，应用于印染废水经生化处理 后尾水，树脂可将生化尾水中的CODcr由8mg/L降至约6.5mg/L，去除率维持在12-25% WTN 由10 · 6mg/L降至约9 · 4mg/L，去除率维持在9-16% ;将TP由0 · 35mg/L降至约0 · 3mg/L，去除率 维持在12-15%;将氨氮由0.26mg/L降至0.11mg/L，去除率维持在55-65%;将色度由8度降 至2度，去除率达75 %。

[0049] 本实施例的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，基本结构同实施例1，所不同 的是，本实施例中固定床主体再生反应器1的高径比为5:1，固定床主体再生反应器1的底部 为倒等腰梯形结构，且该倒等腰梯形的斜边与水平面夹角为10°，倒等腰梯形的斜边与下底 的长度比为5:1。穿孔布水管2个数为6个，穿孔布水管2表面间隔穿孔布水管2直径的1/10均 匀开孔。曝气管23上安装6个微孔曝气头，树脂分离器4设置为2个，树脂分离器4的直径为固 定床主体再生反应器1直径的1/10,树脂分离器4表面开孔孔眼的直径及间距均为树脂分离 器4直径的1/5,树脂分离器4表面筛网材质选用腈纶。

[0050] 本实施例中再生液为氢氧化钠溶液，且质量浓度为20%，再生液投加质量为上个 循环剩余的脱附液质量的10%，表2为树脂再生时脱附液连续套用时CODcr浓度。从表2中可 以看出，脱附液经过四次套用后，脱附液吸附水中C0DCr、TN、TP和氨氮的含量仍可达到纯盐 溶液再生时的52%、62%、57%和52%，因此增加套用次数可以成为降低脱附液产量的重要 方法。

[0051] 表2脱附液套用次数对再生液吸附水体物质浓度的影响

[0052]

[0053] 实施例3

[0054] 本实施例的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，基本同实施例1，所不同的 是，本实施例中固定床主体再生反应器1的高径比为3:1，固定床主体再生反应器1的底部为 倒等腰梯形结构，且该倒等腰梯形的斜边与水平面夹角为25°，倒等腰梯形的斜边与下底的 长度比为10:1。穿孔布水管2个数为2个，穿孔布水管2表面间隔穿孔布水管2直径的1/20均 匀开孔。曝气管23上安装2个微孔曝气头，树脂分离器4设置为3个，树脂分离器4的直径为固 定床主体再生反应器1直径的1/15,树脂分离器4表面开孔孔眼的直径及间距均为树脂分离 器4直径的1/20,树脂分离器4外部包裹的筛网为不锈钢丝网。

[0055] 本实施例中再生液为盐酸溶液，且质量浓度为30%，再生液投加质量为上个循环 剩余的脱附液质量的50%。

[0056] 实施例4

[0057] 本实施例的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，基本同实施例1，所不同的 是，本实施例中固定床主体再生反应器1的高径比为4:1，固定床主体再生反应器1的底部为 倒等腰梯形结构，且该倒等腰梯形的斜边与水平面夹角为20°，倒等腰梯形的斜边与下底的 长度比为8:1。穿孔布水管2个数为6个，穿孔布水管2表面间隔穿孔布水管2直径的1/15均匀 开孔。曝气管23上安装8个微孔曝气头，树脂分离器4设置为3个，树脂分离器4的直径为固定 床主体再生反应器1直径的1/12,树脂分离器4表面开孔孔眼的直径及间距均为树脂分离器 4直径的1/10,树脂分离器4外部包裹筛网的材质为腈纶。

[0058] 本实施例中再生液为碳酸氢钠溶液，且质量浓度为5 %，再生液投加质量为上个循 环剩余的脱附液质量的20%。

[0059] 以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所 示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技 术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案 相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，其特征在于:包括固定床主体再生反应器 (1)、脱附液储备罐⑼和再生液储备罐(10)，固定床主体再生反应器⑴顶部设置有进气口 (16)并与风机相连，固定床主体再生反应器（1)内依次设置有穿孔布水管（2)、树脂床层 (3)、曝气管(23)和树脂分离器(4)，固定床主体再生反应器⑴底部开设有树脂排出口（7) 和脱附液排出口（6);固定床主体再生反应器（1)的侧壁上设置有再生液管（5)，再生液管 (5)的上端与穿孔布水管（2)相连，且再生液管（5)上还设置有清水管（8);再生液储备罐 (10)底部的再生液出口管（13)与再生液管（5)相连通，脱附液排出口（6)与脱附液储备罐 ⑼上部的脱附液进口管（15)相连，脱附液储备罐⑼底部的脱附液储罐出口管（12)与再生 液管⑸相连。

2. 根据权利要求1所述的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，其特征在于：固定床 主体再生反应器(1)的高径比3:1〜5:1。

3. 根据权利要求1所述的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，其特征在于：固定床 主体再生反应器⑴的底部为倒等腰梯形结构，且该倒等腰梯形的斜边与水平面夹角为10° 〜25°，倒等腰梯形的斜边与下底的长度比为5:1〜10:1。

4. 根据权利要求1所述的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，其特征在于:曝气管 (23)上均匀开孔，上部安装微孔曝气头，曝气头个数为2〜8个。

5. 根据权利要求1所述的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，其特征在于：穿孔布 水管（2)沿固定床主体再生反应器（1)中心向四周发散均匀布置，个数为2〜6个，穿孔布水 管(2)表面间隔穿孔布水管(2)直径的1/10〜1/20均匀开孔。

6. 根据权利要求4所述的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，其特征在于:树脂分 离器⑷为2〜4个沿固定床主体再生反应器⑴底部斜边平行设置的空心圆柱体，树脂分离 器⑷并联连接在脱附液排出口⑹上。

7. 根据权利要求1或6所述的一种适用于粉末树脂再生的固定床系统，其特征在于:树 脂分离器⑷的直径为固定床主体再生反应器⑴直径的1/10〜1/15,树脂分离器⑷表面 均匀开孔，开孔孔眼直径及间距均为树脂分离器⑷直径的1/5〜1/20,且树脂分离器⑷表 面紧密缠绕孔径小于粉末树脂粒径的筛网，筛网材质选用尼龙或腈纶或不锈钢。

8. —种实现如权利要求1所述的适用于粉末树脂再生的固定床系统脱附液减量化的方 法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、脱附液储备罐⑼中的脱附液通过水栗（11)，经脱附液储罐出口管（12)进入固 定床主体再生反应器（1)，再生液储备罐（10)中的再生液通过水栗（14)，经再生液出口管 (13)进入固定床主体再生反应器(1)，再生液流经树脂床层(3); 步骤二、依靠外接风机产生的空气压作用，将固定床主体再生反应器（1)内的脱附液通 过水栗(11)的水射器作用流入脱附液储备罐(9)中； 步骤三、步骤二中产生的脱附液与再生液储备罐（10)中的再生液分别通过水栗（11)、 水栗（14)循环用于下一次树脂再生，直到树脂再生效果不能满足再生要求时，将脱附液外 排处置。

9. 根据权利要求8所述的一种实现脱附液减量化的方法，其特征在于:步骤一中再生液 投加质量为上个循环剩余的脱附液质量的10%〜50%。

10. 根据权利要求8或9所述的一种实现脱附液减量化的方法，其特征在于:再生液储备 罐（10)中的再生液、脱附液储备罐（9)中的脱附液与树脂床层（3)的接触时间均为5〜 30min〇